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深層学習による大腸鋸歯状病変の自動検出解析装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K08010
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53010:消化器内科学関連
研究機関福島県立医科大学

研究代表者

冨樫 一智  福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (10316531)

研究分担者 歌野 健一  福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (10728158)
朱 欣  会津大学, コンピュータ理工学部, 上級准教授 (70448645)
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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード大腸腫瘍 / 大腸内視鏡検査 / コンピュータ自動診断 / 早期大腸癌 / 大腸鋸歯状病変 / sessile serrated lesions / CAD / artificial intelligence / computer-aided diagnosis / colorectal neoplasm / sessile serrated lesion / colonoscopy / ポリープ検出率 / 偽陽性率 / 自動解析アルゴリズム / 大腸ポリープ / SSL / AI / Artifial Intelligence / colon polyp / sessile serrated adenoma / AI診断
研究成果の概要

大腸内視鏡検査中の内視鏡医の精神的負担は大きく、コンピュータ診断支援システムによる負担軽減が期待される。一連の研究では、小さなポリープを発見できる診断支援システムの開発から研究に着手し、現在、その有用性を臨床試験で評価中である。早期大腸癌の治療方針を決定するための診断支援システムを小数例で暫定的に開発し、さらに多数例を用いることにより、大腸内視鏡専門医に匹敵するシステムの開発に成功した。腺腫と鋸歯状病変を鑑別する診断支援システムも開発したが、鋸歯状病変のうちsessile serrated lesionsを的確に診断できるコンピュータ自動診断装置の開発は不完全であり、今後の課題と考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大腸癌は、腺腫や鋸歯状病変などの大腸ポリープから発生し、この内視鏡的切除により大腸癌の発生は抑制されることは実証されている。しかし、大腸内視鏡検査による大腸ポリープ見落とし率は25%にまで達するとされ、大腸内視鏡医の精神的・肉体的負担は大きい。この研究では、世界的に普及している白色光非拡大内視鏡画像において、効果的に機能するコンピュータ自動診断装置の開発に成功し、実用化に向けての第一歩を踏み出した。開発したシステムを利用することにより、第一には内視鏡医の負担軽減が実現できるが、大腸内視鏡診療における医療の均てん化につながることも期待され、若手医師の教育での活用も想定される。

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

    (24件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Polyp detection algorithm can detect small polyps: Ex vivo reading test compared with endoscopists2020

    • 著者名/発表者名
      Guo Z, Nemoto D, Zhu X, et al
    • 雑誌名

      Dig Endosc

      巻: - 号: 1 ページ: 162-169

    • DOI

      10.1111/den.13670

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diagnostic performance of artificial intelligence to identify deeply invasive colorectal cancer on non-magnified plain endoscopic images.2020

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Y, Zhu X, Nemoto D, Li Q, Guo Z, Katsuki S, Hayashi Y, Utano K, Aizawa M, Takezawa T, Sagara Y, Shibukawa G, Yamamoto H, Lefor AK, Togashi K
    • 雑誌名

      Endosc Int Open

      巻: 8 号: 10 ページ: E1341-E1348

    • DOI

      10.1055/a-1220-6596

    • 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] Reduce false-positive rate by active learning for automatic polyp detection in colonoscopy videos2020

    • 著者名/発表者名
      Guo Z, Zhang R, Li Q, Nemoto D, Togashi K, Zhu X
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Symp. Biomed. Imaging

      巻: 2020 ページ: 1655-1658

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applications of artificial intelligence to endoscopy practice: The view from Japan Digestive Disease Week 20182019

    • 著者名/発表者名
      Togashi K
    • 雑誌名

      Dig Endosc

      巻: 31 号: 3 ページ: 270-272

    • DOI

      10.1111/den.13354

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Computer-aided diagnosis for colorectal serrated lesions using non-magnified white light endoscopic images2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakajima, Zhe Guo, Daiki Nemoto et al
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer-aided diagnosis for endoscopically untreatable colorectal cancer on non-magnified white light endoscopic images, compared with endoscopists2021

    • 著者名/発表者名
      Takahito Takezawa, Zhe Guo, Daiki Nemoto, et al
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非拡大白色光内視鏡画像を用いた大腸腺腫及び鋸歯状病変のコンピュータ支援診断システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      根本大樹、中島勇貴、愛澤正人、五十畑則之、遠藤俊吾、山階武、林芳和、冨樫一智
    • 学会等名
      第107回日本消化器病学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] .Which region does artificial intelligence look at to predict T1b colorectal cancer?: Analysis based on class activation mapping2020

