Disease Analysis Based on Respiratory Displacement Estimation to All-field of Lung from Thoracic 4D-MRI and Fusion with CT

基于胸部 4D-MRI 肺部全视野呼吸位移估计并与 CT 融合的疾病分析

基本信息

批准号：
22K18181
负责人：
葉臣
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

呼吸によって変形する横隔膜および肺野は、その動き自体が疾患の情報を与える場合がある。代表者の研究実績は、慢性閉塞性肺疾患（COPD）を対象として二つのトピックに大別される：１）横隔膜運動解析；２）肺野局所運動解析。１）横隔膜運動解析：肺野全域にわたって横隔膜は最も著しい呼吸性変位を持つ。まず、胸部MR矢状面画像系列を用いて、横隔膜プロフィールの中点位置の運動波形によって呼吸サイクルの周期とピーク振幅の一様性の程度を検証した。次に、COPD患者の横隔膜運動の非連動性に着目し、複数の呼吸サイクルを利用して横隔膜の各位置の運動波形同士の類似度を算出した。最後に、COPD患者の横隔膜運動の制限性に着目し、複数の呼吸サイクルを利用して横隔膜運動波形の絶対値振幅を算出した。２）肺野局所運動解析：肺野内局所の呼吸性変位の取得を目標とし、まず、胸部4D-MRI（３次元の動画）の同期情報に基づいて目標の肺野領域を抽出して肺野4D-MRIを構築した。次に、肺野内の特徴点検出・マッチングにより、肺野全域にわたって変位ベクトル推定を行った。最後に、特定の肺野局所における平均変位ベクトルの大きさおよび角度変化を取得し、経時的かつ定量的な運動解析を達成した。健常者と比較しながら、提案法によりCOPD患者における横隔膜および肺野運動の非連動性と制限性を評価した。それらの運動解析を通して、呼吸器疾患の早期発見、診断、および治療・リハビリテーションへのフィードバックを支援していく。

呼吸畸形的隔膜和肺场本身可以提供有关该疾病的信息。代表的研究历史可以广泛分为两个主题，靶向慢性阻塞性肺疾病（COPD）：1）diaphragmaragmatic运动分析； 2）局部肺场运动分析。 1）隔膜运动分析：隔膜在整个肺场中具有最显着的呼吸位移。首先，使用Chorso-MR矢状图像系列在隔膜轮廓的中点处使用电动波形验证呼吸周期和峰值振幅的均匀度。接下来，使用多个呼吸周期计算了COPD患者diaphragmatic运动的不连贯性，运动波的相似性是在隔膜每个位置的相似性。最后，使用多个呼吸周期计算了COPD患者的隔膜运动限制的限制。 2）局部肺场运动分析：目标是在肺场中获得呼吸位移，首先，根据胸部4D-MRI（三维视频）的同步信息提取靶肺场区域以构建肺场4D-MRI。接下来，通过检测和匹配肺场中的特征点来估算整个肺场的位移向量。最后，获得了特定肺场位置的平均位移载体的大小和角变化，以实现时间和定量运动分析。所提出的方法用于评估COPD患者的隔膜和肺部现场运动的不连贯和限制，并将其与健康个体进行比较。通过这些运动分析，我们将支持早期检测，诊断和反馈，以治疗和康复呼吸道疾病。