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放射線画像を使った説明可能な医療AIシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K07656
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
研究機関帝京大学

研究代表者

古徳 純一  帝京大学, 医療技術学部, 教授 (70450195)

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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード人工知能 / 医療データ / 説明可能性 / 放射線画像 / 医療AI / 解釈可能性 / 放射線診断
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は,説明可能な医療AIのための数理モデルの開発である.医療AIの精度の近年の向上には目を見張るものがあるが,現実の医療現場には今ひとつ浸透していないのが現状である.大きな障害となっているのは,医師が画像を含む医療AIの判断を納得して自らの判断に取り込むことができないということであろう.医師をはじめとする医療スタッフが医療AIを道具として医療を進めるためには,説明可能性は必須の事項である.
本研究では,医用画像などから診断根拠を提示できる診断技術の開発を行い,医療現場で医師が安心して判断の根拠の一つとして使えるような,説明可能性の技術の開発を目指す.

研究成果の概要

本研究の目的は,臨床での医療AI普及の妨げとなっている,AIの診断の根拠の解釈が困難な状況を改善させ,解釈可能性を向上させる方法の開発である.本研究では,医療AIに対して,解剖学的にもっともらしい部分にモデルの判断根拠を制御する方法を開発した.この方法を用いると,医師がAIの判断ポイントを自らの知識と比較して参考にすることができるので,医療AI普及に大きく貢献すると期待できる.現在,特許出願中である.また,大阪府の国保ビッグデータや,心不全患者の予後予測における応用研究も行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

医学AIの性能は,エキスパートの医師に匹敵するほどまで達している分野もあるなかで,臨床の普及の妨げとなっている判断根拠の不透明さを向上させることで,医療AIの普及や,医療の質の向上に大きく貢献できる.

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

    (46件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (5件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Sparse-view image reconstruction with total-variation minimization applied to sparsely sampled projection data from SiPM-based photon-counting CT2024

    • 著者名/発表者名
      Sato D.、Arimoto M.、Kotoku J.、Kawashima H.、Kobayashi S.、Okumura K.、Murakami K.、Lucyana F.、Tomoda T.、Kataoka J.、Sagisaka M.、Terazawa S.、Shiota S.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 19 号: 2 ページ: C02010-C02010

    • DOI

      10.1088/1748-0221/19/02/c02010

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Echocardiographic artificial intelligence for pulmonary hypertension classification2024

    • 著者名/発表者名
      Hirata Yukina、Tsuji Takumasa、Kotoku Jun'ichi、Sata Masataka、Kusunose Kenya
    • 雑誌名

      Heart

      巻: 110 号: 8 ページ: 586

    • DOI

      10.1136/heartjnl-2023-323320

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsupervised cluster analysis reveals different phenotypes in patients after transcatheter aortic valve replacement2023

    • 著者名/発表者名
      Kusunose Kenya、Tsuji Takumasa、Hirata Yukina、Takahashi Tomonori、Sata Masataka、Sato Kimi、Albakaa Noor、Ishizu Tomoko、Kotoku Jun’ichi、Seo Yoshihiro、Izumo Masaki、Okada Atsushi、Izumi Chisato、Inami Shu、Takeda Yasuharu、Onishi Toshinari、Izumi Yuki、Kumagai Akiko、Fukuda Tomoko、Takahashi Naohiko、et al.
    • 雑誌名

      European Heart Journal Open

      巻: 4 号: 1 ページ: 136-136

    • DOI

      10.1093/ehjopen/oead136

    • URL

      https://pure.teikyo.jp/en/publications/92ebd438-f45c-44fe-8044-210aa6fd22b9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep learning approach for analyzing chest x-rays to predict cardiac events in heart failure2023

    • 著者名/発表者名
      Kusunose Kenya、Hirata Yukina、Yamaguchi Natsumi、Kosaka Yoshitaka、Tsuji Takumasa、Kotoku Jun’ichi、Sata Masataka
    • 雑誌名

      Frontiers in Cardiovascular Medicine

      巻: 10 ページ: 1081628-1081628

    • DOI

      10.3389/fcvm.2023.1081628

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Classification of chest X-ray images by incorporation of medical domain knowledge into operation branch networks2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuji T, Hirata Y, Kusunose K, Sata M, Kumagai S, Shiraishi K, Kotoku J
    • 雑誌名

      BMC Medical Imaging

      巻: 23 号: 1 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1186/s12880-023-01019-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Body Surface Radiation Exposure in Interventional Echocardiographers During Structural Heart Disease Procedures2023

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Akihisa、Takata Takeshi、Yanagawa Ayaka、Kito Kento、Arakawa Masataka、Ishibashi Ruri、Katayama Taiga、Mitsui Miho、Nagura Fukuko、Kawashima Hideyuki、Hioki Hirofumi、Watanabe Yusuke、Kozuma Ken、Kotoku Jun’ichi
    • 雑誌名

      JACC: Asia

      巻: 3 号: 2 ページ: 301

    • DOI

      10.1016/j.jacasi.2022.12.008

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New perforated radiation shield for anesthesiologists: Monte Carlo simulation of effects2023

