FDG-PET腫瘍診断における人工知能技術を用いた新たな統計雑音低減処理法の開発

利用人工智能技术开发新型统计降噪处理方法在FDG-PET肿瘤诊断中的应用

• 批准号: 22K07259
• 负责人: 津田 啓介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Juntendo University
• 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-22K07259/
• 关键词: FDG-PET; 描出特性; 統計雑音低減処理法; CaLM; 腫瘍診断; 統計雑音; 人工知能

本研究計画では、FDG-PET腫瘍診断においてAI技術による新たな統計雑音低減処理法を用いて、信号雑音比の高い良質ながん病変の描出を確立し、がん診断成績の向上を目指し、令和4年度はがん病変内部の代謝活性の違いによる描出特性を理論的に検討した。NEMA/IEC body phantomを使用し、その内部に異なる大きさの球体および2層構造から成るがん病変を模した球体を用いて基礎実験を実施した。2層構造から成る球体へ封入するFDGの放射能濃度差を変化せたFDG-PET画像を取得した。外層とバックグラウンドの境界面を明瞭に描出するためには、画像再構成アルゴリズムの過程におけるフィルタ処理を至適化することが必要と考えられるため、至適な補正処理を特定し、がん病変内部の不均一性を考慮した代謝活性の違いによる描出特性を理論的に検討した。続いて、FDG-PET/CT検査を受けた症例の既存画像データ49症例について、呼吸運動の影響を受けていない頭頸部領域へFDG集積がある症例の画像データを後ろ向きに解析した。一般診療にて実施された、TOF-OSEM法(PSF+、Iteration:3、Subset:10)で画像再構成された画像データを基準画像とし、画像データには新たな統計雑音低減処理法：Clear Adaptive Low-Noise Method (CaLM)の3つのパラメータ(Mild、Standard、Strong)を組み込んで画像再構成した。得られた画像データ(処理画像)に対して、定量的評価を行った。本研究は、順天堂大学保健医療学部研究等倫理委員会および順天堂大学医学部医学系研究等倫理委員会で承認され実施した。本研究の結果、実験的検討および臨床的検討ともにFDG-PET/CT検査において、CaLMを用いた画像再構成法では、パラメータとしてStandardが有用であると示唆された。

In this research project, we used a new statistical noise reduction method using AI technology to establish high-quality cancer lesions with high signal-noise ratios, and aimed to improve cancer diagnosis results, and theoretically examined the visual characteristics due to differences in metabolic activity within cancer lesions in 2022. Basic experiments were conducted using NEMA/IEC body phantom inside the spheres that mimic the cancer lesion, consisting of different sizes and两层结构。获取了FDG-PET图像，其中更改了由两层结构组成的球体中FDG的放射性浓度差异。为了清楚地描述外层和背景之间的边界表面，人们认为有必要在图像重建算法的过程中优化过滤，因此确定了最佳校正过程并在理论上检查了描述特征，因为在癌症中的代谢活性差异。接下来，对于接受FDG-PET/CT检查的病例的49个现有图像数据，回顾性地分析了来自FDG-PET/CT检查的案例，从不受呼吸运动影响的头部和颈部区域中积累的病例中的图像数据进行了回顾性分析。使用TOF-OSEM方法（PSF+，迭代：3，子集：10）重建的图像数据被用作参考图像，并使用三个明确自适应的低噪声方法的三个参数（温和，标准，强）重建图像数据。对获得的图像数据（处理的图像）进行了定量评估。这项研究得到了伦理学伦理学委员会和卫生与医学科学学院的伦理学委员会，扬丹多大学和研究伦理研究委员会以及扬塔多大学医学院的其他研究委员会。这项研究的结果表明，在FDG-PET/CT检查中，在实验和临床研究中使用平静的标准是图像重建的参数。