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Computer-aided prediction for dysfunction of cerebral metabolism in cerebrovascular disease: supervised learning of susceptibility weighted image

Research Project

Project/Area Number 16K19869
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Radiation science
Research InstitutionAkita Cerebrospinal and Cardiovascular Center

Principal Investigator

MATSUBARA Keisuke  秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所), 放射線医学研究部, 研究員 (40588430)

Research Collaborator TAKAHASHI Noriyuki  
SHINOHARA Yuki  
UMETSU Atsushi  
IBARAKI Masanobu  
KINOSHITA Toshibumi  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords機械学習 / 深層学習 / PET / MRI / 脳卒中 / 磁化率強調像 / 脳循環代謝 / 画像診断
Outline of Final Research Achievements

We aimed to classify dysfunction of cerebral metabolism in cerebrovascular disease by supervised learning of susceptibility weighted-image acquired from magnetic resonance imaging (MRI). Convolutional neural network (CNN) succeeded to classify the dysfunction for validation data by 97.0% accuracy. However, very low accuracy (61.7%) was observed in test data, which was used in training. These results suggest that the learning of CNN with small data size resulted in overfitting to the training data. Further study with much large data size is required.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳血管の狭窄・閉塞を伴う虚血状態の診断及びそれに対する手術適応の決定において,脳循環代謝機能を測定し,異常所見を捉えることが重要となる.MRI装置で撮像された磁化率強調像(SWI)は脳循環代謝の異常に伴う静脈増強所見を画像上で捉えることができるが,わずかな所見の変化を捉えるには経験を要する.
本研究で目標としたSWIから脳循環代謝異常を予測する分類器は,SWIの読影を支援し得るものであり,実現されれば虚血の診断の精度向上に寄与しうるものである.本研究では残念ながら正確な分類器の作成までに至らなかったが,訓練データ数を増やすことで正確な分類器を作成できる可能性が示された.

Report

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

    (5 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Capsule networkを用いた磁化率強調像の教師あり学習による脳循環代謝異常の予測の試み2018

    • Author(s)
      松原 佳亮, 高橋 規之, 梅津 篤司, 茨木 正信, 木下 俊文
    • Organizer
      第37回日本医用画像工学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いた磁化率強調像の深層学習による脳循環代謝異常の予測の試み2017

    • Author(s)
      松原佳亮,茨木正信,高橋規之,梅津篤司,木下俊文
    • Organizer
      医用画像情報学会平成29年度秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Convolutional neural networkを用いた磁化率強調像の深層学習による脳循環代謝異常の予測の試み2017

    • Author(s)
      松原佳亮
    • Organizer
      第7回核医学画像解析研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 脳循環代謝画像の深層学習 - PETを教師とした磁化率強調像の学習2016

    • Author(s)
      松原 佳亮
    • Organizer
      第6回核医学画像解析研究会
    • Place of Presentation
      放射線医学総合研究所
    • Year and Date
      2016-12-03
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://github.com/spikefairway/CapsNet-PyTorch

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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