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Construction of highly accurate information space for understanding 3D structures of pancreatic tumors

Research Project

Project/Area Number 18H03262
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

HONTANI Hidekata  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282688)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片桐 孝洋  名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (40345434)
Kugler Mauricio  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70456713)
横田 達也  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80733964)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords医用画像処理 / MRI / 病理画像 / 非剛体位置合わせ / 病理顕微鏡画像 / 免疫染色 / 画像処理 / 画像解析 / 病理画像解析 / 染色変換 / 3次元再構成 / 膵癌 / 腫瘍
Outline of Final Research Achievements

We developed a method that non-rigidly registers microscopic images of spatial sequence of thin sections and successfully reconstructed a 3D pathological image of pancreatic tumor of KPC mouse and this method makes it possible to visualize 3D micro structures of various organs in tumors. Reconstructing 3D pathological images, we can improve the accuracy of the registration between the pathological images and the corresponding MR image and can correspond each voxel in the MR image to a rectangular region in the pathological images. These developed methods are useful for an integrated smart system that manages medical images from variety of modalities including MR and microscope. In addition, we developed a image generative model that can generate pathological images that would correspond to a given voxel of a tumor region in the given MR image by sampling from the conditional probability distribution of the images.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

病理顕微鏡画像は癌の種別を鑑別する際などに用いられる重要なモダリティであり、近年そのデジタル化が進んでいる。病理診断を実施する病院の多くにおいて癌診断に際して撮影されるMRI画像や病理画像が診断結果とともに記録され、保存され続けている。これら保存された画像と診断の組を有効活用するためには、例えば目の前の患者と類似する画像を過去の症例から検索したり、非侵襲で撮影出来るMRI画像から侵襲的にしか撮影することの出来ない病理画像を予測したりする画像処理技術が不可欠である。本研究成果は、腫瘍内部の微細な3次元構造に基づく病理画像の検索や、MRI画像からの病理画像予測に基づく手術計画立案に有用である。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Multi-scale Domain-adversarial Multiple-instance CNN for Cancer Subtype Classification with Unannotated Histopathological Images2020

    • Author(s)
      Hashimoto Noriaki、Fukushima Daisuke、Koga Ryoichi、Takagi Yusuke、Ko Kaho、Kohno Kei、Nakaguro Masato、Nakamura Shigeo、Hontani Hidekata、Takeuchi Ichiro
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2020 (CVPR2020)

      Volume: - Pages: 3851-3860

    • DOI

      10.1109/cvpr42600.2020.00391

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  • [Journal Article] Computing Valid P-Values for Image Segmentation by Selective Inference2020

    • Author(s)
      Tanizaki Kosuke、Hashimoto Noriaki、Inatsu Yu、Hontani Hidekata、Takeuchi Ichiro
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2020 (CVPR2020)

      Volume: - Pages: 9550-9559

    • DOI

      10.1109/cvpr42600.2020.00957

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    • Author(s)
      Kugler M, Goto Y, Tamura Y, Kawamura N, Kobayashi H, Yokota T, Iwamoto C, Ohuchida K, Hashizume M, Shimizu A, Hontani H.
    • Journal Title

      Int J Comput Assist Radiol Surg

      Volume: 14 Issue: 12 Pages: 2047-2055

    • DOI

      10.1007/s11548-019-02019-8

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  • [Journal Article] Simultaneous Tensor Completion and Denoising by Noise Inequality Constrained Convex Optimization2019

    • Author(s)
      Yokota Tatsuya、Hontani Hidekata
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 7 Pages: 15669-15682

    • DOI

      10.1109/access.2019.2894622

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    • Author(s)
      Kawamura Naoki、Yokota Tatsuya、Hontani Hidekata
    • Journal Title

      International Journal of Biomedical Imaging

      Volume: 2018 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1155/2018/9262847

