Aiを用いた2D超音波プローブのフリーハンド3D化システムの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09624
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 中原 龍一 岡山大学, 大学病院, 助教 (30509477)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 那須 義久 岡山大学, 大学病院, 助教 (30756101)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: AI / 超音波 / 3D超音波

Outline of Annual Research Achievements

①ナビゲーション：前年に引き続きナビゲーションを用いた２Dプローブ解析を行った。三次元の位置を確定するためのレジストレーションを行ったがハード依存の精度が改善せず
色々調べたところハードの精度以上には修正が難しいことが判明した。当初から予想はされていたがハード精度を超えた修正は難しいことが分かったため、後述するAIを用いた手法に研究の主体をシフトした。しかしハード的手法は最終的な精度評価に有用であるため、今後もハードを用いた三次元的位置計測法を開発する予定である。②AIを用いて画像だけを入力として相対的な位置関係を解析する手法を新たに行った。次元削減モデルのUMAPを用いることでトポロジカルな情報を推定することが可能であることが判明した。他のAI手法は計算時間の問題で超音波解析で必要なリアルタイム解析が難しいが、UMAPを用いた手法は計算時間が早いため、ブレイクスルーとなる可能性を秘めている。最適なパラメータがまだ未定であるため、今後も望ましいパラメータを探索する。次元削減を含めたAI技術が次々と開発されており、思わぬ手法が応用可能であることがわかってきた。コロナにより学会の現地開催が難しくなったが、逆説的に様々な学会に参加が容易となった。この機会を利用して工学系のAI学会などに参加し、AIを用いた三次元計測に関連した新たな知見を集める予定である。特に自動運転関係の三次元評価手法が有用であると思われる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ハードを用いた三次元位置計測の精度向上は困難となったが、AIを用いたトポロジカル情報の検出に成功したため、AIを用いた三次元位置評価の研究を継続する予定である。

Strategy for Future Research Activity

ナビゲーションを用いる手法よりもAIを用いた手法のほうが有用である可能性が出てきた。ソフトだけで３D化ができれば臨床的価値が高いためAI開発に重点を移す。

Causes of Carryover

本年度に実施したAIプログラム開発に伴う消耗費が想定より安価となっため、次年度使用額が生じた。次年度は引き続きAIプログラム開発を行う予定であり、当該費用に充当する予定である。