2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K01331
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
呉 海元 和歌山大学, 学内共同利用施設等, 理事 (70283695)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 隆史 和歌山県立医科大学, 医学部, 准教授 (30316096)
陳 謙 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (70263233)
赤阪 隆史 和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (70322584)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 循環器OCT画像処理 / ステント検出・認識 / 新生内膜被覆度の評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ステント新生内膜被覆度の評価について、循環器OCT画像の中では、１）ステントの場所は輝度値が高い。２）光学中心を原点とする極座標系で、ステントの外側は扇型形状で輝度値が極端に低い。これらの特徴を注目し、自動的にステント位置の扇型領域を検出し、ステントを識別する方法を提案した。OCT画像では、扇型領域の境界直線線に対応する両サイドの輝度値はステップ変化ではないので、デジタルカメラで撮影された画像に対する微分処理では鮮明なエッジを検出できず、伝統的なハフ変換で直線を検出する手法を適用できない。本研究では、OCT独特の画像表現方法を生かすために、極座標系で、角度ごとに、両サイドの輝度情報に対して統計処理を行える分離度フィルタを設計し、ステントを含む扇型領域の境界線を安定に検出する方法を提案した。また、高速にコーナーを検出できるFAST (Features from Accelerated Segment Test)というアルゴリズムをOCT画像専用(OCT-FAST)に改良した。検出されたステントを含む扇型領域範囲内にOCT-FASTを適応することによって、ステントの候補点群を検出している。更に、ステントを識別するために、ステント点の周辺特徴を有効に表現できる9次元局所特徴量記述法（Polar mean brightness vector)を提案した。この特徴量は極座標系の中で、回転不変の局所特徴量になっている。識別方法として、サポートベクターマシン(SVM)、Nearest Mean、K近傍法の順で精度が高いことを確認できた。そして、検出されたステント点群を利用して、最小二乗法を用いた楕円フィティングによってステント新生内膜被覆度の可視化を実現できた。この研究成果は和歌山県立医科大学の専門医と連名で2016年5月電子情報通信学会医用画像研究会（MI）に発表予定である。
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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
分離度フィルタという統計処理方法でステントを含む扇型領域の境界線を安定に検出する方法を確立している。循環器OCT画像専用のコーナー検出フィルタを設計し、ステント点の周辺特徴を有効に表現できる9次元局所特徴量の記述法を確立している。サポートベクターマシン(SVM)を用いて再々学習まで構築された識別器を用いて、非ステントの識別率が96.0％、ステントの識別率が93.4％それぞれ達成している。識別されたステント点群に対して楕円フィッティングを行い、新生内膜による被覆状態の自動評価を実現している。現在、Deep Learningに基づいた識別器を構築中です。
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| Strategy for Future Research Activity |
●ステント新生内膜被覆度の評価について、１）新生内膜のないOCT画像に適応できる局所特徴量記述法の再検討、２）Deep Learningに基づいた識別器の構築、３）ステントと内膜の間の3次元表示・自由視点映像の作成などについて再検討する。
●組織の自動検出とカラーマップ表示について、OCT独特の画像表現方法を生かすために、光学中心を原点とする極座標系を用いて、角度ごと、半径r方向の輝度分布ベクトル（polar-angle-Brightness distribution vector）を構築し、１）定常な時系列のフィルタで脂質領域分割、２）方向強調のエッジ検出法を用いて血管中膜と石灰化領域検出、などを行い、カラーマップで分かり易い表示する。
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| Causes of Carryover |
購入予定の物品は生産中止で、仕様・規格を再検討する必要が生じたため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
代用の物品を選定・購入し、研究成果を国内・国際会議で発表する
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