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マルチモーダル深層表現学習に基づく医用画像理解

研究課題

研究課題/領域番号 21K12077
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61050:知能ロボティクス関連
研究機関中京大学

研究代表者

目加田 慶人  中京大学, 工学部, 教授 (00282377)

研究分担者 道満 恵介  中京大学, 工学部, 准教授 (90645748)
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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード深層学習 / 医用画像処理 / 特徴選択 / 医用画像診断支援 / 腹部超音波画像 / 医用画像 / マルチモーダル
研究開始時の研究の概要

本研究では,大量の医用画像とそれに付随する検査データや付帯情報を利用した,深層学習に基づく画像の特徴表現手法を開発と実際の医用画像診断支援の実現を目的とする.1患者に対して撮影される複数の断面間の幾何的関係の推定をおこない,「臓器内のどの位置にどのような腫瘍が認められるのか」といった所見を生成するための機械学習手法を検討する.

研究成果の概要

本研究課題の成果は、検査データのような有用であるが低次元の特徴と形態情報を豊富に含むが冗長で高次元な特徴である画像の両者を適切に組み合わせて、機械学習・深層学習による分類精度を向上させることである。画像特徴はRadiomics特徴のような網羅的な中間特徴にすることで低次元化しつつ、さらに特徴選択手法を組み合わせることで検査データと同等の次元数にして利用することで、分類精度が向上できることを示した。また、病変検出などの結果の解釈性を向上させるために、標準的な撮影断面(日大方式25断面撮影法)の推定のために2段階の推定手法を開発した。その結果、83.6%の正解率が得られることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子標的治療薬の病勢制御については、分子標的治療薬レンバチニブの薬事承認のためのデータの一部を用いたが、これらの治療方法の選択に時間をかける余裕はなく、今回実現した効果予測手法に対して、さらなる検証実験を行うことで治療成績の向上が期待できる。また、撮影と診断を同時に行わなければならない超音波スクリーニングにおいて、標準的な断面を推定できることでスクリーニング時の診断精度の向上が期待できる。

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

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Liver tumor detection and classification from abdominal ultrasound images with CenterNet using contrastive learning2023

    • 著者名/発表者名
      Hara Eigo、Doman Keisuke、Mekada Yoshito、Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 12592, International Workshop on Advanced Imaging Technology (IWAIT) 2023

      巻: 125920E ページ: 1-1

    • DOI

      10.1117/12.2662969

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単眼腹腔鏡映像からの奥行き推定を利用した術具セグメンテーション2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 拓矢,道満 恵介,目加田 慶人,三澤 一成,森 健策
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 40 号: 5 ページ: 241-248

    • DOI

      10.11409/mit.40.241

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • 年月日
      2022-11-25
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection and Tracking of Liver Tumors for Ultrasound Diagnostic Support Using Deep Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi Shoya、Doman Keisuke、Mekada Yoshito、Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
    • 雑誌名

      Journal of Image and Graphics

      巻: 10 号: 1 ページ: 50-55

    • DOI

      10.18178/joig.10.1.50-55

    • 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] Artificial intelligence (AI) models for the ultrasonographic?diagnosis of liver tumors and comparison of diagnostic accuracies between AI and human experts2022

    • 著者名/発表者名
      Nishida Naoshi、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi、Mekada Yoshito、Nishida Mutsumi、Sakamoto Naoya、Nishimura Takashi、Iijima Hiroko、Hirai Toshiko、Takahashi Ken、Sato Masaya、Tateishi Ryosuke、Ogawa Masahiro、Mori Hideaki、Kitano Masayuki、Toyoda Hidenori、Ogawa Chikara、Kudo Masatoshi、JSUM A. I. investigators
    • 雑誌名

      Journal of Gastroenterology

      巻: 57 号: 4 ページ: 309-321

    • DOI

      10.1007/s00535-022-01849-9

    • 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] 機械学習による画像認識と医療への応用2022

    • 著者名/発表者名
      目加田慶人
    • 雑誌名

      肝胆膵

      巻: 84 ページ: 15-19

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 音波画像でのAIを用いた肝腫瘤検出と鑑別診断2022

    • 著者名/発表者名
      西田直生志,山川誠,目加田慶人,椎名毅,工藤正俊
    • 雑誌名

      肝胆膵

      巻: 84 ページ: 37-45

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] AIを用いたHCCに対するTKIの効果予測2022

    • 著者名/発表者名
      池田裕亮,道満恵介,目加田慶人,西田直生志,工藤正俊
    • 雑誌名

      肝胆膵

      巻: 84 ページ: 63-28

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた肝がん分子標的治療薬の効果予測2024

    • 著者名/発表者名
      八代 享也,道満 恵介,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
    • 学会等名
      動的画像処理実利用化ワークショップ2024講演概要集
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた肝がん分子標的治療薬法の効果予測2023

    • 著者名/発表者名
      八代 享也,道満 恵介,西田 直生志,目加田 慶
    • 学会等名
      第21回情報学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テクスチャ特徴分析による腹部CT画像からの内視鏡下腎がん摘出手術の難易度推定2023

    • 著者名/発表者名
      久保 友悟,道満 恵介,目加田 慶人
    • 学会等名
      第21回情報学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 検出枠の時系列特徴を用いた追跡法による腹部超音画像からの肝腫瘍追跡2023

    • 著者名/発表者名
      内河 友哉,道満 恵介,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
    • 学会等名
      動的画像処理実利用化ワークショップ2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 腹部超音波動画からの肝腫瘍検出AIシステムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
    • 学会等名
      第30回日本消化器関連学会週間
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アノテーションが不完全な教師データを用いた腹部超音波画像からの肝腫瘍検出2022

    • 著者名/発表者名
      池田 裕亮,道満 恵介,小川 眞広,西田 直生志,工藤 正俊
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習による画像認識とその実世界への適用2021

    • 著者名/発表者名
      目加田慶人
    • 学会等名
      第57回日本肝臓学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習を用いた進行肝癌に対するチロシンキナーゼ阻害剤の効果予測の試み2021

    • 著者名/発表者名
      池田 裕亮,目加田 慶人,西田 直生志,工藤 正俊
    • 学会等名
      第57回日本肝臓学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波画像ビッグデータベース構築と腹部超音波B-mode検査における肝腫瘍検出のAI支援2021

    • 著者名/発表者名
      西田 直生志,目加田 慶人,工藤 正俊
    • 学会等名
      第57回日本肝臓学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 医療AIとディープラーニングシリーズ 超音波画像AI診断2021

    • 著者名/発表者名
      藤田 広志、椎名 毅、工藤 正俊
    • 総ページ数
      198
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      9784274225765
    • 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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