| Project/Area Number |
22K09399
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
乾 淳幸 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (70457092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西本 華子 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (30707154)
美舩 泰 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (80608464)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 人工知能 / 野球肘検診 / エコー画像 / 動作解析 |
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| Outline of Research at the Start |
少年期の野球に関するスポーツ障害の1つに’野球肘’がある。野球肘の発症予防として、全国各地で「野球肘検診」として問診や投球フォーム分析、エコー装置による障害の早期発見といった取り組みが行われている。
本研究ではAI技術を野球肘検診に利用する事を目標とする。機械学習という手法を利用し、野球肘検診において投球フォームや身体特性のデータから肘障害発症のリスクを個別に予測する。また、ディープラーニングという手法を利用して、エコー画像データからリアルタイムに病変の検出を行うAIモデルを確立し検診の支援を行う事を目的とする
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| Outline of Annual Research Achievements |
学童期のスポーツ障害の1つに上腕骨離断性骨軟骨炎（OCD）がある。OCDの早期発見を目的として超音波画像診断装置（エコー）を用いた検診が全国各地で行われている。近年、エコー画像等の医用画像を解析するにあたり、YOLOを始めとする物体検出AIが注目を集めている。本研究ではOCDを早期発見できることを目的とし、YOLOv8モデルを利用してOCDの病変検出を行うモデルを作成した。
兵庫県野球肘検診を受けOCDが疑われた症例および、当院にて加療を行った症例の合計50症例の肘関節のエコー動画像を撮影し、そのデータから約2000枚の静止画像を作成した。コントロールの正常データには反対側肘関節の画像を使用した。正常の肘関節面(standard view)およびOCD病変に6クラスのアノテーションを行った。その後YOLOv8に含まれる既存重みを使用して転移学習を行った。各クラスの平均適合率の平均値であるmAP(mean Average Precision)を評価関数として検出精度の評価を行った。
本研究で作成したモデルの検出精度は、ｍAP(50)が0.994、mAP(50-95)が0.867であった。軽量なYOLOv8nモデルを使用することにより、通常のPCであってもpython環境を構築すればリアルタイムに病変の検出が可能であった。
エコー画像の病変検出ではstandard viewの描出が困難とされることが多いが、本研究では、エコー画像の病変検出に物体検出モデルを使用することにより、初学者でも正常な肘関節を含む画像の描出が容易になり、大規模検診においてOCDの早期発見に貢献できる可能性が示唆された。AIモデルの使用にはpython言語環境のセットアップ等が課題であるが、今後は特殊な環境構築を行うことなく、汎用PCのブラウザ環境で動作するAIアプリケーションを作成し普及に努めていきたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モデルの学習やアプリケーションの開発、実装は順調に進んでいると考えれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は作成したアプリケーションを検診現場で使用し、問題点を抽出してゆく予定である。
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