Developments of New Method for Artifact Removal and Image Super-Resolution Technique in Diffusion-Weighted Imaging at 7 Tesla

7特斯拉扩散加权成像伪影去除新方法和图像超分辨率技术的进展

• 批准号: 22K12809
• 负责人: 山本 哲也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute for Physiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12809/
• 关键词: 拡散強調画像法; 磁気共鳴画像法; 画像歪み補正; 印加傾斜磁場補正; 超解像技術

磁気共鳴画像法の一撮像手法である拡散強調画像法（DWI）は、水分子拡散特性から脳組織構造描出を実現する有力な脳イメージング技術である。ヒト生体脳計測では、限られた撮像時間で多方向の傾斜磁場（MPG）を印加してデータ取得する必要上、画像の解像度を優先できず、歪みが不可避な高速撮像を用いる。この画像歪みはMPG条件にも影響を及ぼすことから、これらの包括的な補正なくしては、いくら高解像化を図っても精度を伴わないばかりか、逆にアーチファクトを増大させてしまう。この問題を解決するべく、本研究では、MPGの重要なパラメーターであるb値・印加軸の実効値を正確に見積もる新手法を開発し、これにより実現する高精度DWIデータに複数の超解像技術を展開し、サブミリ単位のヒト生体脳DWI計測を実現し、高精細な神経線維走向や組織微細構造の描出への応用可能性を示す。本年度はこの第一段階として、画像歪みにより、与えたMPG条件で想定されるものと乖離したb値・印加軸をボクセル単位で正しく見積もる手法の開発に取り組んだ。DWIに存在する3つの歪み因子の中でも、定量が比較的容易な傾斜磁場非線形性と静磁場不均一がもたらす画像歪みから、印加MPGへの影響を見積もり、ボクセル単位でb値・印加軸の実効値を導出するアルゴリズムの実装を進めた。また、これと並行して、アルゴリズムの妥当性を実測評価するのに用いる自作ファントムの設計を進めた。次年度では、このアルゴリズムを残る歪み因子である渦電流に対しても展開するとともに、ファントムを用いた実測評価により、アルゴリズムの妥当性を検証し、複数の超解像技術の適用を進める予定である。

Magnetic resonance imaging (DWI) is a powerful imaging technique for the characterization of water molecules and tissue structures. For biological measurement, the imaging time is limited, the multi-directional gradient magnetic field (MPG) is necessary to obtain the image resolution, and the high-speed imaging is unavoidable. This image has the effect of MPG conditions on the image quality and accuracy. To solve this problem, this study aims to develop a new method for accurate integration of MPG's important parameters, and to demonstrate the feasibility of high-precision DWI measurement, multi-resolution DWI measurement, high-resolution DWI measurement, and tissue microstructure mapping. This year, the first stage of the project, the image deviation, and the MPG conditions are determined by the development of the method. DWI has three different distortion factors. It is easy to compare them quantitatively. The non-linearity of the tilted magnetic field and the non-uniformity of the static magnetic field make it easier to compare the image distortion and the influence of the MPG. To evaluate the appropriateness of the design of the system, we need to improve the design of the system. In the next year, we will evaluate the appropriateness of the current detection system and determine the applicability of the multiple super-resolution technology.

项目成果

Correspondence of functional cortical areas related to smooth pursuit eye movements and heavily myelinated regions

与平滑追踪眼球运动和重髓鞘区域相关的功能性皮层区域的对应关系

• 发表时间: 2022
• 作者: Tetsuya Yamamoto;Kenichiro Miura;Keiji Matsuda;Junya Matsumoto;Ryota Hashimoto;Seiji Ono;Norihiro Sadato;Masaki Fukunaga
• 通讯作者: Masaki Fukunaga

Application of Multimodal Surface Matching to fMRI analysis of non-HCP tasks with short resting-state fMRI data

多模态表面匹配在具有短静息态 fMRI 数据的非 HCP 任务的 fMRI 分析中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Tetsuya Yamamoto;Masaki Fukunaga;Kenichiro Miura;Norihiro Sadato
• 通讯作者: Norihiro Sadato