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2020 Fiscal Year Annual Research Report

機械学習を用いた嚥下造影検査診断補助システムの開発

Research Project

Project/Area Number 18H03017
Research InstitutionThe Nippon Dental University

Principal Investigator

菊谷 武  日本歯科大学, 生命歯学部, 教授 (20214744)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川口 孝泰  東京情報大学, 看護学部, 教授 (40214613)
井出 吉昭  日本歯科大学, 生命歯学部, 准教授 (70409225)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords嚥下造影検査(VF) / 診断 / 嚥下障害 / 画像解析 / 人工知能(AI) / 機械学習
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、嚥下造影検査(VF)の検査画像を画像解析技術によってデータ化し、これを人工知能(AI)による機械学習を用いてアルゴリズム化することで摂食嚥下障害の診断技術を確立しようとするものである。本年度は、嚥下障害患者のVF画像データ(100症例)に基づいて予測を行うということを目的に、X線画像のこれまでの研究で明らかになった4つの特徴点のポイントの位置をVFデータ画像から直接的に検出または予測することができるかディープニューラルネットワークを用いて、この課題に取り組んだ。予測を行うためには、深層学習モデルを学習させた。まず、動画をフレームに抽出し、ラベル付けされた位置の値を検出することを試みた。さらに、各フレームの対応するラベルにマッピングを行った。マッピング後に深層学習モデルを入力し、画像とそれらの位置の関係を見つけるように学習させた。学習後、モデルに新しい画像を読み込ませたときに、そのモデルが位置を予測できるようになるか検討した。一般的に、深層学習モデルの学習を成功させるには、少なくとも数万枚以上の画像が必要になる。そこで、擬似的にデータを増やす手法としてデータにノイズや何かの変換を行いデータ拡張を行った。データ拡張の手法として、画像をX軸方向に反転させる方法、さらには、画像の明るさを変更する方法でデータ拡張を行った。動画から画像を抽出し、データ拡張を行った後、約27497枚の画像とそれに対応するラベルのペアデータを生成した。それを使ってResNet、VGGNet、Efficienetモデルを使用し、最適なモデルを抽出した。結果、各点における予測と正解の差は、画像上で40px程度(画像全体の10%)の誤差が生じた。なかでも、EfficientNeが最も良い結果であった。位置精度に関して、今後、物体検出モデルなどを用いる必要があることが推察された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (28 results)

All 2022 2021

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (11 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] 【その絶食、ちょっと待った!食べるを支えるアプローチ】病院・介護施設での取り組み 医師でもできるミールラウンドのススメ2022

    • Author(s)
      菊谷 武
    • Journal Title

      治療

      Volume: 104(3) Pages: 307-310

  • [Journal Article] 口腔内環境を見える化する 口腔内細菌カウンタの臨床応用のすすめ2022

    • Author(s)
      菊谷 武
    • Journal Title

      歯界展望

      Volume: 139 (1) Pages: 190-195

  • [Journal Article] Development of the Sakiika Transport Test: A Practical Screening Method for Patients with Oral-phase Dysphagia.2021

    • Author(s)
      Nagashima K, Kikutani T, Takahashi N, Kato Y, Sagawa K, Tohara T, Tamura F.
    • Journal Title

      J Prosthodont Res

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.2186/jpr.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Association between masticatory movement and oral and physical function in healthy older women.2021

    • Author(s)
      Kato Y, Kikutani T, Sagawa K, Tamura F.
    • Journal Title

      J Prosthodont Res

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.2186/jpr.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Masticatory movements and food textures in older patients with eating difficulties.2021

    • Author(s)
      Kato Y, Kikutani T, Tohara T, Takahashi N, Tamura F.
    • Journal Title

      Gerodontology

      Volume: 39 Pages: 90-97

    • DOI

      10.1111/ger.12596

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adherence to the food-based Japanese dietary guidelines and prevalence of poor oral health-related quality of life among older Japanese adults in the Kyoto-Kameoka study.2021

