AI画像診断支援システムの構築～重篤な救急頭部疾患を診断・予測する～

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K16737
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 菊田 潤子 順天堂大学, 医学部, 助教 (70613389)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 機械学習 / 頭部MRI

Outline of Annual Research Achievements

頭部画像診断を用いた機械学習についての研究を引き続き行った。臨床現場において、大脳白質の髄鞘形成に関連するMRI信号の変化は、乳児の正常な発達を評価するのに役立つ。そこで我々は、2歳以下の119名の乳児のT1強調画像およびT2強調画像の信号変化を機械学習させ、年齢推定させる研究を行った。結果は正確度の高い年齢推定が得られた。

参考文献：Wada, A.; Saito, Y.; Fujita, S.; Irie, R.; Akashi, T.; Sano, K.; Kato, S.; Ikenouchi, Y.; Hagiwara, A.; Sato, K.; Tomizawa, N.; Hayakawa, Y.; Kikuta, J.; Kamagata, K.; Suzuki, M.; Hori, M.; Nakanishi, A.; Aoki, S., Automation of a Rule-based Workflow to Estimate Age from Brain MR Imaging of Infants and Children Up to 2 Years Old Using Stacked Deep Learning. Magnetic resonance in medical sciences : MRMS : an official journal of Japan Society of Magnetic Resonance in Medicine 2021.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

頭部CT画像を用いて緊急性のある出血を診断する機械学習については思った結果が得られず、実績に結びついていない。しかしながら、頭部MRI画像を用いた研究については大脳白質病変や血管周囲腔を機械学習させ、自動検出させるシステム構築については順調に進んでおり、今後学会発表などをしていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

