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時空間統計形状モデルを用いた子どもの精神疾患発症予測

研究課題

研究課題/領域番号 18F18119
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

小橋 昌司  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00332966)

研究分担者 ALAM SAADIA  兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード新生児脳 / 時空間統計的形状モデル / 発達障害発症予測 / 新生児 / 脳MRI / 時空間統計形状モデル / 機械学習
研究実績の概要

発達障害発症予測を行うため,新生児脳の3次元的形状およびその成長に伴う脳形状変形に注目した.本研究では特に,3次元的形状および脳形状変形の正常モデルを構築し,その正常モデルからの異常度判別により発達障害発症を予測する特徴量抽出を実施した.正常モデルとして,新生児脳形状3次元時空間統計的形状モデルを構築した.本年度における主な研究成果は,(A)新生児脳MR画像からの脳領域自動抽出法の提案,(B)カルマンフィルタを用いた時空間統計的形状モデル構築法の提案である.
(研究実績A)においては,時空間統計的形状モデル構築に必要となる新生児脳3次元形状を,脳MR画像から自動で領域抽出を行う.提案手法はU-netによる深層学習法により行った.特に,学習データを容易に収集可能な成人脳MR画像を用いた転移学習法を導入することにより,学習データ収集が困難で,少数の新生児脳MR画像においても高精度に領域抽出が可能となることを明らかにした.
(研究実績B)において,(研究実績A)で得られた新生児脳3次元形状を用いて行う.提案手法においては,3次元脳形状を符号付距離値画像に変換し,重み付き最尤法に基づく主成分分析を適用することで,3次元形状の個人間変動を統計的に抽出する.さらに,時間軸においてカルマンフィルタに基づく主成分軸ベクトルの推定を行うことで,滑らかで欠損値がない,時間的に変形する3次元正常モデルを構築できた.また,構築した新生児時空間統計的形状モデルで抽出した特徴量を用い,SVMの機械学習による発達障害発症予測法を示した.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 国際経営農業技術大学(バングラデシュ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 国際経営農業技術大学(バングラデシュ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Neonatal Brain MRI Segmentation Using Fine-Tuned Convolutional Neural Networks2019

    • 著者名/発表者名
      K. Morita, K. Ando, R. Ishikura, S. Kobashi, and T. Wakabayashi
    • 雑誌名

      International Journal of Biomedical Soft Computing and Human Sciences

      巻: 24 ページ: 83-90

    • NAID

      130007998945

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neonatal Brain Segmentation for the Longitudinal Brain Shape Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      K. Morita, K. Ando, R. Ishikura, S. Kobashi, and T. Wakabayashi
    • 雑誌名

      International Workshop on Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 医療と情報:第1部 ヘルスケア・インフォマティクスの先端技術:2.医用画像診断の未来,2019

    • 著者名/発表者名
      盛田 健人, 小橋 昌司
    • 雑誌名

      情報処理

      巻: 60 ページ: 310-313

    • NAID

      40021842199

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Spatiotemporal Statistical Shape Model for Temporal Shape Change Analysis of Adult Brain2018

    • 著者名/発表者名
      Binte Alam Saadia、Nii Manabu、Shimizu Akinobu、Kobashi Syoji
    • 雑誌名

      Current Medical Imaging Reviews

      巻: 15 号: 5 ページ: 1-10

    • DOI

      10.2174/1573405615666181120141147

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Disorder Development Onset Prediction Based on Spatiotemporal Statistical Shape Model2018

    • 著者名/発表者名
      Alam Saadia Binte、Shimizu Akinobu、Ando Kumiko、Ishikura Reiichi、Kobashi Syoji
    • 雑誌名

      2018 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)

      巻: 1 ページ: 385-390

    • DOI

      10.1109/smc.2018.00075

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 新生児脳時空間統計的形状モデル構築のための脳領域自動抽出2019

    • 著者名/発表者名
      盛田 健人, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 小橋 昌司
    • 学会等名
      パーティクルフィルタ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Artificial Intelligence in Medical Engineering2019

    • 著者名/発表者名
      Syoji Kobashi
    • 学会等名
      Information Technology Research Unit Symposium (ITRU Symposium 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工知能による医療工学2019

    • 著者名/発表者名
      小橋昌司
    • 学会等名
      Rad-It21
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neonatal Brain development characterization using spatio-temporal statistical shape model2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kobashi
    • 学会等名
      Genesis Workshop in Spokane
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Soft Computing and artificial intelligence in medical image analysis2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kobashi
    • 学会等名
      World Automation Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neonatal Brain Development Modeling Using Brain MR images2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kobashi
    • 学会等名
      Joint 2018 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) & 2nd International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition (icIVPR)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Non-Invasive Diagnostic Methods2018

    • 著者名/発表者名
      Binte Alam Saadia、Kobashi Syoji
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      IntechOpen
    • ISBN
      9781789848458
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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