2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 2D-3D reconstruction program and cloud system for the treatment of locomotive organ diseases
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19H03783
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村瀬 剛 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授 (50335361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 啓之 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任教授(常勤) (00432542)
岡田 潔 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授 (40576279)
岡 久仁洋 大阪大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座准教授 (50724085)
佐藤 嘉伸 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70243219)
大竹 義人 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80349563)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 変形矯正 / コンピューターシミュレーション / 人工知能（AI） / クラウドシステム / 2D3D再構成 / 2D3Dレジストレーション / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、人工知能（AI）の技術である深層学習を用いて単純X線情報のみから3次元画像を推定し構築する2D-3D再構成技術と、シミュレーション作業の効率化とビッグデータ蓄積を同時に可能とするクラウドシステム、術後機能・予後予測のため新規動態解析システムを一体的に開発し、我々がこれまで独自に築いてきた3次元変形矯正治療法のさらなる高度化を図りつつ、一般医療機関からのアクセシビリティを大幅に向上させることである。近年発展著しいAIを用いて2D-3D再構成技術を確立し、それを独自のクラウドシステムと組み合わせるアイデアは他に見当たらず、極めて独創的と言える。新規3D動態解析や解剖学的各要素の物性を考慮した術後の機能予測は、変形矯正のみならず骨関節治療学全般へ革新をもたらすと考えられる。この目的達成を目指して、これまでの研究期間に引き続き、本年度も以下の研究を行った。
1．２D-３D再構成技術開発：現在までに集積した単純X線とそれに対応する3次元骨形状のデータベースを最新の人工知能に学習させることで、単純X線画像だけからCT撮影を経ずに3次元コンピューター骨モデルを作成する技術 (2D-3D再構成法) の開発研究を進めた。
2．クラウドシステム構築：3次元シミュレーションを複数の人間が同時に遠隔から操作ができるクラウドシステムの構築を進めた。一連の作業を円滑化するとともに、これを運用することでクラウドに蓄積される各種画像・シミュレーション情報のビッグデータを先のAIと組み合わせることを目論む。
3．新規生体内3次元動態測定法の開発：濃度勾配情報に基づく2D-3Dレジストレーション法を応用した新規生体内3次元動態測定法の開発を進めた。
4. 骨変形に伴う関節症発症メカニズムの解明: 解剖学的各要素の物理学的特性に基づいた有限要素解析による関節症発症メカニズムの検証を実施した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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