    • Author(s)
      Watanabe D, Kurotani K, Yoshida T, Nanri H, Watanabe Y, Date H, Itoi A, Goto C, Ishikawa-Takata K, Kikutani T, Yoshida M, Fujita H, Yamada Y, Kimura M; Kyoto-Kameoka Study Group.
    • Journal Title

      Br J Nutr

      Volume: 27 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1017/S0007114521003329

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of an Oral Frailty Measures Program on Community-Dwelling Elderly People:A Cluster-Randomized Controlled Trial.2021

    • Author(s)
      Shirobe M, Watanabe Y, Tanaka T, Hirano H, Kikutani T, Nakajo K, Sato T, Furuya J, Minakuchi S, Iijima K.
    • Journal Title

      Gerontology

      Volume: 68 (4) Pages: 377-386

    • DOI

      10.1159/000516968

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] COVID-19 Infection-Related Weight Loss Decreases Eating/Swallowing Function in Schizophrenic Patients.2021

    • Author(s)
      Kikutani T, Ichikawa Y, Kitazume E, Mizukoshi A, Tohara T, Takahashi N, Tamura F, Matsutani M, Onishi J, Makino E.
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 13 (4) Pages: 1113

    • DOI

      10.3390/nu13041113

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tongue muscle strength affects posterior pharyngeal wall advancement during swallowing: A cross-sectional study of outpatients with dysphagia.2021

    • Author(s)
      Nagashima K, Kikutani T, Miyashita T, Yajima Y, Tamura F.
    • Journal Title

      J Oral Rehabil

      Volume: 48 (2) Pages: 169-175

    • DOI

      10.1111/joor.13120

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 歯科界の潮流『今日の歯科治療』歯科訪問診療における新型コロナウイルス感染症(COVID-19)への対策2021

    • Author(s)
      高橋 賢晃, 戸原 雄, 田村 文誉, 菊谷 武
    • Journal Title

      歯学

      Volume: 109 Pages: 18-21

  • [Journal Article] 【実践!在宅摂食嚥下リハビリテーション診療】がん患者に対する終末期における食支援2021

    • Author(s)
      菊谷 武, 大井 裕子
    • Journal Title

      MEDICAL REHABILITATION

      Volume: 267 Pages: 25-31

  • [Journal Article] 歯科訪問診療における感染予防策の指針 2021年版2021

    • Author(s)
      水口 俊介, 佐藤 裕二, 小玉 剛, 猪原 光, 小原 由紀, 金久 弥生, 菊谷 武, 菅 武雄, 花形 哲夫, 米山 武義, 渡邊 裕, 渡部 芳彦, 古屋 純一, 吉田 光由, 猪原 健, 河野 雅臣, 佐藤 繭美, 宮本 雄気, 一般社団法人日本老年歯科医学会, 在宅歯科医療委員会, 一般社団法人日本在宅医療連合学会
    • Journal Title

      老年歯科医学

      Volume: 36 (1) Pages: E4-E33

  • [Journal Article] 低下する栄養価をいかに補うか?嚥下調整食の栄養価アップの工夫 摂取量低減につながるハードル 摂食嚥下障害患者に見られる低栄養の問題2021

    • Author(s)
      菊谷 武
    • Journal Title

      栄養経営エキスパート

      Volume: 6 (2) Pages: 40-43

  • [Journal Article] 臨床駅伝 こんな患者さんが来たら? 食べられない。口腔内が痛い2021

    • Author(s)
      菊谷 武, 田中 公美[五十嵐]
    • Journal Title

      アポロニア

      Volume: 21325 Pages: 018-022

  • [Presentation] 大腿骨骨折患者における口腔機能、嚥下機能、栄養状態に関する予備調査2021

    • Author(s)
      鰕原 賀子, 瀬木谷 彰仁, 高橋 賢晃, 元開 早絵, 新藤 広基, 柴崎 育美, 田辺 知宏, 菊谷 武
    • Organizer
      日本摂食・嚥下リハビリテーション学会
  • [Presentation] 在宅における生活期、そして、終末期における食支援2021

