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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a general-purpose computer-aided diagnosis system using VAE that can be used for a small number of cases

Research Project

Project/Area Number 21H03840
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

木戸 尚治  大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任教授(常勤) (90314814)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梁川 雅弘  大阪大学, 大学院医学系研究科, 講師 (00546872)
鈴木 裕紀  大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (20845599)
富山 憲幸  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (50294070)
間普 真吾  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70434321)
神谷 亨  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80295005)
平野 靖  山口大学, 医学部附属病院, 准教授 (90324459)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsVAE / 異常検知 / コンピュータ支援診断 / 説明可能なAI
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,大量の正常コンピュータ断層撮影(CT)画像を用いて学習された深層学習モデルの一つであるVariational Autoencoder (VAE)を用いたモデルによる異常検知を基盤として,異常病変の診断支援を実行するコンピュータ支援診(Computer-aided Diagnosis:CAD)システムを構築することを目的とする.
本研究では、関連病院のMIクリニックから入手した8万例のPET/CTのDICOM画像とその所見レポートを既にデータベース化した.
これらの画像を用いて,人工知能画像診断学共同研究講座(研究代表者・木戸),山口大学(研究分担者・間普,平野),九州工業大学(研究分担者・神谷),立命館大学(中山),藤田医科大学(寺本)らと共同研究を実施している.
各研究者の現時点での研究内容は,木戸(自然言語処理を用いた読影所見レポートの部位別自動分類、PET/CT画像からのVision Transformerを用いた病変検出),間普・平野(自然言語処理を用いたシソーラスに着目した読影所見レポートの分類),神谷(言語情報を用いた肺癌のradiomics解析),中山(胸部CT画像を用いた教師無し異常検知AIの開発),寺本(腹部臓器のセマンティックセグメンテーション)などである.
腹部臓器の自動セグメンテーションに関しては国際学会に発表をおこなっており,自然言語処理を用いた所見レポートの部位別自動分類に関して英文論文が採択されている.また多数の国際・国内学会での発表をおこなっている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

国際学会や国内学会での発表や論文の投稿や採択などが順調におこなわれている.

Strategy for Future Research Activity

現在,本研究ではMIクリニックの画像症例データとそれに対する所見レポートデータ8万例をデータベース化して用いている.今後は日本医用画像データペース(J-MID)の100万症例の画像と所見レポートのデータを使用した研究に発展させる予定である.
大量の画像データを用いた処理を、現在の研究室のGPUを用いておこなっているが、データ数の増大や処理の複雑化にともない、さらに大規模な計算が必要となる。この対策として、大阪大学が保有しているスーパーコンピュータのSQUIDを用いた計算をおこなうことを予定している.
現在のところ、画像症例と所見レポートは直接紐付けられていないが、これらの紐付けを検討している.画像症例とレポートが紐付けされることにより、マルチモーダル学習へと研究を発展させることを予定している.現在既に、腹部領域の異常検知をおこなうことを目的として所見レポートデータを用いた表現学習の研究を開始している.

  • Research Products

    (28 results)

All 2023 2022

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] 「学びはじめ歯科医療AIの世界」Q42023

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Journal Title

      胸部疾患領域.補綴臨床

      Volume: 56 Pages: 1

  • [Journal Article] 人工知能による肺結節の診断2022

    • Author(s)
      梁川雅弘,鈴木裕紀,木戸尚治,富山憲幸
    • Journal Title

      画像診断

      Volume: 42 Pages: 549-558

  • [Journal Article] Radiologists with and without deep learning-based computer-aided diagnosis: comparison of performance and interobserver agreement for characterizing and diagnosing pulmonary nodules/masses2022

    • Author(s)
      Wataya T, Yanagawa M, Tsubamoto M, Sato T, Nishigaki D, Kita K, Yamagata K, Suzuki Y, Hata A, Kido S, Tomiyama N
    • Journal Title

      European Radiology

      Volume: 33 Pages: 348-359

    • DOI

      10.1007/s00330-022-08948-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and external validation of a deep learning-based computed tomography classification system for COVID-192022

    • Author(s)
      Kataoka Y, Baba T, Ikenoue T, Matsuoka Y, Matsumoto J, Kumasawa J, Tochitani K, Funakoshi H, Hosoda T, Kugimiya A, Shirano M, Hamabe F, Iwata S, Kitamura Y, Goto T, Handa T, Kido S, Fukuma S, Tomiyama N, Hirai T, Ogura T
    • Journal Title

      Annals of Clinical Epidemiology

      Volume: 4 Pages: 110-119

    • DOI

      10.37737/ace.22014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional conditional generative adversarial network-based virtual thin-slice technique for the morphological evaluation of the spine2022

    • Author(s)
      Nakamoto A, Hori M, Onishi H, Ota T, Fukui H, Ogawa K, Masumoto J, Kudo A, Kitamura Y, Kido S, Tomiyama N
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16637-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temporal Subtraction Technique for Thoracic MDCT Based on Residual VoxelMorph2022

    • Author(s)
      Miyake N, Lu H, Kamiya T, Aoki T, Kido S
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12 Pages: 8542

    • DOI

      10.3390/app12178542

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of artificial intelligence for automated measurement of cervical lordosis on lateral radiographs2022

    • Author(s)
      Fujimori T, Suzuki Y, Takenaka S, Kita K, Kanie Y, Kaito T, Ukon Y, Watabe T, Nakajima N, Kido S, Okada S
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 15732

    • DOI

      10.1038/s41598-022-19914-x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Use of artificial intelligence to identify data elements for The Japanese Orthopaedic Association National Registry from operative records2022

    • Author(s)
      Kita K, Uemura K, Takao M, Fujimori T, Tamura K, Nakamura N, Wakabayashi G, Kurakami H, Suzuki Y, Wataya T, Nishigaki D, Okada S, Tomiyama N, Kido S
    • Journal Title

