• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

深層学習を用いた心拍出量予測およびそれに基づく造影CTプロトコルの最適化

研究課題

研究課題/領域番号 20K08051
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52040:放射線科学関連
研究機関広島大学

研究代表者

立神 史稔  広島大学, 病院(医), 講師 (90411355)

研究分担者 粟井 和夫  広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (30294573)
檜垣 徹  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (80611334)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード心拍出量 / 深層学習 / 心臓CT / 機械学習
研究開始時の研究の概要

冠動脈CTにおいて、使用する造影剤量は患者の体重に比例して決定するのが一般的である。一方で、CTにおける造影効果は心拍出量によって変化することが知られている。しかしながら、CT検査の直前に心拍出量を簡易的に測定する手法は存在しない。本研究では、深層学習を用いて簡便に心拍出量を予測するソフトウェアを開発し、個々の体格や心機能に依存しない安定した造影効果が得られるプロトコルを確立する。本研究により、冠動脈CTにおける画質の劣化を回避することができ、冠動脈狭窄病変の検出能が向上することが期待される。

研究実績の概要

昨年度までは80例程度の症例を用いて検討を行っていたが、DCNNによるStroke volume (mL) の分類精度は70.1%と十分ではなかったため、今年度は202例まで症例を増やして同様の検討を行った。対象は、心機能解析のためにprospective scanにて1心拍撮影が施行された202症例で、前年度と同様、CTの位置決め撮影で得られたスカウト画像(正面像および側面像)と患者の年齢、性別、身長、体重、心拍数を入力データとして使用し、1心拍分の心臓CTデータから算出されたStroke volumeを回帰問題として推定するネットワーク構造を構築した。ネットワークはVGG16をベースに構造探索を行って16層のDCNN(畳み込み層9層、全結合層7層)に最適化し、10分割交差検証で評価した(202症例を10グループに分けて、9グループを学習、1グループを評価に使用し、交差検証を行った)。その後、Stroke volumeを3つのカテゴリー(< 50mL、50 - 100mL、> 100mL)に分類し、DCNNによる分類精度を検討した。測定されたStroke volumeの値とDCNNによって予測された値の間には、中程度の正の相関を認めた(r = 0.48、p < 0.05)。DCNNによる分類精度は71.7%と前年度よりやや向上したが、臨床で使用するには依然不十分と考えられた。昨年度は症例数を増加させて検討を行ったが十分な精度とは言えず、今後は転移学習を利用して認識精度の向上を試みる必要があると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度は202例まで症例数を増加させて検討を行ったが臨床で使用するには精度が不十分である。

今後の研究の推進方策

転移学習を利用した認識精度の向上が必要と考える。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Recent Advances in Artificial Intelligence for Cardiac CT: Enhancing Diagnosis and Prognosis Prediction2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsugami F, Nakaura T, Yanagawa M, Fujita S, Kamagata K, Ito R, Kawamura M, Fushimi Y, Ueda D, Matsui Y, Yamada A, Fujima N, Fujioka T, Nozaki T, Tsuboyama T, Hirata K, Naganawa S.
    • 雑誌名

      Diagnostic and Interventional Imaging

      巻: 104 号: 11 ページ: 521-528

    • DOI

      10.1016/j.diii.2023.06.011

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 造影シュミレーションを用いた造影剤投与設定2022

    • 著者名/発表者名
      檜垣 徹, 中村優子, 立神史稔, 粟井和夫.
    • 雑誌名

      日獨医報

      巻: 66 ページ: 52-62

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 心臓CTにおける画像診断 技術の発展2024

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      第43回 画像医学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Prediction of stroke volume from scout images of CT using deep convolutional neural network2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsugami F, Kawashita I, Higaki T, Awai K
    • 学会等名
      The European Society of Cardiovascular Radiology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 心臓CTにおける近年の人工知能 技術の進歩2023

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      第17回 日本心臓CT研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] -最新技術と造影剤の融合- 心血管系領域の造影CT.2023

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      第36回JCRミッドウインターセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心血管領域CTの造影法について2022

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      富士製薬工業株式会社インターネットライブセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心血管系領域の造影 CT2021

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      GEヘルスケアファーマ画像診断Webフォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Contrast enhancement protocol at CT: basics and advanced optimization using computer simulation.2020

    • 著者名/発表者名
      Higaki T, Matsumoto Y, Tatsugami F, Nakamura Y, Fukumoto W, Awai K.
    • 学会等名
      The Radiological Society of North America 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] MDCTにおける至適造影法 基礎から最新技術2020

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      日本医学放射線学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 広島大学におけるAIを利用した循環器画像診断の取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      愛媛県画像診断セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心臓CTにおける画像診断技術の発展2020

    • 著者名/発表者名
      立神史稔
    • 学会等名
      京滋心臓CT研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The usefulness of low dose- and 4-dimensional CT imaging using a deep learning reconstruction.2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsugami F, Higaki T, Mitani H, Sueoka T, Fujioka C, Awai K
    • 学会等名
      The Radiological Society of North America 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi