2021 Fiscal Year Annual Research Report
Weakly-Supervised Differentiation of Focal Liver Lesions Using Phase-Attention Net
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21H03470
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Allocation Type | Single-year Grants |
Research Institution | Ritsumeikan University |
Principal Investigator |
陳 延偉 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 祐太郎 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (30779054)
韓 先花 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (60469195)
古川 顕 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (80199421) [Withdrawn]
金崎 周造 滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (90464180)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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Keywords | 肝臓がん / 深層学習 / アテンション機構 / 弱教師あり学習 / 教師なし学習 / 肝臓腫瘍セグメンテーション / 早期再発予測 |
Outline of Annual Research Achievements |
肝臓がんは、平均5年生存率が30%程度とがん全体の中でも極めて低く、正確な診断に基づく早期発見が求められる。肝臓がんの診断には、マルチフェーズCT画像(造影剤を注入してから経時的に複数回の撮像で得られたCT画像)がよく用いられる。近年深層学習を代表とする人工知能による肝腫瘍性病変の診断支援が多く研究されているが、既存手法では、個々のフェーズから特徴を抽出し、診断を行っていたため、診断精度は80%に留まっていた。また、事前に腫瘍を検出または分割する必要があった。本研究では、学習により腫瘍の種類毎にフェーズ間の重みを自動的に調整し、鑑別に重要なフェーズを強調可能なフェーズアテンション機構を提案する。マルチフェーズCT画像から有効時空間特徴抽出法を確立するとともに、腫瘍領域のアノテーションを必要としない弱教師学習による肝腫瘍性病変の検出・鑑別法を確立する。以下の研究成果が挙げられた。 (1)フェーズ内アテンション機構とフェーズ間アテンション機構を提案し、マルチフェーズCT画像における肝臓腫瘍を高精度にセグメンテーションすることができた。 (2)フェーズアテンション深層学習モデルを提案し、マルチフェーズCT画像を用いた肝臓がんの術後再発を高精度に予測することができた。 (3)敵対的生成ネットワークを用いた弱教師あり学習法と教師なし学習法による肝臓腫瘍の検出とセグメンテーション法を開発した。 (4)TIP, TMI, JBHI, MICCAI, AAAI, ICCVなどのトップ学術誌及び国際学会で成果を発表してきた。 (5)General Chairとして、2021年6月に国際学会 InMed2021を主催し、国際連携ネットワークを構築した。
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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
計画通りに以下の成果が得られた。 (1)フェーズ内アテンション機構とフェーズ間アテンション機構を提案し、マルチフェーズCT画像における肝臓腫瘍を高精度にセグメンテーションすることができた。 (2)フェーズアテンション深層学習モデルを提案し、マルチフェーズCT画像を用いた肝臓がんの術後再発を高精度に予測することができた。 (3)敵対的生成ネットワークを用いた弱教師あり学習法と教師なし学習法による肝臓腫瘍の検出とセグメンテーション法を開発した。 (4)TIP, TMI, JBHI, MICCAI, AAAI, ICCVなどのトップ学術誌及び国際学会で成果を発表してきた。
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Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の研究項目を中心に研究を進めていく。 (1)フェーズアテンションとチャンネルアテンション、空間アテンションを融合した複合アテンション機構を新たに開発し、高精度な肝臓がんの支援診断システムを開発する。 (2)少ないデータでも学習できる、新たな弱教師学習と半教師学習のフレームワークを開発する。 (3)マルチフェーズCT画像だけではなく、マルチフェーズMR画像や顕微鏡画像などの融合による高精度な肝臓がんの支援診断システムを開発する。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] DeepRecS: From RECIST Diameters to Precise Liver Tumor Segmentation2022
Author(s)
Yue Zhang, Chengtao Peng, Liying Peng, Yingying Xu, Lanfen Lin, Ruo-feng Tong, Zhiyi Peng, Xionngwei Mao, Hongjie Hu, Yen-Wei Chen, Jingsong Li
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Journal Title
IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics
Volume: Vol.26,
Pages: 614-625
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] PA-ResSeg: A Phase Attention Residual Network for Liver Tumor Segmentation from Multi-phase CT Images2021
Author(s)
Yingying Xu, Ming Cai, Lanfen Lin, Yue Zhang, Hongjie Hu, Zhiyi Peng, Qiaowei Zhang, Qingqing Chen, Xiongwei Mao, Yutaro Iwamoto, Xian-Hua Han, Yen-Wei Chen, Ruofeng Tong
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Journal Title
Medical Physics
Volume: Vol.48,
Pages: 3752-3766
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Medical Image Segmentation with Deep Atlas Prior2021
Author(s)
Huiminng Huang, Han Zheng, Lanfen Lin, Ming Cai, Hongjie Hu, Qiaowei Zhang, Qingqing Chen, Yutaro Iwamoto, Xianhua Han, Yen-Wei Chen and Ruofeng Tong
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Journal Title
IEEE Trans. Medical Imaging
Volume: Vol.40,
Pages: 3519-3530
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Mutual Information-Based Graph Co-Attention Networks for Multimodal Prior-Guided Magnetic Resonance Imaging Segmentation2021
Author(s)
Shaocong Mo, Ming Cai, Lanfen Lin, Ruofeng Tong, Qingqing Chen, Fang Wang, Hongjie Hu, Yutaro Iwamoto, Xian-Hua Han, and Yen-Wei Chen
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Journal Title
IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology
Volume: Vol.32,
Pages: 2512-2526
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Graph-BAS3Net: Boundary-Aware Semi-Supervised Segmentation Network with Bilateral Graph Convolution2021
Author(s)
Huiming Huang, Lanfen Lin, Yue Zheng, Yingying Xu, Jing Zheng, Xiongwei Mao, Xiaohan Qian, Zhiyi Peng, Jianying Zhou, Yen-Wei Chen, Ruofeng Tong
Organizer
International Conference on Computer Vision (ICCV2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Multi-phase Liver Tumor Segmentation with Spatial Aggregation and Uncertain Region Inpainting2021
Author(s)
Yue Zhang, Chengtao Peng, Liying Peng, Huimin Huang, Ruofeng Tong, Lanfen Lin, Jingsong Li, Yen-Wei Chen, Qingqing Chen, Hongjie Hu, and Zhiyi Peng
Organizer
International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI 2021)
Int'l Joint Research
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