      Journal of Orthopaedic Science

      Volume: 28 Pages: 1

    • DOI

      10.1016/j.jos.2022.09.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiologists with and without deep learning-based computer-aided diagnosis2022

    • Author(s)
      Kido S
    • Journal Title

      AI-blog, https://ai.myesr.org/articles/radiologists-with-and-without-deep-learning-based-computer-aided-diagnosis/

      Volume: 1 Pages: 1

  • [Journal Article] おさえておきたい肺癌診療の最新トピックス~肺癌診療におけるAIの可能性~2022

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Journal Title

      https://www.takedamed.com/medicine/alunbrig/useful/latest-topics-ai/

      Volume: 1 Pages: 1

  • [Journal Article] 人工知能を用いた画像診断の進歩2022

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Journal Title

      日整会誌

      Volume: 96 Pages: 64-69

  • [Journal Article] 深層ニューラルネットワークを用いた肺聴診音の異常検知-DAGMM, Efficient GAN の性能比較と改良-2022

    • Author(s)
      若本亮佑, 間普真吾, 木戸尚治, 呉本尭
    • Journal Title

      電気学会論文誌 C

      Volume: 142 Pages: 1328-1335

  • [Presentation] 現在,臨床で用いられているもしくは始めるAI技術内容の確認2023

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Organizer
      第18回栃木ラジオロジセミナー
  • [Presentation] 呼吸機能イメージングにおけるAI-CAD活用の現状と将来2023

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Organizer
      第14回呼吸機能イメージング研究学術集会
  • [Presentation] 正常胸部単純X線写真のみを用いた胸部異常病変検出手法の開発2023

    • Author(s)
      佐藤淳哉, 鈴木裕紀, 秦明典, 梁川雅弘, 富山憲幸, 木戸尚治
    • Organizer
      第14回呼吸機能イメージング研究学術集会
  • [Presentation] 3次元ヨード密度ヒストグラムテクスチャー解析による低・高リスク胸腺腫の鑑別2023

    • Author(s)
      土居秀平, 梁川雅弘,秦明典,菊地紀子,吉田悠里子,大平亮介,山形和樹,二宮啓輔,木戸尚治,富山憲幸
    • Organizer
      第14回呼吸機能イメージング研究学術集会
  • [Presentation] 画像診断における人工知能研究の動向と人工知能画像診断学共同研究講座の取り組み2023

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Organizer
      第4回多階層システム医学シンポジウム
  • [Presentation] Bi-Modal Network Combining Convolutional Neural Network and TabNet, Differentiating Spinal Tumors based on Images and Clinical Risk Factors2023

    • Author(s)
      Kita K, Takahito T, Suzuki Y, Okada S, Kido S
    • Organizer
      Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers Medical Imaging 2023, San Diego
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BERT-based Transfer Learning in Sentence-level Anatomical Classification of Free-text Radiology Reports2023

    • Author(s)
      Nishigaki D, Suzuki Y, Wataya T, Kita K, Yamagata K, Sato J, Kido S, Tomiyama N.
    • Organizer
      Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers Medical Imaging 2023, San Diego
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BERTを用いた整形外科手術記録からの自動情報抽出システムの開発2022

    • Author(s)
      喜多洸介,高尾正樹,綿谷朋大,木戸尚治,富山 憲幸
    • Organizer
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [Presentation] 自然言語処理を用いた頭部単純CT 所見文の重要度分類2022

    • Author(s)
      綿谷朋大,喜多洸介,木戸尚治,富山 憲幸
    • Organizer
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [Presentation] Large Patch Size and Batch Size Improve Performance in Multi-Organ Segmentation2022

    • Author(s)
      Sato J, Kido S
    • Organizer
      MICCAI2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自然言語処理入門-AIから見た人間の「言葉」2022

    • Author(s)
      綿谷朋大,佐藤淳哉,富山実幸,西垣大毅,小田惣也,喜多洸介,山形和樹,鈴木裕紀,木戸尚治,富山憲幸
    • Organizer
      第58回日本医学放射線学会秋季臨床大会
  • [Presentation] 頭部単純CT所見文の重要度分類タスクにおける能動学習の有用性2022

    • Author(s)
      綿谷朋大,三浦あづさ,﨑須賀敬央,藤原政宏,佐藤淳哉,富山実幸,西垣大毅,小田惣也,喜多洸介,山形和樹,鈴木裕紀,田中壽,木戸尚治,富山憲幸
    • Organizer
      第1回日本医用画像電子情報・人工知能研究会
  • [Presentation] JOANRを自動化するシステムの開発 ―手術記録から情報を抽出するAI―2022

    • Author(s)
      喜多洸介, 上村圭亮, 高尾正樹, 田村和則, 中村宜雄, 若林元, 鈴木裕紀, 濱田英敏, 菅野伸彦, 岡田誠司, 木戸尚治
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [Presentation] JOANRを自動化するシステムの開発 ―手術記録から情報を抽出するAI―2022

    • Author(s)
      喜多洸介, 上村圭亮, 高尾正樹, 田村和則, 中村宜雄, 若林元, 鈴木裕紀, 濱田英敏, 菅野伸彦, 岡田誠司, 木戸尚治
    • Organizer
      第139回 中部日本整形外科災害外科学会・学術集会
  • [Presentation] Artificial Intelligence Diagnostic Radiology:Current Technology and Future Directions2022

    • Author(s)
      Kido S
    • Organizer
      7th Osaka University-Samsung Medical Center Radiology Forum
  • [Presentation] 肺癌画像診断におけるAI利用の現状と展望2022

    • Author(s)
      木戸尚治
    • Organizer
      第63回日本肺癌学会学術集会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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