    • 著者名/発表者名
      Yanagawa Ayaka、Takata Takeshi、Onimaru Taichi、Honjo Takahiro、Sajima Takeyuki、Kakinuma Akihito、Kataoka Akihisa、Kotoku Jun’ichi
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 64 号: 2 ページ: 379

    • DOI

      10.1093/jrr/rrac106

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      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2020年医学物理士就労状況アンケート報告2022

    • 著者名/発表者名
      遠山 尚紀、岡本 裕之、黒岡 将彦、木藤 哲史、株木 重人、古徳 純一、福士 政広、大野 達也、唐澤 久美子
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: 42 号: 3 ページ: 123-142

    • DOI

      10.11323/jjmp.42.3_123

    • ISSN
      1345-5354, 2186-9634
    • 年月日
      2022-09-30
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ビッグデータのデータサイエンス ~ニューノーマル時代のビッグデータ~:招待論文:2.大阪府の特定健康診査データの因果探索2022

    • 著者名/発表者名
      大山 飛鳥、古徳 純一、土岐 博
    • 雑誌名

      情報処理

      巻: 63 号: 2 ページ: d19-d47

    • DOI

      10.20729/00215856

    • NAID

      170000186215

    • 年月日
      2022-01-15
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Gradient boosting decision tree becomes more reliable than logistic regression in predicting probability for diabetes with big data2022

    • 著者名/発表者名
      Seto Hiroe、Oyama Asuka、Kitora Shuji、Toki Hiroshi、Yamamoto Ryohei、Kotoku Jun’ichi、Haga Akihiro、Shinzawa Maki、Yamakawa Miyae、Fukui Sakiko、Moriyama Toshiki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-022-20149-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance demonstration of a novel photon-counting CT for preclinical application2022

    • 著者名/発表者名
      Toyoda T.、Kataoka J.、Sagisaka M.、Arimoto M.、Sato D.、Yoshiura K.、Kawashima H.、Kobayashi S.、Kotoku J.、Terazawa S.、Shiota S.、Ueda M.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1040 ページ: 167181-167181

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.167181

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep Learning for Detection of Exercise-Induced Pulmonary Hypertension Using Chest X-Ray Images2022

    • 著者名/発表者名
      Kusunose Kenya、Hirata Yukina、Yamaguchi Natsumi、Kosaka Yoshitaka、Tsuji Takumasa、Kotoku Jun’ichi、Sata Masataka
    • 雑誌名

      Frontiers in Cardiovascular Medicine

      巻: 9 ページ: 1703-1703

    • DOI

      10.3389/fcvm.2022.891703

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine-learning Application to Fermi-LAT Data: Sharpening All-sky Map and Emphasizing Variable Sources2021

    • 著者名/発表者名
      S.Sato, J.Kataoka, J.Kotoku, M.Taki, A.Oyama, L.Tagawa, K.Fujieda, F.Nishi, T.Toyoda
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 913 号: 2 ページ: 83-83

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abf48f

    • 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] Application of machine-learning models to improve the image quality of photon-counting CT images2021

    • 著者名/発表者名
      Takaya Toyoda, Shogo Sato, Hiroaki Kiji, Jun Kataoka, Jun'ichi Kotoku, Masato Taki
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 16 号: 5 ページ: P05021-P05021

    • DOI

      10.1088/1748-0221/16/05/p05021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 未来を拓く医療 AI の基礎2024

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      第 70 回臨床医学物理研究会 令和 5 年度臨床医学物理セミナー
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      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線モンテカルロシミュレーションとVR/AR2023

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第36回学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MRI画像にも用いられるスパースモデルで宇宙を見る2023

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      順天堂大学保健医療学部診療放射線学科リサーチセミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 少数教師ラベル画像でも精度が低下しない深層学習手法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      本明 水都紀, 辻 拓将, 熊谷 仁, 白石 憲史郎, 古徳 純一
    • 学会等名
      第126回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習モデルを用いた心エコー検査図指標の肺高血圧症分類2023

    • 著者名/発表者名
      辻 拓将, 平田 有紀奈, 楠瀬 賢也, 佐田 政隆, 古徳 純一
    • 学会等名
      第125回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたDSA画像における高密度障害物による部分劣化の補正2023

    • 著者名/発表者名
      高田 剛志, 山田 謙太郎, 古徳 純一
    • 学会等名
      第125回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] New Protective Shield for Intraoperative Radiation Protection2023

    • 著者名/発表者名
      Jun'ichi Kotoku, Takeshi Takata, Ayaka Yanagawa, and Akihisa Kataoka
    • 学会等名
      65th Annual Meeting & Exhibition of the American Association of Physicists in Medicine
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 健康ビッグデータ解析を活かした健康管理ビジネスの可能性2022

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      新産業共創セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線リアルタイムモンテカルロシミュレーションとその応用2022

