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生体画像の統計的性質と医師の叡智を統合した脳疾患自動検出技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K16407
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医用システム
研究機関京都大学

研究代表者

山本 詩子  京都大学, 情報学研究科, 特定助教 (70707405)

研究協力者 山田 惠  京都府立医科大学
廣安 知之  同志社大学
大関 真之  東北大学
松田 哲也  京都大学
中尾 恵  京都大学
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 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード領域ラベリング / MRI / 拡散テンソル画像法 / ボルツマン機械学習 / ベイズ推定 / スパースモデリング / ラベリング / 領域分割 / ニューラルネットワーク / 信念伝播法 / 拡散テンソル画像 / 脳MRI / 画像ラベリング / スパース推定
研究成果の概要

本研究では、ヒト脳のMRI画像が持つ統計的な性質と、医師の知見を統合して利用することにより医師をサポートすることを目的として進めた。拡散テンソル画像法により取得した複数のコントラストを持つ画像を特徴量ベクトルとし、医師により解剖学的領域ごとに分けられたラベルマップを教師とし、ボルツマン機械学習によるベイズ推定を用いて脳画像のラベリングを行う手法を開発した。また、MRI装置により取得した生体のスペクトルデータからスパースモデリングを用いて画像を再構成する手法開発を行った。
これらの結果を国内学会では磁気共鳴医学会、国際学会ではISMRMなどで発表し、関連分野の研究者とのディスカッションを行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、放射線科医による読影を疾患の自動検出によりサポートする際に問題となる、画像の領域ラベリングについての研究を行った。MRI画像の輝度値についての情報と医師によりラベリングされた標準脳のラベルを学習し、新しく得た個人のMRI画像のラベルを推定する手法を開発した。脳や臓器など特定の領域の形状に特化した推定手法ではなく、本研究で開発したラベリング手法は、生体画像の様々な領域に適用することができる。また、スパースモデリングを用いて生体のスペクトルデータから生体内物質の空間分布を再構成する提案手法は、MRIの計測時間を大幅に減少させることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 日本生体医工学会 平成二十九年度各賞受賞者紹介2018

    • 著者名/発表者名
      山本 詩子
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 56 号: 3 ページ: 81-86

    • DOI

      10.11239/jsmbe.56.81

    • NAID

      130007536134

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 年月日
      2018-06-10
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improving Time Resolution in the Imaging of Metabolic Dynamics using Compressed Sensing from 2D Heteronuclear Multiple Quantum Coherence2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto and Hirohiko Imai and Kei Sano and Masayuki Ohzeki and Tetsuya Matsuda and Toshiyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of The International Society for Magnetic Resonance in Medicine 26

      巻: 26 ページ: 1289-1289

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating working memory capacity with functional near-infrared spectroscopy measurement of brain activity2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Nozomi Mashima, Tomoyuki Hiroyasu
    • 雑誌名

      Journal of Cognitive Enhancement

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 217-224

    • DOI

      10.1007/s41465-017-0063-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 弾性体の部分観測によるニューラルネットワークを用いた変形推定2017

    • 著者名/発表者名
      山本 詩子、中尾 恵、大関 真之、松田 哲也
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 116

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anatomical labeling with belief propagation in Bayes estimation for human brain / 信念伝播法を用いたベイズ推定による脳画像の自動ラベリング手法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Masayuki Ohzeki, Tomoyuki Hiroyasu, Megumi Nakao and Tetsuya Matsuda
    • 雑誌名

      日本磁気共鳴医学会雑誌 第44回日本磁気共鳴医学会大会 講演抄録集

      巻: 36S ページ: 321-321

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of Q-Adam to deep neural network for deformation estimation of elastic object2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto and Masayuki Ohzeki and Megumi Nakao and Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      7th Adiabatic Quantum Computing Conference 2018 (AQC-18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Temporal Resolution for Spatio-temporal Reconstruction using Compressed Sensing in 2D 1H-13C HMQC MRSI2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto and Hirohiko Imai and Kei Sano and Masayuki Ohzeki and Tetsuya Matsuda and Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fiber tractography connected me to medical imaging field2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto
    • 学会等名
      脳拡散テンソルトラクトグラフィー講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of concept of quantum annealing to deep neural network for deformation estimation of elastic object2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Masayuki Ohzeki, Megumi Nakao, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      Congress Quantum Machine Learning and Biomimetic Quantum Technologies
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape estimation of elastic object with neural network2017

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Megumi Nakao, Masayuki Ohzeki and Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      2017 Workshop on Statistical Physics of Disordered Systems and Its Applications (SPDSA2017)
    • 発表場所
      Sendai city、Akiu Resort Hotel Sakan
    • 年月日
      2017-02-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒトの臓器を模した弾性体の変形シミュレーションへの機械学習の応用2017

    • 著者名/発表者名
      山本 詩子、中尾 恵、大関 真之、松田 哲也
    • 学会等名
      AIMR2017 構造イメージングと情報処理研究会
    • 発表場所
      仙台市、東北大学
    • 年月日
      2017-02-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 弾性体の部分観測によるニューラルネットワークを用いた変形推定2017

    • 著者名/発表者名
      山本 詩子、中尾 恵、大関 真之、松田 哲也
    • 学会等名
      情報処理学会 コンピュータビジョンとイメージメディア研究会(CVIM2017)
    • 発表場所
      京都市、京都大学
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] カーネル法を用いた弾性体の部分観測情報に基づく変形推定 / Estimation of elastic deformation by partial observation with kernel method2017

    • 著者名/発表者名
      山本 詩子、中尾 恵、大関 真之、松田 哲也
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Time-series reconstruction using compressed sensing with ADMM in 2D magnetic resonance spectroscopic imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Utako YAMAMOTO, Hirohiko IMAI, Kei SANO, Masayuki OHZEKI, Tetsuya MATSUDA, Toshiyuki TANAKA
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data-Driven Science”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-series reconstruction using compressed sensing in 2D 1H-13C heteronuclear multiple quantum coherence MRSI / 2次元1H-13C異核種多量子コヒーレンスMRSIにおける圧縮センシングを用いた時系列再構成2017

    • 著者名/発表者名
      Utako YAMAMOTO, Hirohiko IMAI, Kei SANO, Masayuki OHZEKI, Tetsuya MATSUDA, Toshiyuki TANAKA
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Anatomical labeling with belief propagation in Bayes estimation for human brain / 信念伝播法を用いたベイズ推定による脳画像の自動ラベリング手法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Masayuki Ohzeki, Tomoyuki Hiroyasu, Megumi Nakao and Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      さいたま市、大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学 教育研究活動データベース

    • URL

      https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/uO9eG

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Publications

    • URL

      http://www.bme.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~meg/publication.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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