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      古賀 諒一, 橋本 典明, 横田 達也, 中黒 匡人, 高野 桂, 中村 栄男, 竹内 一郎, 本谷 秀堅
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      新城 葵, 斉藤 篤, 高桑 徹也, 山田 重人, 本谷 秀堅, 松添 博, 宮内 翔子, 諸岡 健一, 清水 昭伸
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      電子情報通信学会 医用画像研究会
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      黄 果葡, 橋本 典明, 横田 達也, 中黒 匡人, 高野 桂, 中村 栄男, 竹内 一郎, 本谷 秀堅
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      本谷秀堅
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      第38回日本医用画像工学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] ドメイン敵対的学習を用いる病理画像からの悪性リンパ腫候補領域の抽出と病型識別2019

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      古賀諒一, 横田達也, 本谷秀堅, ほか
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      第38回日本医用画像工学会大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 膵癌腫瘍病理顕微鏡画像の染色変換2019

    • Author(s)
      足立秀雄, 横田達也, 本谷秀堅, ほか
    • Organizer
      第38回日本医用画像工学会大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Re-staining Pathology Images by FCNN2019

    • Author(s)
      Fujitani Masayuki、Mochizuki Yoshihiko、Iizuka Satoshi、Simo-Serra Edgar、Kobayashi Hirokazu、Iwamoto Chika、Ohuchida Kenoki、Hashizume Makoto、Hontani Hidekata、Ishikawa Hiroshi
    • Organizer
      2019 16th International Conference on Machine Vision Applications (MVA)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tensor Completion with Shift-invariant Cosine Bases2019

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      Tatsuya Yokota and Hidekata Hontani
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      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference
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  • [Presentation] Simultaneous PET Image Reconstruction and Feature Extraction Method using Non-negative, Smooth, and Sparse Matrix Factorization2019

    • Author(s)
      Kazuya Kawai and Hidekata Hontani and Tatsuya Yokota and Muneyuki Sakata and Yuichi Kimura
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference
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  • [Presentation] Missing Slice Recovery for Tensors Using a Low-Rank Model in Embedded Space2018

    • Author(s)
      Tatsuya Yokot;Burak Erem;Seyhmus Gule ;Simon K. Warfield, Hidekata Hontani
    • Organizer
      CVPR 2018
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  • [Presentation] Construction of a Generative Model of H&E Stained Pathology Images of Pancreas Tumors Conditioned by a Voxel Value of MRI Image2018

    • Author(s)
      Tomoshige Shimomura;Mauricio Kugler;Tatsuya Yokota;Chika Iwamoto,;Kenoki Ohuchida,;Makoto Hashizume,;Hidekata Hontani
    • Organizer
      Miccai Workshop, COMPAY
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Accurate 3D Reconstruction of a Whole Pancreatic Cancer Tumor from Pathology Images with Different Stains2018

    • Author(s)
      Mauricio Kugler;Yushi Goto;Naoki Kawamura,;Hirokazu Kobayashi;Tatsuya Yokota;Chika Iwamoto;Kenoki Ohuchida;Makoto Hashizume;Hidekata Hontani
    • Organizer
      Miccai Workshop, COMPAY
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  • [Presentation] 医用 画像処理におけるLDDMMの並列化とコード最適化2018

    • Author(s)
      中島大地,田村友輝,物部峻太郎,片桐孝洋,本谷秀堅,永井亨,荻野正
    • Organizer
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  • [Presentation] 医用画像処理に 用いられる大変形微分同相写像のMPI並列化とコード最適化2018

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      中島大地, 田村友輝, 物部峻太郎, 片桐孝洋, 本谷秀堅, 永井亨
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      日本応用数理学会 2018年度年会
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  • [Book] 2020-2021年版 標準 医用画像のためのディープラーニング2020

    • Author(s)
      藤田 広志、福岡 大輔
    • Total Pages
      220
    • Publisher
      オーム社
    • ISBN
      9784274225451
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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