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データ駆動型医療用超音波診断システムによる心機能の自動評価

研究課題

研究課題/領域番号 18H04122
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

小谷 潔  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (00372409)

研究分担者 武田 憲彦  自治医科大学, 医学部, 教授 (40422307)
仙波 宏章  東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (80747923)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2019年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2018年度: 21,580千円 (直接経費: 16,600千円、間接経費: 4,980千円)
キーワード医療用超音波検査 / 医療用超音波診断 / 医療用超音波診断システム / 機械学習 / エコー画像
研究成果の概要

本研究ではマウス心エコー解析とヒト心エコー取得システムの構築と解析を行った.マウスの解析においては心臓の動きにおける特徴点を用いたデータ駆動的解析により,大動脈弓縮窄術を施した群とControl群との違いが収縮期後期に現れるという結果が得られた.ヒト心エコーについて,被検査者の生体情報およびプローブ情報と連動した超音波画像取得・解析システムを構築した.超音波を把持した多関節ロボットと組み合わせることで,プローブを目標とする位置・姿勢に誘導するアルゴリズムと駆動システムを構築した.構築したシステムによって適切な位置・姿勢への心エコープローブの誘導が可能となった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

マウス心エコー解析について,心臓の動きの特徴をデータ駆動的に解析する,心エコーに特化した説明可能な学習器を提案し構築した.この提案手法は心不全初期の特徴評価に有用であるため,今後の心エコー解析による心不全の理解に重要なものと考えられる.また,ロボットによる超音波取得についても今後の遠隔医療や個別医療の発展に向けて大きな社会的な意義がある成果と考えられる.

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A data-driven analysis of myocardial tissue contraction on mild transverse aortic constriction2023

    • 著者名/発表者名
      Kento Fujino, Tatsuyuki Sato, Yuanbo Wang, Masato Sugino, Norihiko Takeda, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on electrical and eletronic engineering

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperpolarized <sup>13</sup>C Magnetic Resonance Imaging as a Tool for Imaging Tissue Redox State, Oxidative Stress, Inflammation, and Cellular Metabolism2022

    • 著者名/発表者名
      Stewart Neil J.、Sato Tatsuyuki、Takeda Norihiko、Hirata Hiroshi、Matsumoto Shingo
    • 雑誌名

      Antioxidants &amp; Redox Signaling

      巻: 36 号: 1-3 ページ: 81-94

    • DOI

      10.1089/ars.2021.0139

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteoclasts adapt to physioxia perturbation through DNA demethylation2021

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Keizo、Seno Shigeto、Yoshihara Toshitada、Narazaki Ayako、Sugiura Yuki、Shimizu Reito、Kikuta Junichi、Sakaguchi Reiko、Suzuki Norio、Takeda Norihiko、Semba Hiroaki、Yamamoto Masamichi、et al
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 22 号: 12 ページ: 53035-53035

    • DOI

      10.15252/embr.202153035

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NK cells in hypoxic skin mediate a trade-off between wound healing and antibacterial defence2021

    • 著者名/発表者名
      Sobecki Michal、Krzywinska Ewelina、Nagarajan Shunmugam、Audig? Annette、Hu?nh Khanh、Zacharjasz Julian、Debbache Julien、Kerdiles Yann、Gotthardt Dagmar、Takeda Norihiko、Fandrey Joachim、Sommer Lukas、Sexl Veronika、Stockmann Christian
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4700-4700

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25065-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase-reduction for synchronization of oscillating flow by perturbation on surrounding structure2021

    • 著者名/発表者名
      Loe, I. A., Nakao H, Jimbo Y., and Kotani K.
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 911 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1017/jfm.2020.1110

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 動的モード分解による心エコー動画の解析2020

    • 著者名/発表者名
      水野秀哉, 小根山冬樹, 杉野正和, 仙波宏章, 神保泰彦, 小谷潔,
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 140 号: 7 ページ: 754-761

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.754

    • NAID

      130007867856

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 心エコー検査の自動化および半自動化に向けた被験者の生体情報とプローブ操作術の検討2020

    • 著者名/発表者名
      小根山冬樹,水野秀哉,仙波宏章,神保泰彦,小谷潔
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 140 号: 7 ページ: 747-753

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.747

    • NAID

      130007867858

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell Cycle Perturbation Induces Collagen Production in Fibroblasts2019

    • 著者名/発表者名
      Wake M, Takeda N, Isagawa T, Sato T, Nakagama Y, Morioka MS, Hirota Y, Asagiri M, Maemura K, Manabe I, Tanabe K, Komuro I.
    • 雑誌名

