PET image analysis by deep learning for diagnosis of Alzheimer's disease

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18F18112
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 栗田 多喜夫 広島大学, 工学研究科, 教授 (10356941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MUTHUSUBASH KAVITHA 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2018-10-12 – 2021-03-31
• Keywords: 医療画像診断 / 機械学習 / 深層学習 / アルツハイマー病

Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー病の早期自動診断を目指して,PET画像の自動認識手法を開発する.アルツハイマー病の主な原因は,ベータアミロイドの堆積であると考えられている.最近,PETを用いて脳内のベータアミロイドの堆積を調べることでアルツハイマー病の症状を調べることが可能になってきている.本研究では,最近のディープラーニング等の機械学習手法を取り入れて,PETの3次元画像を解析し,アルツハイマー病の初期の症状を自動認識する手法を開発する.本年度は,まず，ディープラーニングを利用した医療画像の自動診断の有効性を確認するために，ディープラーニングを用いてPET画像とCT画像から肺ガンを自動診断するための手法について検討を開始した．そのためのデータを取得するために，韓国のKeimyoong University Dongsan Mdedical CenterのHae Won Kim教授を訪問し，同一の被験者に対して撮影したPET画像とCT画像を得ることができた．また，アルツハイマー病の画像診断の専門家である韓国のKyungpook National University のByeong Cheol Ahn教授とChae Moon Hong博士を訪問し，脳の解剖学的知見とPET画像でのアミロイドに関する知見を得た．ディープラーニングを利用した自動認識では，正確にラベル付けされた大量の訓練用サンプルが必要である．そのため，学習用のPET画像とPET画像の撮影と同じ被験者に対するT1あるいはT2 MRI画像のの収集を開始した．具体的には，アルツハイマー病関連の利用可能な公開データ（Alzheimer’s disease Neuroimaging Initiative (ADNI) database, OASIS, ABIDE and Tsurugaya）について調査した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は，研究初年度であり，ディープラーニングを利用した医療画像の自動診断の有効性を確認するための予備的な実験を開始した．具体的には，ディープラーニングを用いてPET画像とCT画像から肺ガンを自動診断するための手法について検討を開始した．そのための同一の被験者に対して撮影したPET画像とCT画像のデータは，韓国のKeimyoong University Dongsan Mdedical CenterのHae Won Kim教授を訪問し，ラベル付けされたデータを譲り受けた．また，また，アルツハイマー病の画像診断の専門家である韓国のKyungpook National University のByeong Cheol Ahn教授とChae Moon Hong博士を訪問し，脳の解剖学的知見とPET画像でのアミロイドに関する知見を得た．さらに，アルツハイマー病関連の利用可能な公開データ（Alzheimer’s disease Neuroimaging Initiative (ADNI) database, OASIS, ABIDE and Tsurugaya）について調査した．

Strategy for Future Research Activity

まずは，PET画像とCT画像からの肺ガンの自動診断を題材として，ディープラーニングを利用した医療画像の自動診断の有効性を確認するための予備的な実験を行う．また，正確にラベル付けされた大量の訓練用サンプルを整備し，アルツハイマー病の画像診断のためのディープラーニングを利用する手法の開発を開始する．