    • 著者名/発表者名
      Y Nakajima, D Nemoto, X Zhu, Z Guo, et al
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of polyp detection using artificial intelligence with blue laser imaging and linked color imaging2020

    • 著者名/発表者名
      S Sugino, N Yoshida, X Zhu et al
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大腸内視鏡検査領域におけるAI研究2020

    • 著者名/発表者名
      冨樫一智
    • 学会等名
      第38回日本大腸検査学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of deeply invasive colorectal cancer on non-magnified endoscopic images using artificial intelligence2019

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhu, Daiki Nemoto, Takaya Mizuno, Yuki Nakajima, Kenichi Utano, Masato Aizawa, Takahito Takezawa, Yuichi Sagara et al
    • 学会等名
      DDW2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A machine-learning algorithmcan detect diminutive colorectal polyps: a reading test comparing recognition with human endoscopists2019

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhu, Daiki Nemoto, Yu Wang, Qin Li, Masato Aizawa, Kenichi Utano, Noriyuki Isohata, Shungo Endo et al
    • 学会等名
      DDW 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人工知能(AI)によるSessile Serrated Adenoma/Polypの診断2019

    • 著者名/発表者名
      根本大樹、愛澤正人、冨樫一智
    • 学会等名
      第105回日本消化器病学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能による大腸T1b癌の通常非拡大内視鏡診断の試み2019

    • 著者名/発表者名
      中島勇貴、根本大樹、歌野健一、林芳和、竹澤敬人、相良裕一、愛澤正人、澁川悟朗、山本博徳、冨樫一智
    • 学会等名
      第97回日本消化器内視鏡学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 白色光非拡大内視鏡画像による大腸pT1b癌のAI診断 研修医・専攻医・熟練医との比較検討2019

    • 著者名/発表者名
      三宅真里世、根本大樹、佐藤 雄翔、勝木 伸一、林芳和、相良裕一、愛澤正人、山本博徳、冨樫一智
    • 学会等名
      第74回日本大腸肛門病学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ex vivo読影試験における大腸ポリープの発見能:内視鏡医はAIに勝てるか?2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤雄翔、根本大樹、三宅真理世、愛澤正人、歌野健一、五十畑則之、遠藤俊吾、冨樫一智
    • 学会等名
      第74回日本大腸肛門病学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 白色光非拡大内視鏡画像による大腸pT1b癌のAI診断2019

    • 著者名/発表者名
      冨樫一智、根本大樹、林芳和
    • 学会等名
      第27回日本消化器関連学会週間(JDDW2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] AIによる大腸ポリープの検出 内視鏡医が認識できない病変の特徴とは?2019

    • 著者名/発表者名
      根本大樹、愛澤正人、歌野健一、根本鉄太郎、五十畑則之、遠藤俊吾、冨樫一智
    • 学会等名
      第27回日本消化器関連学会週間(JDDW2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 臨床研究はおもしろい!!観察研究から最新のAI研究まで2019

    • 著者名/発表者名
      冨樫一智
    • 学会等名
      第20回自治医科大学消化器内科学教室同門会特別講演
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A MACHINE-LEARNING ALGORITHM CAN DETECT DIMINUTIVE COLORECTAL POLYPS: READING TEST IN COMPARISON WITH HUMAN2019

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhu, Daiki Nemoto, Zhe Guo, Yu Wang, Qin Li, Masato Aizawa, Kenichi Utano, Noriyuki Isohata, Shungo Endo, David G Hewett, Kazutomo Togashi
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of Deeply Invasive Colorectal Cancer on Non-Magnified Endoscopic Images Using Artificial Intelligence2019

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhu, Daiki Nemoto, Takaya Mizuno, Yuki Nakajima, Kenichi Utano, Masato Aizawa, Takahito Takezawa, Yuichi Sagara, Goro Shibukawa, Hironori Yamamoto, David G Hewett, Kazutomo Togashi
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人工知能(AI)Sessile Serrated Adenoma/Polypの診断2019

    • 著者名/発表者名
      根本大樹、愛澤正人、冨樫一智
    • 学会等名
      第95回日本消化器病学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能(AI)を用いた内視鏡診療ー近未来を展望するー2019

    • 著者名/発表者名
      朱欣
    • 学会等名
      第25回会津消化器病研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 大腸内視鏡画像及びビデオからリアルタイムに大腸ポリープ検出する装置2019

    • 発明者名
      朱 欣、冨樫 一智、根本 大樹
    • 権利者名
      朱 欣、冨樫 一智、根本 大樹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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