      International Heart Journal

      巻: 60 号: 4 ページ: 958-963

    • DOI

      10.1536/ihj.18-710

    • NAID

      130007684138

    • ISSN
      1349-2365, 1349-3299
    • 年月日
      2019-07-30
    • 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] Macrophage hypoxia signaling regulates cardiac fibrosis via Oncostatin M.2019

    • 著者名/発表者名
      Abe H, Takeda N, Isagawa T, Semba H, Nishimura S, Morioka MS, Nakagama Y, Sato T, Soma K, Koyama K, Wake M, Katoh M, Asagiri M, Neugent ML, Kim JW, Stockmann C, Yonezawa T, Inuzuka R, Hirota Y, Maemura K, Yamashita T, Otsu K, Manabe I, Nagai R, Komuro I.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 2824-2833

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10859-w

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Therapeutic targeting of mitochondrial ROS ameliorates murine model of volume overload cardiomyopathy.2019

    • 著者名/発表者名
      Okamura K, Nakagama Y, Takeda N, Soma K, Sato T, Isagawa T, Kido Y, Sakamoto M, Manabe I, Hirata Y, Komuro I, Ono M
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 141 号: 1 ページ: 56-63

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2019.09.005

    • 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
  • [学会発表] An Intuitive User Interface for Ultrasound Operation Instruction and Training2022

    • 著者名/発表者名
      Yuanbo Wang, Kento Fujino, Natsuki Tsuchimoto, Masato Sugino, Hikaru Okuyama, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
    • 学会等名
      2022年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 酸素シグナルと心血管リモデリング2022

    • 著者名/発表者名
      武田憲彦
    • 学会等名
      第86回日本循環器学会学術集会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of Fluidic Oscillator Characteristics by Synchronization with Vibrating Elastic Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Innocentio A. Loe, 富士野健人,小谷潔,神保泰彦
    • 学会等名
      2021年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Phase-based Analysis for Control of Fluidic Oscillator Frequency by Vibrating Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Innocentio A. Loe,杉野正和,水野秀哉,神保泰彦,小谷 潔
    • 学会等名
      令和3年電気学会「マグネティックス/医用・生体工学合同研究会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プローブの位置姿勢を考慮した心エコー動画の解析と自動超音波検査システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      水野秀哉,冨士野健人,Loe Innocentio,杉野正和,仙波宏章,神保泰彦,小谷 潔
    • 学会等名
      令和3年電気学会「マグネティックス/医用・生体工学合同研究会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Synchronization Analysis in Fluid-Structure Coupled Dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Loe I. A, Kotani K, Jimbo Y
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'20)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase Response Analysis and Mode Decomposition for Dynamics Governed by Fluid-Structure Interaction,2020

    • 著者名/発表者名
      Loe, I. A.,水野秀哉,杉野正和,小根山冬樹,小谷 潔,神保泰彦
    • 学会等名
      令和元年度電気学会研究会「マグネティックス/医用・生体工学合同研究会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 動的モード分解を利用した心エコー動画の解析2020

    • 著者名/発表者名
      水野秀哉,小根山冬樹,杉野正和,Loe, I. A.,仙波宏章,神保泰彦,小谷 潔
    • 学会等名
      令和元年度電気学会研究会「マグネティックス/医用・生体工学合同研究会」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 心エコー検査の自動化および半自動化に向けた被験者の生体情報とプローブ操作術の検討2019

    • 著者名/発表者名
      小根山冬樹,水野秀哉,小谷潔,神保泰彦
    • 学会等名
      令和1年電気学会 電子・情報システム部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 動的モード分解による心エコー動画の解析2019

    • 著者名/発表者名
      水野秀哉, 小根山冬樹, 杉野正和, 小谷潔, 神保泰彦
    • 学会等名
      令和1年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非熟練者による超音波検査に向けたプローブの操作支援システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小根山冬樹,木下郁英,沼田崇志,小谷潔,神保泰彦
    • 学会等名
      平成30年度電気学会研究会「医用・生体工学研究会」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超音波検査の自動化に向けた被験者姿勢および検者手技の同時評価2018

    • 著者名/発表者名
      小根山冬樹,木下郁英,沼田崇志,小谷潔,神保泰彦
    • 学会等名
      平成30年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 心拍調整下における交感神経の賦活化による培養心房筋細胞の応答評価2018

    • 著者名/発表者名
      石塚 一真,酒井 洸児,榛葉 健太,小谷 潔,神保 泰彦
    • 学会等名
      平成30年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Time-Delay Reservoir Computing Focusing on Dynamical Properties of Delay Differential Equations2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuhide Kinoshita, Akihiko Akao, Kiyoshi Kotani, Yasuhiko Jimbo
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク上の時間遅れReservoir Computingの最適化2018

    • 著者名/発表者名
      木下郁英,赤尾旭彦,小谷潔,神保泰彦
    • 学会等名
      平成30年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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