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Medical image understanding based on multimodal deep representation learning

Research Project

Project/Area Number 21K12077
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
Research InstitutionChukyo University

Principal Investigator

Mekada Yoshito  中京大学, 工学部, 教授 (00282377)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 道満 恵介  中京大学, 工学部, 准教授 (90645748)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords深層学習 / 医用画像処理 / 特徴選択 / 医用画像診断支援 / 腹部超音波画像 / 医用画像 / マルチモーダル
Outline of Research at the Start

本研究では,大量の医用画像とそれに付随する検査データや付帯情報を利用した,深層学習に基づく画像の特徴表現手法を開発と実際の医用画像診断支援の実現を目的とする.1患者に対して撮影される複数の断面間の幾何的関係の推定をおこない,「臓器内のどの位置にどのような腫瘍が認められるのか」といった所見を生成するための機械学習手法を検討する.

Outline of Final Research Achievements

The outcomes of this research project are to improve the classification accuracy through machine learning and deep learning by appropriately combining both low-dimensional but useful features, such as inspection data, and redundant yet high-dimensional features, such as images rich in morphological information. By transforming image features into comprehensive intermediate features, like Radiomics features, and reducing their dimensionality while further combining feature selection methods to match the dimensionality of the inspection data, we demonstrated that classification accuracy could be improved. Additionally, to enhance the interpretability of results such as lesion detection, we developed a two-stage estimation method for predicting a standardized method using 25 abdominal ultrasound images. The results showed an accuracy rate of 83.6%.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子標的治療薬の病勢制御については、分子標的治療薬レンバチニブの薬事承認のためのデータの一部を用いたが、これらの治療方法の選択に時間をかける余裕はなく、今回実現した効果予測手法に対して、さらなる検証実験を行うことで治療成績の向上が期待できる。また、撮影と診断を同時に行わなければならない超音波スクリーニングにおいて、標準的な断面を推定できることでスクリーニング時の診断精度の向上が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Liver tumor detection and classification from abdominal ultrasound images with CenterNet using contrastive learning2023

    • Author(s)
      Hara Eigo、Doman Keisuke、Mekada Yoshito、Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
    • Journal Title

      Proc. SPIE 12592, International Workshop on Advanced Imaging Technology (IWAIT) 2023

      Volume: 125920E Pages: 1-1

    • DOI

      10.1117/12.2662969

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surgical Instrument Segmentation using Estimated Depth from Monocular Laparoscopic Image2022

    • Author(s)
      鈴木 拓矢,道満 恵介,目加田 慶人,三澤 一成,森 健策
    • Journal Title

      Medical Imaging Technology

      Volume: 40 Issue: 5 Pages: 241-248

    • DOI

      10.11409/mit.40.241

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • Year and Date
      2022-11-25
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection and Tracking of Liver Tumors for Ultrasound Diagnostic Support Using Deep Learning2022

    • Author(s)
      Yamagishi Shoya、Doman Keisuke、Mekada Yoshito、Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
    • Journal Title

      Journal of Image and Graphics

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 50-55

    • DOI

      10.18178/joig.10.1.50-55

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Artificial intelligence (AI) models for the ultrasonographic?diagnosis of liver tumors and comparison of diagnostic accuracies between AI and human experts2022

    • Author(s)
      Nishida Naoshi、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi、Mekada Yoshito、Nishida Mutsumi、Sakamoto Naoya、Nishimura Takashi、Iijima Hiroko、Hirai Toshiko、Takahashi Ken、Sato Masaya、Tateishi Ryosuke、Ogawa Masahiro、Mori Hideaki、Kitano Masayuki、Toyoda Hidenori、Ogawa Chikara、Kudo Masatoshi、JSUM A. I. investigators
    • Journal Title

      Journal of Gastroenterology

      Volume: 57 Issue: 4 Pages: 309-321

    • DOI

      10.1007/s00535-022-01849-9

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 機械学習による画像認識と医療への応用2022

    • Author(s)
      目加田慶人
    • Journal Title

      肝胆膵

      Volume: 84 Pages: 15-19

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      西田直生志,山川誠,目加田慶人,椎名毅,工藤正俊
    • Journal Title

      肝胆膵

      Volume: 84 Pages: 37-45

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    • Author(s)
      池田裕亮,道満恵介,目加田慶人,西田直生志,工藤正俊
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      肝胆膵

      Volume: 84 Pages: 63-28

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      八代 享也,道満 恵介,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
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      八代 享也,道満 恵介,西田 直生志,目加田 慶
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      内河 友哉,道満 恵介,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
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      動的画像処理実利用化ワークショップ2023
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  • [Presentation] 腹部超音波動画からの肝腫瘍検出AIシステムの開発2022

    • Author(s)
      目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
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  • [Presentation] アノテーションが不完全な教師データを用いた腹部超音波画像からの肝腫瘍検出2022

    • Author(s)
      池田 裕亮,道満 恵介,小川 眞広,西田 直生志,工藤 正俊
    • Organizer
      第41回日本医用画像工学会大会
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  • [Presentation] 深層学習による画像認識とその実世界への適用2021

    • Author(s)
      目加田慶人
    • Organizer
      第57回日本肝臓学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 機械学習を用いた進行肝癌に対するチロシンキナーゼ阻害剤の効果予測の試み2021

    • Author(s)
      池田 裕亮,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
    • Organizer
      第57回日本肝臓学会総会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超音波画像ビッグデータベース構築と腹部超音波B-mode検査における肝腫瘍検出のAI支援2021

    • Author(s)
      西田 直生志,目加田 慶人,工藤 正俊
    • Organizer
      第57回日本肝臓学会総会
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      2021 Research-status Report
  • [Book] 医療AIとディープラーニングシリーズ 超音波画像AI診断2021

    • Author(s)
      藤田 広志、椎名 毅、工藤 正俊
    • Total Pages
      198
    • Publisher
      オーム社
    • ISBN
      9784274225765
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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