動脈硬化診断支援システムの実用化最終段階に向けた実証研究

• 研究課題/領域番号: 16H02875
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ソフトコンピューティング
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 内野 英治 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30168710)
• 研究分担者: 末竹 規哲 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (80334051) ; 廣 高史 日本大学, 医学部, 准教授 (10294638) ; 江口 正徳 一般財団法人ファジィシステム研究所, 研究部, 主任研究員 (60613594)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 心筋梗塞 / 動脈硬化診断 / 血管内超音波法 / プラーク組織性状判別 / ソフトコンピューティング / 学習 / 確率的情報処理

研究成果の概要

心筋梗塞はプラークと呼ばれる冠動脈内の蓄積物が破綻することにより引き起こされる．プラークの破綻を予測するためには，プラークの組織性状（組織成分）を正確に特定する必要がある．冠動脈内にカテーテルを挿入し，カテーテルの先端に装着された超音波プローブから得られた信号を各種ソフトコンピューティング手法を用いて解析し，プラークの組織性状を判別，その後，その構造を表示する動脈硬化診断支援システムを開発し，その有効性を多くの実データを用いて実証した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した診断支援システムは医師の経験や診断プロセスをソフトコンピューティング理論を用いて具現化したものであり，従来の古典的な信号処理，画像処理では実現できなかったものである．本システムにより，血管内のプラークが組織ごとに色分けされ，構造も表示されるので，医師も治療方針が立てやすくなった．また，本システムにより質の高い医療が一般に提供できるようになり，さらには，プラークが構造とともに可視化されることにより，不必要なステント治療の抑制により医療コストの低減にもつながる．

