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Diagnostic evaluation for patient dose reduction by using reconstructed simulated low-dose CT images and virtual machine observer system

Research Project

Project/Area Number 15K09898
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Radiation science
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Shiraishi Junji  熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 教授 (30551311)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords低線量CT画像 / 観察者実験 / シミュレーション / ROC 解析 / 人工知能 / 機械学習 / machine observer / 医療ひばく / コンピュータ断層撮影(CT) / 医療被ばく / ROC解析 / コンピュータ断層撮影(CT) / 低線量
Outline of Final Research Achievements

For the optimization of patient dose in computed tomography (CT) examination, we developed and validated a method of diagnostic evaluation for patient dose reduction by using reconstructed of simulated low-contrast CT images.
For diagnostic evaluation, instead of human observers, we applied an artificial intelligent technique with deep machine learning for the detection of low-contrast signals. We performed a basic experiment with our new method and demonstrated a clinical utility of this method. In the optimization of patient dose reduction, we developed a new paired comparison method which compared a pair of images obtained from the different levels of radiation dose. By using this new method, we demonstrated an optimized dose level of CT images and reported with the original paper.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CT画像の低線量化は国民だけでなく、多くの臨床医が望むことであり、その低線量CT画像を既存のCT画像から容易に再構成できる本再構成法は、CT撮影における線量の最適化だけでなく、線量の変化に伴う病変の表示変化を学習する目的にも有用であると考える。
また、本研究で開発したコンピュータによる仮想観察者実験システムや新しい一対比較法の手法、そして、様々な観察者実験用のソフトウエアを用いることにより、これまで以上に観察者実験の実施が容易になり、さらには、ヒトによる観察者実験の制約のために検討されていなかった様々な項目についての検証が今後は可能となると考えられる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Image Evaluation with Paired Comparison Method Using Automatic Analysis Software: Comparison of CT Images with Simulated Levels of Exposure Dose2019

    • Author(s)
      Shiraishi Junji、Okazaki Yuuka、Goto Makoto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Radiological Technology

      Volume: 75 Issue: 1 Pages: 32-39

    • DOI

      10.6009/jjrt.2019_JSRT_75.1.32

    • NAID

      130007563380

    • ISSN
      0369-4305, 1881-4883
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Verification of modified receiver-operating characteristic software using simulated rating data2018

    • Author(s)
      Shiraishi Junji、Fukuoka Daisuke、Iha Reimi、Inada Haruka、Tanaka Rie、Hara Takeshi
    • Journal Title

      Radiological Physics and Technology

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: 406-414

    • DOI

      10.1007/s12194-018-0479-9

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A computer simulation method for low-dose CT images by use of real high-dose images: a phantom study2016

    • Author(s)
      1.Takenaga T, Katsuragawa S, Goto M, Hatemuna M, Uchiyama Y, Shiraishi J
    • Journal Title

      Radiological Physics and Technology

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 44-52

    • DOI

      10.1007/s12194-015-0332-3

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 胸部単純X線像における結節影検出能評価のためのモデルオブザーバー開発2018

    • Author(s)
      境 宏,白石 順二
    • Organizer
      第74回日本放射線技術学会総会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マシンオブザーバーによる低コントラスト信号検出のROC解析2018

    • Author(s)
      藤川 龍之介,白石 順二
    • Organizer
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Deep Learningによる一般単純X線像の撮影部位自動分類のための基礎的検討2018

    • Author(s)
      吉川 直輝, 白石 順二
    • Organizer
      第75回日本放射線技術学会総会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ROC観察者実験用ソフトウエアを用いた一対比較法による画質評価2017

    • Author(s)
      白石順二,福岡大輔,田中利恵,原 武史
    • Organizer
      第19回医用画像認知研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] One-way ANOVA with paired comparison analysis for medical image quality evaluation2017

    • Author(s)
      Junji Shiraishi
    • Organizer
      The 25th Chinese Society of Imaging Technology In Tianjin
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Verification of the representability of simulated low-dose CT Images using a paired comparison method2017

    • Author(s)
      Yuka Okazaki, Makoto Goto, Junji Shiraishi
    • Organizer
      The 4th International Congress of Radiological Science and Technology
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LCD評価のための擬人化PCシステムによるROC解析2016

    • Author(s)
      境 宏,白石順二
    • Organizer
      第11回九州放射線医療技術学術大会
    • Place of Presentation
      別府国際コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-11-05
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトとしての特性を探る2016

    • Author(s)
      白石順二
    • Organizer
      第44回日本放射線技術学会秋季学術大会
    • Place of Presentation
      ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-10-13
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ROC・FROC 解析のススメ2016

    • Author(s)
      白石順二
    • Organizer
      第72回日本放射線技術学会総会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒトに代わってコンピュータがROC実験を行うシステムの開発2016

    • Author(s)
      白石順二,武中祐樹
    • Organizer
      メディカルイメージング連合フォーラム
    • Place of Presentation
      那覇市ぶんかテンブス館4Fテンブスホール
    • Year and Date
      2016-01-19
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 擬似観察者システムによるROC 解析を用いたLCD の画質評価2016

    • Author(s)
      境 宏,白石順二
    • Organizer
      第18回医用画像認知研究会
    • Place of Presentation
      熊本市国際交流会館
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 単純な信号の検出における観察者とコンピュータの特性比較2015

    • Author(s)
      武中祐樹,白石順二
    • Organizer
      第11回 九州放射線医療技術学術大会
    • Place of Presentation
      宮崎観光ホテル
    • Year and Date
      2015-10-31
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Remarks] 医画塾:熊本大学大学院生命科学研究部 桂川・白石・内山研究室

    • URL

      http://www.img.hs.kumamoto-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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