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深層学習とディープGMDH型人工知能技術による医用画像診断と感性工学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K04206
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関徳島大学

研究代表者

高尾 正一郎  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (30363146)

研究分担者 上野 淳二  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 非常勤講師 (60116788)
近藤 正  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 名誉教授 (80205559)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード深層学習 / 医用画像認識 / GMDH型人工知能技術 / 医用画像診断 / 感性工学
研究成果の概要

本研究では、多数の中間層を持つディープニューラルネットワーク構造を自己組織できるディープGMDH-typeニューラルネットワークとコンボリューショナルニューラルネットワーク(CNN)を組み合わせたハイブリッド型ディープニューラルネットワークを開発して、頭部MRI画像解析、胸部X線CT画像解析、腹部X線CT画像解析に応用した。そして、いろいろな臓器の画像認識を行なうディープニューラルネットワークを自己組織して、得られた画像認識結果を、従来から用いられている3層構造のニューラルネットワークと比較しその有効性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ディープGMDH-typeニューラルネットワークとCNNを組み合わせたハイブリッド型ニューラルネットワークを開発した。ディープGMDH-typeニューラルネットワークは、多くの中間層を持つニューラルネットワーク構造を自動的に自己組織でき、いろいろな臓器の医用画像認識問題に対して、最適な複雑さをしたネットワーク構造を自動的に自己組織できる。このような機能を備えた機械学習の数学アルゴリズムは他にない。本研究では、頭部、胸部、腹部のいろいろな臓器に対してハイブリッド型アルゴリズムを適用してその有効性を確認した。本アルゴリズムは汎用性が高く、他の分野にも簡単に応用が可能である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Hybrid deep neural network of deep multi-layered GMDH-type neural network and convolutional neural network and its application to medical image recognition of chest regions.2021

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno, Tadashi Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of the twenty-sixth international symposium on artificial life and robotics

      巻: - ページ: 353-359

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Medical image analysis of X-ray CT images using hybrid deep neural network of deep feedback GMDH-type neural network and convolutional neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno and Tadashi Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of the twenty-fifth international symposium on artificial life and robotics 2020

      巻: - ページ: 435-442

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Medical image recognition of brain regions using deep multi-layered GMDH-type neural network and convolutional neural network2019

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno and Tadashi Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of the twenty-fourth international symposium on artificial life and robotics 2019

      巻: - ページ: 115-121

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hybrid deep neural network of deep multi-layered GMDH-type neural network and convolutional neural network and its application to medical image recognition of chest regions2021

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno, Tadashi Kondo
    • 学会等名
      The twenty-sixth international symposium on artificial life and robotics 2021 (AROB 26th 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディープ多層構造型GMDH-typeニューラルネットワークとCNNを用いた胸部画像の医用画像解析2020

    • 著者名/発表者名
      近藤正、高尾正一郎、近藤明佳、上野淳二
    • 学会等名
      第34回人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Medical image analysis of X-ray CT images using hybrid deep neural network of deep feedback GMDH-type neural network and convolutional neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno and Tadashi Kondo
    • 学会等名
      The twenty-fifth international symposium on artificial life and robotics 2020 (AROB 25th 2020) (国際会議)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディープロジスティックGMDH-typeニューラルネットワークとCNNを用いた頭部MRI画像の医用画像認識2019

    • 著者名/発表者名
      近藤正、高尾正一郎、近藤明佳、上野淳二
    • 学会等名
      第33回人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ディープフィードバック型GMDH-typeニューラルネットワークとCNNを用いたX線CT画像の医用画像解析2019

    • 著者名/発表者名
      近藤正、高尾正一郎、近藤明佳、上野淳二
    • 学会等名
      医療情報学会・人工知能学会AIM合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Medical image recognition of brain regions using deep multi-layered GMDH-type neural network and convolutional neural network2019

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Takao, Sayaka Kondo, Junji Ueno and Tadashi Kondo
    • 学会等名
      The twenty-fourth international symposium on artificial life and robotics 2019 (AROB 24th 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディープGMDH-typeニューラルネットワークとコンボリューショナルニューラルネットワークを用いた臓器の自動医用画像認識2018

    • 著者名/発表者名
      近藤正、高尾正一郎、近藤明佳、上野淳二
    • 学会等名
      医療情報学会・人工知能学会AIM合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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