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画質改善のための複合型深層学習処理に基づく低線量乳腺トモシンセシスシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K08143
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
研究機関北里大学

研究代表者

五味 勉  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (10458747)

研究分担者 鯉淵 幸生  独立行政法人国立病院機構高崎総合医療センター(臨床研究部), 臨床研究部, 副院長 (10323346)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード乳がん / デジタルトモシンセシス / 深層学習 / トモシンセシス / 被ばく線量低減
研究開始時の研究の概要

乳がんの死亡率は増加傾向であり、被ばく線量低減と高濃度乳房を含む微細病変の検出向上 (以下、画質改善) を実現する乳腺検診システムの整備が必要である。我々は、乳腺デジタルトモシンセシスの被ばく線量低減がどのようなプロセスで画質劣化につながっているのかを調査し、被ばく線量と画質の相関関係および最適化の必要性を解明することに成功した。これらの成果から本研究では、更なる被ばく線量低減と画質改善を実現するために、ラプラシアンピラミッド分解再構成・異方性拡散処理と高解像度化処理に基づく深層学習を組み合わせた複合型深層学習処理に着目し、最適化を図った新たな乳腺デジタルトモシンセシスシステムを開発する。

研究成果の概要

乳がんの死亡率は増加傾向であり、被ばく線量低減と高濃度乳房を含む微細病変の検出向上 (以下、画質改善) を実現する乳腺検診システムの整備が必要である。本研究の目的は、更なる被ばく線量低減と画質改善を実現するために、再構成前に深層学習を組み合わせた複合型深層学習処理に着目し、最適化を図った新たな乳腺デジタルトモシンセシスシステムを開発した。その結果、画質改善効果と標準線量の約50%低減の可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい乳腺デジタルトモシンセシスシステムは、臨床で使用している通常の照射線量より少ない照射線量での撮像において画質改善を含めた有用性が期待できる。深層学習を応用した高解像度化処理に伴う微細病変の抽出能向上を実現できる新しい乳腺デジタルトモシンセシスシステムは、被ばく線量の低減と微細病変の診断能向上を図るものであり、画像診断の精度向上に寄与できる。本研究の成果は、更なる被ばく線量低減と画質改善につながるものであり、乳がんの早期発見に貢献することが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of a Generative Adversarial Network to Improve Image Quality and Reduce Radiation-Dose during Digital Breast Tomosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Gomi Tsutomu、Kijima Yukie、Kobayashi Takayuki、Koibuchi Yukio
    • 雑誌名

      Diagnostics

      巻: 12 号: 2 ページ: 495-495

    • DOI

      10.3390/diagnostics12020495

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Usefulness of a Metal Artifact Reduction Algorithm in Digital Tomosynthesis Using a Combination of Hybrid Generative Adversarial Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Gomi Tsutomu、Sakai Rina、Hara Hidetake、Watanabe Yusuke、Mizukami Shinya
    • 雑誌名

      Diagnostics

      巻: 11 号: 9 ページ: 1629-1629

    • DOI

      10.3390/diagnostics11091629

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved digital chest tomosynthesis image quality by use of a projection-based dual-energy virtual monochromatic convolutional neural network with super resolution2020

    • 著者名/発表者名
      Gomi Tsutomu、Hara Hidetake、Watanabe Yusuke、Mizukami Shinya
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 12 ページ: e0244745-e0244745

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0244745

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Usefulness of generative adversarial network-based low-dose digital breast tomosynthesis for image quality improvement2022

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Gomi, Kotomi Ishihara, Yukio Koibuchi, Hidetake Hara, Yusuke Watanabe, Shinya Mizukami
    • 学会等名
      Radiological Society of North America (RSNA)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a novel algorithm to improve image quality in chest digital tomosynthesis using convolutional neural network with super-resolution2021

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Gomi
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Horizons in Computer Science Research. Volume 182020

    • 著者名/発表者名
      Thomas S. Clary (Editor), Tsutomu Gomi
    • 総ページ数
      246
    • 出版者
      Nova Science Publishers
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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