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ホモロジーの概念を用いた細胞診画像解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H03333
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

中根 和昭  大阪大学, 医学系研究科, 招へい教授 (10298804)

研究分担者 山本 浩文  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30322184)
堤 康嘉  大島商船高等専門学校, 一般科目, 教授 (30450141)
横山 雄起  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (60615714)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードホモロジー / 細胞診断 / クロマチンパターン / 遠隔診断 / 画像診断 / クロマチン
研究成果の概要

肺癌の治療方針などを定める際には、細胞診断は必須の検査である。判断の基準となる「クロマチンパターン」は非常に複雑であるため、診断を行う細胞検査士には長期間の訓練が必要である。自動診断支援技術の開発は喫緊の課題となっている。細胞核内にあるクロマチンは3次元的にランダムに分布しており、AIを用いた画像処理法では実用化は非常に難しい。我々は、新たに「ホモロジー・プロファイル法」を開発し、クロマチンパターンの客観的な指標による定量化を行った。
ホモロジーとは図形の接触の程度を定量化する数学的な概念であるが、我々の手法で細胞核内に三次元的に分布するクロマチンの状態を定量評価することが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したホモロジー・プロファイル法は、画像を輝度を変化させながら二値化を行うことで画像を図形に変換し、図形のホモロジー量の変化のグラフ(プロファイル)から画像を数値化するというものである。この方法は医療施設間の染色の異なりにも影響されないうえに、計算システムが非常に軽く設計されている。このため、ネットを通じた遠隔診断にも応用可能である。
細胞診断は、細胞検査士などの専門家による主観的な判断による部分が大きく、客観的な指標による均てん化は喫緊の課題である。本手法の研究をさらに進めることで、日本のみならず、病理医の少ない地域に対しても、医療サービスを展開することが可能となる。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Homology-Based Image Processing for Automatic Classification of Histopathological Images of Lung Tissue2021

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Nishio Mari、Jimbo Naoe、Nakane Kazuaki
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 13 号: 6 ページ: 1192-1192

    • DOI

      10.3390/cancers13061192

    • NAID

      120007026364

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automated Gleason Grading on Prostate Biopsy Slides by Statistical Representations of Homology Profile2020

    • 著者名/発表者名
      C.Yan,K. Nakane, X.Wang, Y. Fud, H.Lua, X. Fand, D. Feldmane, A.Madabhushi, J. Xu
    • 雑誌名

      Computer Methods and Programs in Biomedicine

      巻: 194 ページ: 194220-194220

    • DOI

      10.1016/j.cmpb.2020.105528

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ホモロジープロファイル法を用いた肺小細胞癌と肺非小細胞癌の鑑別2021

    • 著者名/発表者名
      飯田 健斗
    • 学会等名
      第60回日本臨床細胞学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホモロジー特徴量を用いた画像解析法について2021

    • 著者名/発表者名
      中根 和昭
    • 学会等名
      明治大学シンポジウム AIを用いた医療画像解析の現状と課題
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホモロジー概念を用いた大腸癌発生過程の数理学的病理診断2019

    • 著者名/発表者名
      松田 美和 、中根 和昭 、横山 雄起 、南雲 サチ子 、森井 英一 、山本 浩文
    • 学会等名
      第30回日本消化器癌発生学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [学会発表] 位相幾何学的手法を利用した射影像からの3次元情報の取得2019

    • 著者名/発表者名
      堤 康嘉、中根 和昭
    • 学会等名
      日本数学会(秋季)応用数学分科会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [学会発表] 位相幾何学的手法を利用した射影像からの3次元情報の取得2019

    • 著者名/発表者名
      堤 康嘉、中根 和昭
    • 学会等名
      MIMS共同研究集会「AIを用いた医療画像解析の現状と課題」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [学会発表] ホモロジー・プロファイル法による組織画像解析2019

    • 著者名/発表者名
      中根 和昭
    • 学会等名
      MIMS共同研究集会「生命振動現象の理解を深めるモデリングとネットワーク解析」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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