世界最高速のMRIシミュレータ開発に成功

最終更新日:2018年9月26日

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診療放射線技師コラム

世界最高速のMRIシミュレータ開発に成功

2017.07.04

国内では日常的な診療に約 6千台が使用されており、最先端の医療診断装置とされるMRI(磁気共鳴画像法)装置。その市場では世界的には毎年約60億ドル(約7000億円)にのぼり、そのうち85%のシェアは欧米の三大メーカーが占めるが、日本メーカーでは主要2社のシェアを合わせても残りの15%に満たないのが現状だという。

また、その中でもMRIのソフトウェア面(撮影プログラム)であるパルシーケンス開発においては、国内の開発状況は世界に肩を並べるとは言い難いとされている。

筑波大学では5月25日、巨瀬勝美氏(同大数理物質系教授)と株式会社エム・アール・テクノロジー(茨城県つくば市)の共同研究グループが、コンピュータ上でMRI撮像プロセスを忠実に再現する世界最高速の実用的MRIシミュレータの開発に世界で初めて成功したことを発表した。

同研究の成果は、5月20日付けの「Journal of Magnetic Resonance」(電子版)に公開されている。

CPUの10~100倍の性能を有するGPUを活用

これまでは国内におけるMRI開発の現状打開のためには、MRI装置のマシンタイムや実験効率の問題がボトルネックとなっていたが、これらを解決することで、パルスシーケンスの開発効率の飛躍的な向上が求められていた。

同研究グループでは、2014年からこれらの問題を同時に解決する重要な技術として、グラフィックプロセッシングユニット(GPU)による高速MRIシミュレータの開発を進めていた。

GPUは画像表示用に使用されている演算装置で、一般的な科学技術計算にも用いるユニット。その高速性を活用することにより、PCにも使用されるCPU(処理の中心になる演算装置)の10~100倍(計算の種類にも依存)の性能を有するという。

従来比の約70倍となる世界最高速の実効性能

今回、同共同研究グループでは、「GTX1080」(nVIDIA社製GPU)を2台準備して、MRIシミュレータ「BlochSolver」の開発を行った。

撮像に使用するパルスシーケンスは、そのまま動作する設計になっており、世界最高速の実効性能(7TFLOPS:従来比約70倍)が大きな特徴になっている

この高速性能をベースにした高精度のシミュレーションを実現する「サブボクセル(小画素)設定機能」も導入しており、撮像結果を正確に再現することが可能になったとしている。

今後他社製のMRIパルスシーケンスにも対応予定

今回開発されたシュミレータは、現在ではエム・アール・テクノロジー社製のMRIパルスシーケンスのみに対応している。

そのため、今後、他社製のパルスシーケンスなどに対応して、使用される装置を増やすことを目指すとしている。また、同研究グループでは、理想的なMRI装置をコンピュータ上に構築できるMRIシミュレータの特性を活かすことで、MRI 開発における中心的な役割を担うことも期待できるとしている。

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