研究成果

• [雑誌論文] Recognition of Coronary Atherosclerotic Plaque Tissue on Intravascular Ultrasound Image by Using Misclassification Sensitive Training of Discriminative Restricted Boltzmann Machines (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino and Noriaki Suetake
  • 雑誌名: Journal of Biomimetics, Biomaterials and Biomedical Engineering 巻: 37 ページ: 85-93
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/jbbbe.37.85
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Coronary Plaque Classification with Accumulative Training of Deep Boltzmann Machines (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino and Noriaki Suetake
  • 雑誌名: 革新的コンピューティング・情報・制御に関する速報 巻: 12 号: 09 ページ: 881
  • DOI: 10.24507/icicel.12.09.881
  • ISSN: 1881-803X
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recognition of Coronary Atherosclerotic Plaque Tissue on Intravascular Ultrasound Images by Using Misclassification Sensitive Training of Discriminative Restricted Boltzmann Machine (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 雑誌名: Journal of Biomimetics, Biomaterials and Biomedical Engineering 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Coronary Plaque Classification with Accumulative Training of Deep Boltzmann Machines (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 雑誌名: Innovative Computing, Information and Control Express Letters 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] IVUS Tissue Characterization of Coronary Plaque by Classification Restricted Boltzmann Machine (2017)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Trong Kuong, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 21 号: 1 ページ: 67-73
  • DOI: 10.20965/jaciii.2017.p0067
  • NAID: 130007520143
  • ISSN: 1343-0130, 1883-8014
  • 年月日: 2017-01-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coronary Plaque Characterization Considering Continuity of Tissue by Sparse Modeling of 2D IVUS Signal (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Furukawa, Eiji Uchino, Tadahiro Azetsu, Noriaki Suetake
  • 雑誌名: International Journal of Biomedical Soft Computing and Human Sciences, The Best Paper Award 巻: Vol.20 ページ: 23-29
  • NAID: 110010039418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Human-Like Advanced Coronary Plaques in Low-Density Lipoprotein Receptor Knockout Pigs and Justification for Statin Treatment Before Formation of Atherosclerotic Plaques (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, D. Fuchimoto, M. Sudo, H. Haruta, Q.F. Lin, T. Takayama, S. Morita, T. Nochi, S. Suzuki, S. Sembon, M. Nakai, M. Kojima, M. Iwamoto, M. Hashimoto, S. Yoda, S. Kunimoto, T. Hiro, T. Matsumoto, M. Mitsumata, M. Sugitani, S. Saito, A. Hirayama, A. Onishi
  • 雑誌名: Journal of American Heart Association 巻: Vol.5 号: 4
  • DOI: 10.1161/jaha.115.002779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple k-Nearest Neighbor Classifier and Its Application to Tissue Characterization of Coronary Plaque (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji Uchino, Ryosuke Kubota, Takanori Koga, Hideaki Misawa, Noriaki Suetake
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: Vol.E99-D ページ: 1920-1927
  • NAID: 130005160316
  • 査読あり
• [学会発表] Soft Computing-Based Intelligent Diagnosis of Arteriosclerosis - Coronary Arteries and Retinal Vessels - (2019)
  • 著者名/発表者名: Eiji Uchino
  • 学会等名: KES International Conference on Innovation in Medicine and Healthcare, Keynote Speech
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tissue Characterization of Coronary Plaque by Using Multiple SVMs with Tree Structure (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Hirano, Hiroaki Koga, Noriaki Suetake and Eiji Uchino
  • 学会等名: 2019 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 国際学会
• [学会発表] 分類組織のクラス不均衡性と組織間の実距離を考慮した冠動脈プラークの組織分類法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野貢大, 古賀裕章, 末竹規哲, 内野英治
  • 学会等名: バイオメディカル・ファジィ・システム学会第31回年次大会
• [学会発表] Should the Strategy for Secondary Prevention of Coronary Artery Disease be Different in Diabetic Patients? (2017)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hiro
  • 学会等名: 66th Annual Scientific Session and Expo of the American College of Cardiology
  • 発表場所: Washington DC(USA)
  • 年月日: 2017-03-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Future Technology of Intravascular Ultrasound and Optical Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hiro
  • 学会等名: 66th Annual Scientific Session and Expo of the American College of Cardiology
  • 発表場所: Washington DC(USA)
  • 年月日: 2017-03-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] IVUS Tissue Characterization in Time-Frequency Domain Using Discriminative Restricted Boltzmann Machines (2017)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Trong Kuong, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 発表場所: Guam(USA)
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple Tissue Characterization of Coronary Plaque Based on One-Versus-the-Rest Classifier Using Sparse Features (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Furukawa, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 発表場所: Guam(USA)
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] 多段SVM による冠動脈プラークの組織性状判別 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野貢大，古賀裕章，末竹規哲，内野英治
  • 学会等名: 2017年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
• [学会発表] 判別難易性に基づくツリー状配置ＳＶＭを用いた血管内プラークの組織同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野貢大, 古賀裕章, 末竹規哲, 内野英治
  • 学会等名: 第50回日本人間工学会中国・四国支部大会
• [学会発表] ソフトコンピューティングによる医用画像解析－冠動脈と網膜血管の動脈硬化診断－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 内野英治
  • 学会等名: 平成29年度 日本知能情報ファジィ学会中国・四国支部大会
  • 招待講演
• [学会発表] IVUS Tissue Characterization in Time-Frequency Domain Using Discriminative Restricted Boltzmann Machines (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple Tissue Characterization of Coronary Plaque Based on One-Versus-the-Rest Classifier Using Sparse Features (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Furukawa, Eiji Uchino, Tadahiro Azetsu, Noriaki Suetake
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 国際学会
• [学会発表] Coronary Plaque Classification with Discriminitive Restricted Boltzmann Machine and Adaptive Synthetic Sampling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuong Trong Nguyen, Eiji Uchino, Noriaki Suetake
  • 学会等名: 19th IEEE Hiroshima Section Student Symposium
• [学会発表] 複数組織から構成される冠動脈プラークのスパースコーディングによる組織性状判別 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古川翔大, 内野英治, 末竹規哲
  • 学会等名: 第32回ファジィシステムシンポジウム
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • 年月日: 2016-08-31
• [学会発表] スパース特徴量と部分空間法による冠動脈プラークの複数組織同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古川翔大, 内野英治, 末竹規哲
  • 学会等名: 第49回日本人間工学会中国・四国支部大会
  • 発表場所: 香川大学（香川県・高松市）
• [備考] 研究代表者ホームページ
  • URL: http://www.ic.sci.yamaguchi-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.ic.sci.yamaguchi-u.ac.jp/