    • 著者名/発表者名
      古徳 純一
    • 学会等名
      新潟大学第5回共用設備基盤センター(CCRF)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 肺高血圧症をX線画像から予測する2022

    • 著者名/発表者名
      古徳 純一
    • 学会等名
      医学と数理(第3回京大ーハイデルベルク大ー理研ワークショップ)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 画像解析の医薬・医療への応用2022

    • 著者名/発表者名
      古徳 純一
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非造影 MR 画像の位相的特徴づけによる前立腺癌と前立腺肥大症の鑑別の 視覚化(1)2022

    • 著者名/発表者名
      白石 憲史郎, 井上 皓介, 辻 拓将, 廣瀬 裕大, 熊谷 仁, 古徳 純一
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 非造影 MR 画像の位相的特徴づけによる前立腺癌と前立腺肥大症の鑑別の 視覚化2022

    • 著者名/発表者名
      井上 皓介, 辻 拓将, 廣瀬 裕大, 熊谷 仁, 白石 憲史郎, 古徳 純一
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 画風変換ゼロショット超解像技術を用いた CBCT 画像の画質改善2022

    • 著者名/発表者名
      吉田 宗一郎, 辻 拓将, 大山 飛鳥, 熊谷 仁, 白石 憲史郎, 古徳 純一
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 解剖学的ドメイン知識を取り込んだ胸部X線画像分類2022

    • 著者名/発表者名
      辻 拓将, 平田 有紀奈, 楠瀬 賢也, 佐田 政隆, 熊谷 仁, 白石 憲史郎, 古徳 純一
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual Energy CT における weighted CTDI と average CTDI の比較2022

    • 著者名/発表者名
      久保 匠, 太田 丞二, 古徳 純一, 小林 毅範
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークによる胸部X線画像を用いた肺動脈楔圧上昇の検出2022

    • 著者名/発表者名
      辻 拓将, 平田 有紀奈, 楠瀬 賢也, 佐田 政隆, 古徳 純一
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会ホームページ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 医療AI2021

    • 著者名/発表者名
      古徳純一
    • 学会等名
      日本量子医科学会第1回学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AI driven applications in medical physics2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ichi Kotoku
    • 学会等名
      The 9th Korea-Japan joint Meeting on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークによる胸部X線画像を用いた肺動脈楔圧上昇の検出2021

    • 著者名/発表者名
      辻 拓将, 平田 有紀奈, 楠瀬 賢也, 佐田 政隆, 古徳 純一
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 自動細胞トラッキングによるヒトケラチノサイト幹細胞の品質管理と同定手法2021

    • 著者名/発表者名
      弘瀬 拓矢, 土岐 富士緒, 西村 栄美, 難波 大輔, 古徳 純一
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual Energy Computed Tomographyの3次元線量分布測定2021

    • 著者名/発表者名
      久保 匠, 太田 丞二, 古徳 純一, 小林 毅範
    • 学会等名
      第 78回日本放射線技術学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Mixed Reality Visualization of Radiation Dose in Interventional Radiology2021

    • 著者名/発表者名
      Jun'ichi Kotoku, Takeshi Takata, Susumu Nakabayashi, Hiroshi Kondo, Masayoshi Yamamoto, Shigeru Furui, Kenshiro Shiraishi, Takenori Kobayashi, Hiroshi Oba
    • 学会等名
      AAPM 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] レディオミクス入門2021

    • 著者名/発表者名
      有村 秀孝、角谷 倫之,古徳 純一 ほか
    • 総ページ数
      338
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      4274226387
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      2021 実施状況報告書
  • [備考] 【プレスリリース】AIによる肺高血圧症の新たな診断アプローチを開発

    • URL

      https://www.teikyo-u.ac.jp/topics/2024/0131-1

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      2023 実績報告書
  • [備考] 【プレスリリース】心不全患者の予後予測を可能にする胸部単純X線画像を用いた人工知能(AI)を開発

    • URL

      https://www.teikyo-u.ac.jp/topics/2023/0523

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 帝京大学医学物理グループホームページ

    • URL

      https://square.umin.ac.jp/teikyo-mp/index.html

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      2023 実績報告書
  • [備考] 帝京大学医学物理グループホームページ

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/teikyo-mp/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 帝京大学大学院 医療技術学研究科 診療放射線学専攻 医学物理グループ

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/teikyo-mp/index.html

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      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 医用画像診断支援装置、医用画像診断支援方法およびプログラム2021

    • 発明者名
      古徳純一,辻拓将
    • 権利者名
      古徳純一,辻拓将
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-153427
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 診断支援装置、診断支援方法およびプログラム2021

    • 発明者名
      古徳純一,辻拓将,楠瀬賢也,平田有紀奈
    • 権利者名
      古徳純一,辻拓将,楠瀬賢也,平田有紀奈
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-162986
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
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  • [産業財産権] 放射線遮蔽板2021

    • 発明者名
      片岡明久,柳川文香,古徳純一,高田剛志
    • 権利者名
      片岡明久,柳川文香,古徳純一,高田剛志
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-207647
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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