2016 Fiscal Year Research-status Report
骨関節統計動態モデルを用いた高度関節機能診断・手術支援システム
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26350537
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山崎 隆治 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (40432546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 嘉伸 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (70243219)
菅本 一臣 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (40294061)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 画像処理・認識 / 情報工学 / 骨関節 / 3次元動態 / 統計動態モデル / 機能診断 / 手術支援 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度（平成２８年度）は、前年度（平成２７年度）に開発した骨関節統計動態モデル（正常・健常な統計動態モデルおよび病態統計動態モデル）を応用した高度関節機能診断・手術支援システムのプロタイプを拡張、改良し、システムの性能評価を行った。具体的には、病態統計動態モデルの構築法（表現法や正規化法）にさらに改良を加え、汎用的な骨関節統計動態モデルの確立、およびそれらの関節統計動態モデルに対応した汎用的な3次元動態計測・解析システム（高度関節機能診断・手術支援システム）を開発した。
また、人工膝関節および膝関節について、当初の予定よりも大幅な症例数の増加および動態解析データを得ることができたため、現在それらのデータの分類および統計動態モデルの再構築とともに、最終的なシステムの性能評価実験を進めている。現時点では、少なくとも人工膝関節対象者については、関節動態の異常の有無を高精度で識別でき、また、中・長期における関節機能の状態や再手術の必要性など、高い精度で予測できることが確認されている。同様に、膝関節対象者に対しても、疾患の識別や手術の必要性の有無など、ある程度の精度で予測できることが見込まれており、計測・解析症例数の増加にともない、より高度な関節機能診断・手術支援が期待できる。
人工股関節の対象者については、現時点で症例、解析データ数が30例程度であったが、開発したシステムを用いて性能評価を行ったところ、人工膝関節と同様に、関節動態の異常の有無を識別でき、中・長期における関節機能の状態や再手術の必要性などある程度予測できることが示唆された。
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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
骨関節統計動態モデル（正常・健常な統計動態モデルおよび病態統計動態モデル）を応用した高度関節機能診断・手術支援システムを開発し、現時点での性能評価において有用性が確認されたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き必要に応じて骨関節統計動態モデルを応用した高度関節機能診断・手術支援システムの拡張、改良、評価を行い、システムの性能を限界まで向上させる。特に、システムの性能評価に重点をおいて研究を進め、得られた研究結果をまとめ成果発表を行う。
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| Causes of Carryover |
現在、拡張・改良中の高度関節機能診断・手術支援システムの性能評価において、膨大な解析データ（様々な関節や正常・疾患モデルの動作）に伴う計算コスト・デバッグ作業の増加が予想されることから、最終的なシステム性能評価、成果発表を次年度に行うことにしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
開発したシステムの性能評価に関わる物品費や、開発・研究において得られた成果報告（旅費）に研究費を使用する予定である。
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