2018 Fiscal Year Research-status Report
マルチチャンネルデータを用いた三次元脳MR画像の高精細化と高精度な領域分割
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18K18078
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
岩本 祐太郎 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (30779054)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 画質改善 / 高精細化 / 領域分割 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は画像処理による【課題1】三次元脳MR画像の高精細化と【課題2】高精度な領域分割法の提案を目的とする。これらの技術は発症前の認知症診断など高精度な脳画像解析において重要な技術である。
【課題1】三次元脳MR画像の高精細化の研究課題として、従来手法では計算時間が膨大で臨床応用に向かないことが挙げられる。この問題に対して高速でフィルタリングが可能なGuided Filterを用いることで解決を図り、SPIE Medical Imaging2018にて学会発表を行った。提案した手法は従来手法に比べ目標であった10倍以上の高速化は実現したものの、画質の定量評価では従来手法に比べ劣る結果であった。そのため、昨年度は提案した手法と従来手法を組み合わせることで更なる精度改善が期待できることを新たに確認した。加えて、近年注目されている深層学習手法(AIの一種)を用いて、脳画像の高精細化ができることを確認した。本成果は自然画像の高精細化に用いられている最新の深層学習手法を三次元医用画像向けに改良し、従来の深層学習を用いた手法に比べ高精度に高精細化することを確認した。現在、査読付き学会に論文を投稿中である。
【課題2】三次元脳MR画像の高精度な領域分割法の研究課題として、脳構造が複雑であるため自動領域分割に必要なアノテーションデータを大量に用意できない問題が挙げられる。この問題に対して、昨年度はアノテーションデータを必要としない教師なしで領域分割可能なAutoEncoder(次元圧縮手法の一種)を用いた手法を提案し、従来手法に比べノイズに頑健であることを確認した。本成果は国内の学会にて報告した。これらの技術を用いることで従来に比べより詳細な脳画像解析が期待できる。
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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
三次元脳MR画像の高精細化に関して、昨年度の目標であった従来手法と同等精度で10倍以上の高速化はおおむね達成した。ただし、提案手法だけでは、画質の面で従来手法と同等精度を達成しなかったため、従来手法と組み合わせることで解決を図った。しかし、従来手法と組み合わせることで計算時間が増加するため、その対策は次年度の課題である。また、近年注目されている深層学習手法を三次元脳MR画像の高精細化に適用し、手法の有効性を確認した。これは当初計画以上の成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案手法と従来手法の組み合わせによる計算時間の増加は従来手法の最適化を途中で打ち切るなど精度と計算時間の関係を評価し対応する。評価後は昨年度の成果と合わせて査読付き学会誌に論文を投稿する予定である。その後は、当初の計画通りマルチチャンネルデータ間の画像特性を考慮した脳MR画像の高精細化とノイズ除去を同時に達成する手法を新たに提案する予定である。加えて、チャンネル間で画像特徴の異なる疾患データに対する提案手法の有効性を検証し、臨床応用の可能性を検討する。また、昨年度深層学習を用いた脳MR画像の高精細化の有効性を確認することができたため、今後はこれまで開発した手法と深層学習用いた手法を融合する手法の検討も行いたい。領域分割に関する研究では、最新の領域分割手法について論文調査を進め、2020年度の研究実施に向け脳画像の領域分割に効果的な手法の候補を検討する。
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| Causes of Carryover |
昨年度の台風21号により関西国際空港が冠水し、予定していた海外での研究打ち合わせに参加できなかったことや当初計画していた国際学会に参加できなかったために次年度使用額が生じた。今年度は昨年度の成果を国際学会や学会誌に投稿するため、学会の参加費や校正費、渡航費に使用を計画している。
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Research Products
(3 results)
