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2023 Fiscal Year Annual Research Report

コンピュータビジョンを用いた外科医の意思決定支援システムの実用化に向けた開発研究

Research Project

Project/Area Number 22H03153
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionHyogo Medical University

Principal Investigator

篠原 尚  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (70319549)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 倉橋 康典  兵庫医科大学, 医学部, 講師 (10834822)
中村 達郎  兵庫医科大学, 医学部, 助教 (20898457)
大森 健  地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), その他部局等, 消化器外科 主任部長 (40423181)
宇山 一朗  藤田医科大学, 医学部, 教授 (60193950)
池田 正孝  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (80335356)
石田 善敬  兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (80447664)
能城 浩和  佐賀大学, 医学部, 教授 (90301340)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords人工知能 / 深層学習 / 手術支援 / ロボット支援手術 / 結合組織 / 膵臓
Outline of Annual Research Achievements

内視鏡手術のデジタル画像データに含まれる解剖情報をAIに深層学習させることにより,切除縁を規定する解剖学的ランドマークの強調表示機能をもつAIモデルを開発し,その精度検証を行っている。研究2年目となる2023年度は初年度に引き続き,胃癌,食道癌,大腸癌,鼠経ヘルニアの各内視鏡(ロボットもしくは腹/胸腔鏡)手術の動画からリンパ節郭清や臓器剥離,脈管分離の場面をとらえたビデオクリップを抽出し,綿密なアノテーション作業によって精度の向上を図った。解剖構造として,剥離層に現れる疎性結合組織線維に続き,胃癌手術において損傷を避けるべき温存臓器である膵の認識に開発を進めた。当初の計画通り,現在,AIシステムの教育効果を検証するため機器を手術室に持ち込み,医学部5年生の臨床実習生を対象として,手術見学時に従来のモニターを見せる対照群と,AIモニターで膵組織を強調表示させた画像を見せるAI群に分け,実習終了時にテスト画像を用いて膵をどれだけ正確に認識できるかを比較検討している。予定の学生数に達し次第,解析を行う。アルゴリズムの効率化により偽陽性はさらに減少し,経験豊富な外科医が納得できるレベルに近づきつつある。臨床現場での使用は薬機法の承認を得る必要があるためすぐには難しいが,録画したビデオを振り返るのにAI認識をとり入れたり,学会発表でのプレゼンに活用したりして有用性を実感している。2023年度は研究代表者が3回,国際学会での発表を行い,2編の英語論文発表につなげた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究開始時点で目標とした,「コンピュータビジョンを用いた外科医の意思決定支援システムの実用化」に向け,開発は順調に進んでいる。複数の外科術式を対象に結合組織線維,膵実質,神経線維のAIによる認識が予定通りの成果をあげており,評価も始まっている。

Strategy for Future Research Activity

研究方法や材料に変更を加えることなく,このまま開発を進める。これまで蓄積した性能評価のデータや学生に対する教育効果の検証を学会発表し,論文化につなげる。最終年度は薬機法の承認を経て手術室での実装実験を行い,実際の手術での有用性の検証や課題解決に取り組みたい。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Precise highlighting of the pancreas by semantic segmentation during robot-assisted gastrectomy: visual assistance with artificial intelligence for surgeons2024

    • Author(s)
      Nakamura Tatsuro、Kobayashi Nao、Kumazu Yuta、Fukata Kyohei、Murakami Motoki、Kohno Shugo、Hojo Yudai、Nakao Eiichiro、Kurahashi Yasunori、Ishida Yoshinori、Shinohara Hisashi
    • Journal Title

      Gastric Cancer

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s10120-024-01495-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proposal for T3 classification of esophagogastric junction carcinoma based on the interconnection of extramural anatomical structures2023

    • Author(s)
      Kurahashi Yasunori、Tomita Toshihiko、Nakamura Tatsuro、Nakao Eiichiro、Hojo Yudai、Kohno Shugo、Ishida Yoshinori、Shinohara Hisashi
    • Journal Title

      Esophagus

      Volume: 20 Pages: 587~594

    • DOI

      10.1007/s10388-023-01023-x

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of a surgical vision system that uses artificial intelligence to display landmark anatomies during gastric cancer surgery2023

    • Author(s)
      Shinohara H, Kumazu Y, Senya S, et al
    • Organizer
      15th International Gastric Cancer Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Decision support for surgeons from AI-based computer visiontechnology that displays landmark anatomies in real ti me.2023

    • Author(s)
      Shinohara H, Kumazu Y, Senya S, et al
    • Organizer
      31st European Association of Endoscopic Surgery
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Infrapyloric LN dissection2023

    • Author(s)
      Shinohara H
    • Organizer
      KINGCA Week 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Evaluation of residual gastric motility function after gastrectomy using dynamic scintigraphy2023

    • Author(s)
      Nakamura T, Kitajima K, Shinohara H, et al
    • Organizer
      American College of Surgeons 2023 Annual Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development and prospects of AI-based digital image analysis for surgical support system2023

    • Author(s)
      Shinohara H, Kumazu Y, Senya S, et al.
    • Organizer
      第78 回日本消化器外科学会総会
  • [Presentation] 胃外科領域におけるロボット支援手術の現状と展望2023

    • Author(s)
      篠原 尚
    • Organizer
      第34回内視鏡外科フォーラム
  • [Presentation] エキスパートに匹敵する膵臓識別機能をもつAIモデルの開発2023

    • Author(s)
      中村達郎,篠原 尚,他
    • Organizer
      第77回手術手技研究会
    • Invited
  • [Presentation] サージカルデータを活用したAI医療機器開発 -外科医の立場より2023

    • Author(s)
      篠原 尚
    • Organizer
      第36回日本内視鏡外科学会総会
  • [Presentation] EUREKAで検証する胃癌リンパ節郭清のための新しい解剖理解2023

    • Author(s)
      篠原 尚
    • Organizer
      第36回日本内視鏡外科学会総会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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