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深層学習と血管抑制・非抑制画像を利用した新たな転移性脳腫瘍診断法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K07645
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
研究機関名古屋市立大学

研究代表者

樋渡 昭雄  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (30444855)

研究分担者 栂尾 理  九州大学, 医学研究院, 准教授 (10452749)
菊地 一史  九州大学, 医学研究院, 助教 (20529838)
石神 康生  九州大学, 医学研究院, 教授 (10403916)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード脳転移 / MRI / 機械学習 / 転移性脳腫瘍 / 深層学習
研究開始時の研究の概要

脳転移診断には一般に造影後3DT1WIが用いられるが、増強された血管と微小転移の区別が困難な場合がある。VISIBLE (Volume Isotropic Simultaneous Interleaved Bright- and bLack-blood Examination)法は血管信号抑制画像と非抑制画像を同時取得し、高感度、低偽陽性率で脳転移を診断可能であるが、従来法では撮像に5分程度必要である。そこで本研究はVISIBLE法を応用した新たな短時間の撮像法の開発、脳転移症例を深層学習させたAIシステムによる脳転移の自動検出法、および最適な治療法選択法の開発を行う

研究成果の概要

VISIBLE (Volume Isotropic Simultaneous Interleaved Bright- and bLack-blood Examination)法は血管信号抑制画像と非抑制画像を同時取得し、高感度、低偽陽性率で脳転移を診断する3DT1WIを用いたMRI撮像法である。従来の方法では撮像に5分程度要していたが、本研究では3分ほどに短縮する方法を考案した。またこの撮像法で検査を施行した症例を蓄積することで、教師データおよびテストデータを作成し、深層学習を用いた脳転移の自動検出法を開発した。この方法を用いて、放射線科医で読影実験を行い、その臨床的有用性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳転移は成人で最多の頭蓋内腫瘍であるが、正確な診断には時間を要し、見逃される病変が多い。VISIBLE (Volume Isotropic Simultaneous Interleaved Bright- and bLack-blood Examination)法は血管信号抑制画像と非抑制画像を同時取得し、高感度、低偽陽性率で脳転移を診断可能であるが、従来法では撮像に5分程度必要であった。そこで撮像時間の短縮を試みた。また、患者データベースを蓄積し、AIシステムを応用した脳転移の自動検出診断支援システムを作成し、放射線科医の診断にどの程度貢献できるかを評価した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Philips Healthcare AI Informatics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A deep convolutional neural network-based automatic detection of brain metastases with and without blood vessel suppression.2022

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Y, Togao O, Kikuchi K, Momosaka D, Obara M, Van Cauteren M, Fischer A, Ishigami K, Hiwatashi A.
    • 雑誌名

      Eur Radiol

      巻: 32 ページ: 29983005-29983005

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] AI-VISIBLE: Utility in the Diagnosis of Brain Metastases2024

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi K, Osamu T, Yamashita K, Momosaka D, Kikuchi Y, Fukasawa K, Nishimura S, Toyoda H, Hiwatashi A, Ishigami K.
    • 学会等名
      第83回日本医学放射線学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Interleaved Black-- and Bright--Blood Acquisition for Automatic Brain Metastasis Detection using Deep Learning Convolutional Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Obara M, Yoshimoto K, Hiwatashi A, Fischer A, Akamine Y, Ogino T, Yoneyama M, Asad R, Ueda Y, Kwon J, van Cauteren M
    • 学会等名
      29th Annual Meeting International Society for Magnetic Resonance in Medicine
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 転移性脳腫瘍診断における九州大学の取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      樋渡昭雄
    • 学会等名
      第 41 回神経放射線ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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