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深層学習を用いたCT肺癌検診のためのソフトウェア開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K19883
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 放射線科学
研究機関京都大学

研究代表者

西尾 瑞穂  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50581998)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードコンピューター支援診断 / 肺結節 / CT / 深層学習 / 機械学習 / テクスチャー解析 / 肺癌 / 肺気腫 / ホモロジー / 癌 / 放射線 / 情報工学
研究成果の概要

助成期間では、大きく二つのテーマについて研究を行った。一つはCT肺癌検診で肺癌のベースのリスクを評価するための肺気腫の定量評価であり、もう一つがメインとなるCT肺癌検診で肺結節が見つかった時にその肺結節が肺癌か否かを鑑別するコンピューター支援診断のソフトウェアの開発である。

前者ではホモロジー法を用いた肺気腫の定量評価が肺癌のベースのリスクに有用であることを示すことができた。また、もう一方のメインテーマでは、深層学習をコンピューター支援診断の肺結節の鑑別に用いることで、正診率を向上させることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

CT肺癌検診は高い偽陽性で知られており、この偽陽性をいかに減らすかがCT肺癌検診の研究の焦点の一つである。この点から、今回の研究成果をCT肺癌検診に応用する際、以下の二点が有用になると考えられる。

一つ目のテーマの研究成果により、肺気腫の定量評価を用いて肺癌のベースのリスクが高い患者を選択することが可能となり、これが偽陽性の低減に間接的に有用と期待される。CT肺癌検診の偽陽性の直接の原因は検診で見つかった肺結節であり、これにどう対応するかで偽陽性が大きく変動する。今回のコンピューター支援診断のソフトウェアは肺結節の肺癌の確率を出力できるため、これは直接に偽陽性の低減に有用と期待される。

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

    (17件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Estimation of lung cancer risk using homology-based emphysema quantification in patients with lung nodules2019

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Kubo Takeshi、Togashi Kaori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 号: 1 ページ: e0210720-e0210720

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0210720

    • NAID

      120006551762

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic inference model construction for computer-aided diagnosis of lung nodule: Explanation adequacy, inference accuracy, and experts' knowledge.2018

    • 著者名/発表者名
      Kawagishi M, Kubo T, Sakamoto R, Yakami M, Fujimoto K, Aoyama G, Emoto Y, Sekiguchi H, Sakai K, Iizuka Y, Nishio M, Yamamoto H, Togashi K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 16 号: 11 ページ: e0207661-e0207661

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0207661

    • NAID

      120006539611

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computer-aided diagnosis of lung nodule classification between benign nodule, primary lung cancer, and metastatic lung cancer at different image size using deep convolutional neural network with transfer learning2018

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Sugiyama Osamu、Yakami Masahiro、Ueno Syoko、Kubo Takeshi、Kuroda Tomohiro、Togashi Kaori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 7 ページ: e0200721-e0200721

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0200721

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convolutional neural networks: an overview and application in radiology2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Rikiya、Nishio Mizuho、Do Richard Kinh Gian、Togashi Kaori
    • 雑誌名

      Insights into Imaging

      巻: 9 号: 4 ページ: 611-629

    • DOI

      10.1007/s13244-018-0639-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computer-aided diagnosis of lung nodule using gradient tree boosting and Bayesian optimization2018

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Nishizawa Mitsuo、Sugiyama Osamu、Kojima Ryosuke、Yakami Masahiro、Kuroda Tomohiro、Togashi Kaori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 4 ページ: e0195875-e0195875

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0195875

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computer-aided Diagnosis for Lung Cancer: Usefulness of Nodule Heterogeneity2017

    • 著者名/発表者名
      Nishio M, Nagashima C
    • 雑誌名

      Acad Radiol.

      巻: 24 号: 3 ページ: 328-336

    • DOI

      10.1016/j.acra.2016.11.007

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Response to the Letter from LUNGx Challenge2017

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho
    • 雑誌名

      Academic Radiology

      巻: 24 号: 7 ページ: 918-918

    • DOI

      10.1016/j.acra.2017.04.003

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated prediction of emphysema visual score using homology-based quantification of low-attenuation lung region2017

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Nakane Kazuaki、Kubo Takeshi、Yakami Masahiro、Emoto Yutaka、Nishio Mari、Togashi Kaori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 号: 5 ページ: e0178217-e0178217

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0178217

    • NAID

      120006358781

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convolutional auto-encoder for image denoising of ultra-low-dose CT2017

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Nagashima Chihiro、Hirabayashi Saori、Ohnishi Akinori、Sasaki Kaori、Sagawa Tomoyuki、Hamada Masayuki、Yamashita Tatsuo
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 3 号: 8 ページ: e00393-e00393

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2017.e00393

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] COPD・非COPD患者のCT画像における低濃度域の評価 -LAA%、D、ホモロジー法の3手法の対比-2017

    • 著者名/発表者名
      西尾瑞穂、中根和昭、田中豊
    • 雑誌名

      臨床放射線

      巻: 62 ページ: 179-187

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Automatic segmentation of uterus with malignant tumor on MRI using U-net.2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Kurata, Mizuho Nishio, Koji Fujimoto, Masahiro Yakami, Aki Kido, Hiroyoshi Isoda, Kaori Togashi
    • 学会等名
      Computer Assisted Radiology and Surgery. 32th International Congress and Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習とCT画像データベースを用いたコンピューター支援支援診断システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      西尾瑞穂
    • 学会等名
      日本医療情報学会 関西支部2016年度 第2回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホモロジーによる肺気腫の定量評価と視覚評価の関係および機械学習による視覚評価の予測について2017

    • 著者名/発表者名
      西尾瑞穂、中根和昭、久保武、八上全弘、江本豊、西尾真理、富樫かおり
    • 学会等名
      第9回呼吸機能イメージング研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 患者情報を考慮した胸部CT画像の診断支援の試み2017

    • 著者名/発表者名
      上野翔子, 杉山治, 西尾瑞穂, 八上全弘, 山本豪志朗, 岡本和也, 南部雅幸, 黒田知宏
    • 学会等名
      第4回「JAMI医用知能情報学研究会-JSAI医用人工知能研究会」合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元特徴を捉えた深層学習による肺結節のコンピュータ診断支援システムの設計2017

    • 著者名/発表者名
      上野翔子, 杉山治, 西尾瑞穂, 八上全弘, 山本豪志朗, 岡本和也, 南部雅幸, 黒田知宏
    • 学会等名
      第61回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationship between lung cancer and homology-based CT quantification in CT database of lung nodules2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Nishio, Kazuaki Nakane, Takeshi Kubo, Masahiro Yakami, Yutaka Emoto, Thai Aakasaka, Koji Onoue, Kaori Togashi
    • 学会等名
      Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Lung Imaging and CADx. Computer-aided diagnosis of lung nodules: systems for estimation of lung cancer probability and false positive reduction of lung nodule detection2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Nishio
    • 出版者
      Taylor & Francis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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