深層学習を用いた脳深部の高精細MR画像　～7テスラ超高磁場MR画像に迫る～

利用深度学习的深部脑部高清MR图像～接近7特斯拉超高磁场MR图像～

• 批准号: 22K07715
• 负责人: 中根 俊樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya 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-22K07715/
• 关键词: 超高磁場MRI; 深層学習; 脳; MRI

本研究においては、中枢神経系の画像診断にて必須となるMRIにおいてすら、感度が低く、描出能の低下する脳深部の画質の改善を行うために、深層学習を応用した画像の生成を試みてきた。脳深部の核は臨床応用されている脳深部核刺激のような外科的処置において標的とされる領域であり、また、その構造内の特定の変化は多発性硬化症やパーキンソン病等の疾患に関連しているため、大きさや形状、信号評価といった画像上の特性の評価は、手術計画や医学研究等の関連研究や応用において重要な要素となり、その要望に応える精緻な画像の取得が望まれている。その為、本研究で目指すべき高画質の画像としては、国内では限られた施設でしか利用できない7テスラの超高磁場MR装置を用いて取得された画像を対象とするようにした。MR装置はその静磁場強度が強くなるほど高い信号雑音比が得られ、良好な画質の画像を取得することが出来る。近年、一般の医療施設においても普及してきた3テスラのMR装置より、7テスラのMR装置の方が静磁場強度は強く、その結果、例え体内の深部の構造であっても、低い静磁場強度よりも、高い静磁場強度の装置の方が優れた画質の画像が得られるため、その画質を得られるような深層学習を進めるよう計画してきた。今年度は7テスラの高磁場のMR装置から得られた画像を深層学習における教師画像として、一般の臨床現場に普及して用いられている3テスラMR装置から得られた画像からの画像の生成をする為、既に存在する7テスラのMR装置と3テスラのMR装置で取得された画像でのサンプルとなる画像の収集を行い、そこからの学習を先ず試みた。また、実験の開始のため7テスラのMR装置と3テスラのMR装置において、可能な限り同一の条件でのファントム画像の撮像に取り組み、併せて深層学習の環境についても検討を重ねてきた。

在这项研究中，我们试图使用深度学习来生成图像，以改善深脑的图像质量，即使MRI（对于中枢神经系统诊断的MRI）的敏感性也很低，并且降低了可见度。 The deep brain nucleus is a region that is targeted in surgical procedures such as deep brain nuclear stimulation, which has been applied in clinical applications, and specific changes within its structure are related to diseases such as multiple sclerosis and Parkinson's disease, so evaluation of image characteristics such as size, shape, and signal evaluation is an important factor in related research and applications such as surgical planning and medical research, and it is desirable to acquire precise images that meet the needs of 这些。因此，该研究旨在使用的高质量图像是使用7 Tesla Ultra-High磁场MR设备获得的图像，该图像只能在日本有限的设施中使用。静态磁场强度越强，获得信号噪声比的越高，并且可以获得具有良好图像质量的图像。近年来，比3特斯拉MR设备具有更强的静态磁场强度，该设备在一般的医疗设施中已变得很流行，因此，即使结构在体内深处，具有更高静态磁场强度的设备可以比低静态磁场强度产生更好的图像质量，因此我们计划在获得图像质量方面继续进行图像质量。今年，为了生成从7个Tesla高磁场MR设备获得的图像作为深度学习中的教师图像，从3个Tesla MR设备获得的图像，这些图像通常在一般临床环境中使用，我们收集了从已经存在的7个Tesla MR设备中获得的图像，这些图像已经存在，并且已经存在了3台Tesla MR MR MR设备，也可以从该尝试中进行尝试。此外，为了开始实验，我们一直在努力使用7个Tesla MR设备和3个Tesla MR设备在相同条件下捕获幻影图像，并且也一直在考虑深度学习环境。