引き続き機械学習についての知識をさらに深め、専門家からの指導を仰ぎながら、頭部画像にある病変を自動検出、および診断できるシステム構築を進めていく。

Causes of Carryover

コロナ感染拡大により、Web上での学会参加が多く、旅費が削減できたため。また、研究に使用している物品の故障も少なかったため。

Research Products

• [Journal Article] An Investigation ofWater Diffusivity Changes along the Perivascular Space in Elderly Subjects with Hypertension (2022)
  • Author(s): Kikuta, J.; Kamagata, K.; Takabayashi, K.; Taoka, T.; Yokota, H.; Andica, C.; Wada, A.; Someya, Y.; Tamura, Y.; Kawamori, R.; Watada, H.; Naganawa, S.; Aoki, S.,
  • Journal Title: American Journal of Neuroradiology Volume: 43（１） Pages: 48-55
  • DOI: 10.3174/ajnr.A7334
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Water Diffusivity Changes Along the Perivascular Space After Lumboperitoneal Shunt Surgery in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus (2022)
  • Author(s): Kikuta, J.; Kamagata, K.; Taoka, T.; Takabayashi, K.; Uchida, W.; Saito, Y.; Andica, C.; Wada, A.; Kawamura, K.; Akiba, C.; Nakajima, M.; Miyajima, M.; Naganawa, S.; Aoki, S.
  • Journal Title: Frontiers of Neurology Volume: 13 Pages: 843883
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.843883
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reproducibility of diffusion tensor image analysis along the perivascular space (DTI-ALPS) for evaluating interstitial fluid diffusivity and glymphatic function: CHanges in Alps index on Multiple conditiON acquIsition eXperiment (CHAMONIX) study (2022)
  • Author(s): Taoka, T.; Ito, R.; Nakamichi, R.; Kamagata, K.; Sakai, M.; Kawai, H.; Nakane, T.; Abe, T.; Ichikawa, K.; Kikuta, J.; Aoki, S.; Naganawa, S.
  • Journal Title: Japanese Journal of Radiology Volume: 40 Pages: 147－158
  • DOI: 10.1007/s11604-021-01187-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Automation of a Rule-based Workflow to Estimate Age from Brain MR Imaging of Infants and Children Up to 2 Years Old Using Stacked Deep Learning. (2021)
  • Author(s): Akihiko Wada, Yuya Saito, Shohei Fujita, Ryusuke Irie, Toshiaki Akashi, Katsuhiro Sano, Shinpei Kato, Yutaka Ikenouchi, Akifumi Hagiwara, Kanako Sato, Nobuo Tomizawa, Yayoi Hayakawa, Junko Kikuta, Koji Kamagata, Michimasa Suzuki, Masaaki Hori, Atsushi Nakanishi, and Shigeki Aoki
  • Journal Title: Magnetic resonance in medical sciences Volume: 68 Pages: 1－10
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2021-0068
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 特発性正常圧水頭症のLPシャント術前後における脈絡叢体積変化の検討 (2022)
  • Author(s): 菊田 潤子、鎌形 康司、高林 海斗、内田 航、和田 昭彦、川村 海渡、秋葉 ちひろ、中島 円、宮嶋 雅一、青木 茂樹
  • Organizer: 第51回日本神経放射線学会、2022年2月18日～19日
• [Presentation] 機械学習を用いたTime-of-flight MRAからの多時相血流情報抽出の試み (2022)
  • Author(s): 和田 昭彦、赤津 敏哉、池之内 穣、藤田 翔平、明石 敏昭、守田 裕一、佐藤香菜子、菊田 潤子、鎌形 康司、中西 淳、青木 茂樹
  • Organizer: 第51回日本神経放射線学会、2022年2月18日～19日
• [Presentation] 拡散MRIによるグリンパティックシステム機能指標と脳脊髄液Aβ及び脳糖代謝能との関連 (2022)
  • Author(s): 鎌形 康司、高林 海斗、斎藤 勇哉、田岡 俊昭、野崎 隼杜、アンディカ・クリスティナ、和田 昭彦、明石 敏昭、菊田 潤子、長縄 慎二、青木 茂樹
  • Organizer: 第51回日本神経放射線学会、2022年2月18日～19日
• [Presentation] DTI-ALPSによるコンタクトスポーツ経験のある健常高齢者におけるGlymphatic systemの評価 (2022)
  • Author(s): 守田 裕一、鎌形 康司、高林 海斗、菊田 潤子、染谷 由希、明石 敏昭、和田 昭彦、長縄 慎二、田岡 俊昭、阿部 修、青木 茂樹
  • Organizer: 第51回日本神経放射線学会、2022年2月18日～19日
• [Presentation] ALPS indexを用いたもやもや病患者におけるGlymphatic system評価の試み (2022)
  • Author(s): 原 祥子、菊田 潤子、高林 海斗、鎌形 康司、田中 洋次、成相 直、堀 正明、田岡 俊昭、長縄 慎二、青木 茂樹、前原 健寿
  • Organizer: 第51回日本神経放射線学会、2022年2月18日～19日
• [Presentation] An investigation of the change in water diffusivity along the perivascular space in hypertensive patients. (2021)
  • Author(s): Junko Kikuta, Koji Kamagata, Kaito Takabayashi, Toshiaki Taoka, Hajime Yokota, Yuki Someya, Yoshifumi Tamura, Ryuzo Kawamori, Hirotaka Watada, Shinji Naganawa, and Shigeki Aoki.
  • Organizer: ISMRM2021. May 15-20th.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of gray matter microstructure changes by repetitive head impact in contact sports using Free Water Imaging. (2021)
  • Author(s): Yuichi Morita, Koji Kamagata, Kaito Takabayashi, Wataru Uchida, Yuya Saito, Junko Kikuta, Hideyoshi Kaga, Yuki Someya, Mari Miyata, Christina Andica, Toshiaki Akashi, Akihiko Wada, Yoshifumi Tamura, Ryuzo Kawamori, Hirotaka Watada, Shigeki Aoki.
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会、2021年9月10日～12日
• [Presentation] Evaluation of Relationship between Lower Limb Muscle Strength and White Matter Microstructure by Free-Water Imaging (2021)
  • Author(s): Kaito Takabayashi, Koji Kamagata, Hideyoshi Kaga, Yuki Someya, Wataru Uchida, Christina Andica, Yuya Saito, Junko Kikuta, Toshiaki Akashi, Akihiko Wada, Yoshifumi Tamura, Ryuzo Kawamori, Hirotaka Watada, Shigeki Aoki.
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会、2021年9月10日～12日
• [Presentation] ALPS index changes after surgery in idiopathic normal pressure hydrocephalus (2021)
  • Author(s): Junko Kikuta, Koji Kamagata, Kaito Takabayashi, Toshiaki Taoka, Wataru Uchida, Akihiko Wada, Kaito Kawamura, Chihiro Akiba, Madoka Nakajima, Masakazu Miyajima, Shinji Naganawa, Shigeki Aoki
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会、2021年9月10日～12日
• [Presentation] Association between magnetic resonance imaging measures of glymphatic system activity in healthy elderly individuals (2021)
  • Author(s): Koji Kamagata, Toshiaki Taoka, Yuya Saito, Junko Kikuta, Hideyoshi Kaga, Yuki Someya, Christina Andica, Toshiaki Akashi, Akihiko Wada, Yoshifumi Tamura, Ryuzo Kawamori, Hirotaka Watada, Shinji Naganawa, Shigeki Aoki.
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会、2021年9月10日～12日
• [Presentation] Improving the Quality of Ultrashort TE 4D MR Angiography by Machine Learning. (2021)
  • Author(s): Akihiko Wada, Yutaka Ikenouchi, Toshiya Akatsu, Toshiaki Akashi, Katsuhiro Sano, Shohei Fujita, Kanako Sato, Koji Kamagata, Junko Kikuta, Nobuo Tomizawa, Yayoi Hayakawa, Atsushi Nakanishi, Shigeki Aoki.
  • Organizer: 第49回日本磁気共鳴医学会大会、2021年9月10日～12日
• [Presentation] 小脳の区分と脳内ネットワークから脊髄小脳変性症の変性パターンの理解を深める (2021)
  • Author(s): 佐藤 香菜子, 鎌形 康司, 斎藤 勇哉, 内田 航, 菊田 潤子, 池之内 穣, 鈴木 通真, 和田 昭彦, 青木 茂樹.
  • Organizer: 第57回日本医学放射線学会秋季臨床大会. 2021年9月17日～19日
• [Presentation] 特発性正常圧水頭症術前後におけるALPS index 変化についての検討 (2021)
  • Author(s): 菊田潤子
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会 第3回Neurofluid スタディグループ、2021年9月16日
  • Invited