富士フイルムヘルスケア社製CT/MRI専用の3D画像解析システムSYNAPSE VINCENT Coreが発売されました。SYNAPSE VINCENT Coreは、富士フイルムのメディカルAI技術ブランドREiLIによる深層学習(Deep
Learning)によってバージョンアップした多彩なアプリケーションに加え、富士フイルム株式会社と富士フイルムヘルスケア株式会社との開発シナジーにより新たに開発されたQSMを搭載しています。
本稿では、SYNAPSE VINCENT Coreで利用可能なMRIアプリケーションの一部紹介と、新たに搭載されたQSMについての技術と特長について紹介します。
SYNAPSE VINCENT Core 技術・製品紹介Introduction of SYNAPSE VINCENT Core -Technology and Feature-
- 常木 隆史Takashi Tsuneki
- 白猪 亨Toru Shirai
- 尾藤 良孝Yoshitaka Bito
- 岩田 吉広Yoshihiro Iwata
富士フイルムヘルスケア株式会社
Key Word
- 3D画像解析
- Deep Learning
- セグメンテーション
- QSM
目次
1 SYNAPSE VINCENT Coreの概要
SYNAPSE*1 VINCENT*2 Coreは、「SYNAPSE VINCENT(シナプス ヴィンセント)」の解析機能のうち放射線科領域で利用頻度の高い解析機能を集約し、富士フイルムヘルスケア社製CT/MRIにカスタマイズしたエディションです。
SYNAPSE VINCENT CoreのMRIアプリケーションは、頭部用アプリケーション、心臓用アプリケーション、複数部位に使用できるオプションアプリケーションを多数用意しています(図1)。
スタンドアロン構成だけでなくサーバー・クライアント構成での導入も可能で、操作室だけでなく、読影室や診察室での画像解析など施設の用途に応じた柔軟な組み合わせによってワークフローの効率化をサポートします。
2 主な搭載技術と特長
2.1 Deep Leaningを活用して開発された抽出機能
SYNAPSE VINCENT Coreの多彩なアプリケーションの中に、AI技術※1を活用して開発された機能として脳区域セグメンテーションと腰神経セグメンテーションがあります。
脳区域セグメンテーションは3Dの頭部ボリュームデータから解剖学的に一意に決まっている区域を自動で抽出します。富士フイルムヘルスケア社製MRIの3TシステムTRILLIUM*3 OVAL*4や1.5TシステムECHELON Smart*5で撮像した画像(図2(a))はもちろんのこと、永久磁石型オープンMRI である0.3TシステムAIRIS*6 Vento*7で撮像した画像(図2(b))でも区域が自動抽出されていることが見て取れます。
腰神経セグメンテーションは、MRI画像から自動で腰神経の抽出を行います。CTの骨画像とMRIの腰神経抽出画像を重ね合わせて観察が可能です(図3)。
2.2 QSM (Quantitative Susceptibility Map)
SYNAPSE VINCENT Coreは、MRIの位相画像および絶対値画像から組織間の磁化率の差を画素値に反映したQSM(Quantitative Susceptibility Map)を生成することができます1,2)。QSMでは、鉄やデオキシヘモグロビンなどの常磁性体は高輝度に、ミエリン・カルシウムなどの反磁性体は低輝度に抽出します(図4)。
マルチエコーデータによる高画質QSMと脳区域別定量解析
SYNAPSE VINCENT Coreは、複数のエコー時間の絶対値画像と位相画像から、脳区画ごとの定量値を算出することができます(図5)。QSM用マルチエコーデータセットのうち、第1エコーのT1強調絶対値画像から脳区域をセグメンテーションします。さらにマルチエコー位相画像データセットからQSMを算出します。これにより、マルチエコーデータセットから、各脳区域の形態と磁化率変化について位置ずれなく同時に評価が可能となります。
今回、SYNAPSE VINCENT Coreに搭載されたQSM再構成処理では、複数のエコーの位相画像を重み付き加算処理することで、シングルエコーに対して高い信号対雑音比(SNR)のQSMを算出することができます(図6)。
脳表近傍の定量解析を可能にするQSM脳表補正技術
従来のQSM処理では、脳表領域の位相変化の算出精度が低下するため、脳表領域のQSMを算出することができませんでした3) (図7上段)。SYNAPSE VINCENT Coreでは、絶対値画像と位相画像から磁化率の差を画像化する際に脳表領域を含む脳全体の位相変化を画像処理で補正する技術を適用しました4)。これにより、脳表領域を含んだQSMを算出することができます※2(図7下段)。
3 まとめ
今回紹介したQSMは富士フイルムヘルスケア株式会社で開発された技術を富士フイルム株式会社がSYNAPSE VINCENT Coreに搭載したものです。今後も富士フイルムヘルスケア株式会社で開発するMRIの技術を継続的にSYNAPSE VINCENT Coreに搭載していき、SYNAPSE VINCENT Coreと富士フイルムヘルスケアMRI装置の価値を高め、お客さまの臨床および研究に一層貢献していく所存です。
SYNAPSE VINCENTおよびSYNAPSE VINCENT Coreは以下の医療機器の愛称です。
販売業者:富士フイルムヘルスケア株式会社,富士フイルムメディカル株式会社
製造販売業者:富士フイルム株式会社
販売名:富士画像診断ワークステーション FN-7941型
医療機器認証番号:22000BZX00238000
製造販売業者:富士フイルムヘルスケア株式会社
販売名:MRイメージング装置 TRILLIUM OVAL
医療機器認証番号:225ABBZX00066000
販売名:MRイメージング装置 ECHELON Smart
医療機器認証番号:229ABBZX00028000
販売名:MR イメージング装置 AIRIS Vento
医療機器認証番号:221ABBZX00062000
- ※1
- 導入後に自動的に医療機器の性能・精度が変化することはありません。
- ※2
- 本研究はAMED「JP18he1402002」の支援を受けました。
- *1 SYNAPSE、*2 VINCENTは富士フイルム株式会社の登録商標です。
- *3 TRILLIUM OVAL、*4 OVAL、*5 ECHELON Smart、*6 AIRIS、*7 AIRIS Ventoは富士フイルムヘルスケア株式会社の登録商標です。
参考文献
- 1)
- Shirai T, et al. Quantitative Susceptibility Mapping Using Adaptive Edge-Preserving Filtering. Proceedings of the 23rd Annual Meeting of ISMRM, Toronto, 2015; 1860.
- 2)
- Shirai T, et al. Quantitative Susceptibility Mapping Using Adaptive Edge-Preserving Filtering: Comparison with COSMOS in Human Brain. Proceedings of the 24th Annual Meeting of ISMRM, Singapore, 2016; 1557.
- 3)
- Sun H, et al. Background Field Removal Using Spherical Mean Value Filtering and Tikhonov Regularization. Magn Reson Med 2014; 71:1151–1157.
- 4)
- Shirai T, et al. Whole Brain Background Field Removal using Spherical Mean Value Filtering and Local Polynomial Approximation for Quantitative Susceptibility Mapping. Proceedings of the Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB, Paris, France, 2018; 4990.