    • Author(s)
      菊谷 武
    • Organizer
      日本摂食・嚥下リハビリテーション学会
  • [Presentation] COVID-19と摂食嚥下リハビリテーション 嚥下障害症例へのオンライン診療の効果と展望2021

    • Author(s)
      古屋 裕康, 田村 文誉, 菊谷 武
    • Organizer
      日本摂食・嚥下リハビリテーション学会
  • [Presentation] VR画像を用いた歯学部学生における臨床実習の効果について2021

    • Author(s)
      仲澤 裕次郎, 田中 公美, 横田 悠里, 佐川 敬一朗, 古屋 裕康, 礒田 友子, 保母 妃美子, 山田 裕之, 戸原 雄, 田村 文誉, 菊谷 武
    • Organizer
      老年歯科医学会
  • [Presentation] 新型コロナウイルス感染症流行下におけるオンライン診療に対する意識調査2021

    • Author(s)
      古屋 裕康, 田村 文誉, 田中 公美, 仲澤 裕次郎, 保母 妃美子, 礒田 友子, 田中 裕子, 山田 裕之, 町田 麗子, 戸原 雄, 菊谷 武
    • Organizer
      老年歯科医学会
  • [Presentation] 嚥下障害患者における嚥下造影検査で観察される嚥下動態とサルコペニアとの関連性2021

    • Author(s)
      宮下 大志, 菊谷 武, 永島 圭悟, 五十嵐 公美, 田村 文誉
    • Organizer
      老年歯科医学会
  • [Presentation] 看取り期における在宅がん患者に対する地域連携による口腔健康管理2021

    • Author(s)
      富田 浩子, 田中 祐子, 有友 たかね, 田中 公美, 佐藤 志穂, 佐々木 力丸, 菊谷 武, 大井 裕子
    • Organizer
      老年歯科医学会
  • [Presentation] 在宅がん患者の看取りプロセスにおいて医師は歯科との連携をいつ、どのように提案するのか? 現状確認ツールIMADOKOを利用した医科歯科連携2021

    • Author(s)
      大井 裕子, 菊谷 武, 田中 公美, 高橋 賢晃, 富田 浩子, 有友 たかね, 森山 久美
    • Organizer
      日本在宅医療連合学会大会
  • [Presentation] 在宅でのがん看取り支援における歯科訪問診療の役割2021

    • Author(s)
      菊谷 武, 大井 裕子, 高橋 賢晃, 市川 陽子, 佐藤 志穂, 田中 公美, 富田 浩子, 有友 たかね, 森山 久美
    • Organizer
      日本在宅医療連合学会大会
  • [Presentation] 終末期がん患者の希望に添った食べる支援を実践するための食欲不振の背景にある要因調査と対応策2021

    • Author(s)
      森山 久美, 大井 裕子, 菊谷 武, 高橋 賢晃, 田中 公美, 富田 浩子, 有友 たかね
    • Organizer
      日本在宅医療連合学会大会
  • [Presentation] 認知症の発症や予後に影響を及ぼす栄養・食事について考える 認知症の人への栄養支援 訪問現場で出会う認知症の人と家族2021

    • Author(s)
      菊谷 武
    • Organizer
      日本老年医学会
  • [Book] 栄養士ダイアリー20222021

    • Author(s)
      菊谷 武,「ヘルスケア・レストラン」栄養企画委員会
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      株式会社 日本医療企画
    • ISBN
      978-4-86729-075-0
  • [Book] 「人生100年時代」のインプラント治療の考え方2021

    • Author(s)
      菊谷 武,窪木拓男,鈴木秀典
    • Total Pages
      96
    • Publisher
      株式会社 永末書店
    • ISBN
      978-4-8160-1390-4
  • [Book] 摂食嚥下障害者の栄養アセスメント実践マニュアル2021

    • Author(s)
      上島順子,江頭文江,園井みか,本川佳子,菊谷 武
    • Total Pages
      176
    • Publisher
      医歯薬出版株式会社
    • ISBN
      978-4-263-70816-3

URL: 

Published: 2022-12-28  

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