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診断支援を目的とした3次元脳MRI画像の病気特徴に着目した類似症例検索技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K12656
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90110:生体医工学関連
研究機関法政大学

研究代表者

彌冨 仁  法政大学, 理工学部, 教授 (10386336)

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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード類似症例検索 / 脳MRI / 診断支援 / 機械学習 / 低次元表現 / 次元削減 / 画像検索 / domain adaptation / CBIR / MRI
研究開始時の研究の概要

診断支援のための3次元脳MRI画像の【病徴に着目した】類似症例検索(CBIR)技術の開発
本課題は、無数の疾患の可能性を考慮しなければならない現場の脳神経科医への診断支援、稀な病気を含めた早期発見などを目的に、MRI画像の病気特徴に基づく類似症例検索技術の開発を行う。本テーマは米国Johns Hopkins大の現場の医師・研究者からの依頼により始まった、大変有望かつ波及効果の大きい研究である。

研究成果の概要

診断支援を目的とした3次元脳MR画像の病気特徴に着目した類似症例検索技術(CBIR)開発のために、(1)撮影条件や患者のばらつきによらない脳領域の高精度抽出技術の開発、(2) CBIRのための脳MR画像の優れた低次元表現の獲得について、Johns Hopkins大と親密な連携のもと想定以上の成果を挙げることができた。(1):独自の被検者の姿勢補正機構を備え、世界最高レベルの速度と精度を実現する技術を開発した。(2):多拠点データの調和技術や、病気の特徴を保持しながら高い解釈性を有した低次元表現の獲得技術など多くの成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳MR画像の類似画像検索(CBIR)技術は、先端の医療現場から求められている技術であり、単なる診断支援にとどまらず、医師にまれな病気の気づきを促す意義深い研究である。
またこの技術は他の画像診断技術にも転用可能である。本研究は多くの要素技術から構成され、病徴データを保持しながらのデータの低次元化、注目部位の抽出や分割、多拠点データの調和、モデルの説明性の獲得などは、昨今の機械学習技術の本質そのものである。本技術実現の過程で得られる技術は、幅広いAI技術の進歩にも貢献する。

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

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Isometric feature embedding for content-based image retrieval2024

    • 著者名/発表者名
      Hayato Muraki, Kei Nishimaki, Shuya Tobari, Kenichi Oishi, and Hitoshi Iyatomi
    • 雑誌名

      Proc. 58th Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS2024)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/ciss59072.2024.10480174

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] PCSS: Skull Stripping with Posture Correction from 3D Brain MRI for Diverse Imaging Environment2023

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishimaki, Kumpei Ikuta, Shingo Fujiyama, Kenichi Oishi and Hitoshi Iyatomi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 116903-116918

    • DOI

      10.1109/access.2023.3326342

    • 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] Acquiring a low-dimensional, environment-independent representation of brain MR images for content-based image retrieval2023

    • 著者名/発表者名
      Shuya Tobari, Kenichi Oishi, Hitoshi Iyatomi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE System, Man and Cybernetics (IEEE SMC2023)

      巻: - ページ: 5096-5101

    • DOI

      10.1109/smc53992.2023.10394176

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Loc-VAE: Learning Structurally Localized Representation from 3D Brain MR Images for Content-Based Image Retrieval2022

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishimaki, Kumpei Ikuta, Yuto Onga, Hitoshi Iyatomi, Kenichi Oishi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE System, Man and Cybernetics (IEEE SMC2022)

      巻: - ページ: 2433-2438

    • DOI

      10.1109/smc53654.2022.9945411

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Super-resolution for Brain MR Images from Significantly Small Amount of Training Data2022

    • 著者名/発表者名
      Kumpei Ikuta, Hitoshi Iyatomi, and Kenichi Oishi
    • 雑誌名

      Proc. AAAI

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Disease-oriented image embedding with pseudo-scanner standardization for content-based image retrieval on 3D brain MRI2021

    • 著者名/発表者名
      Hayato Arai, Yuto Onga, Kumpei Ikuta, Yusuke Chayama, Hitoshi Iyatomi and Kenichi Oishi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 165326-165340

    • DOI

      10.1109/access.2021.3129105

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Latent Diffusion Modelを用いた脳MR画像のドメイン調和の評価2024

    • 著者名/発表者名
      池上宙、西牧慧、戸張柊也、彌冨仁
    • 学会等名
      情報処理学会 第86回総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 指示文に基づく高品質脳MR画像生成手法の初期検討2024

    • 著者名/発表者名
      中津颯太、西牧慧、戸張柊也、彌冨仁
    • 学会等名
      情報処理学会 第86回総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脳MRI画像の体積情報を用いた類似症例検索の解釈性の実現2024

    • 著者名/発表者名
      佐野光奎、西牧慧、戸張柊也、彌冨仁
    • 学会等名
      情報処理学会 第86回総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 3次元脳画像の類似症例検索実現に向けた高いデータ保存性を持つ低次元特徴表現の獲得2023

    • 著者名/発表者名
      村木隼人、彌冨 仁
    • 学会等名
      情報処理学会 第85回総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元MR画像に2次元スライスを用いた類似症例検索のための低次元表現獲得の試み2023

    • 著者名/発表者名
      友重秀平、彌冨 仁
    • 学会等名
      情報処理学会 第85回総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 類似症例検索のための3次元脳MRI画像における解釈性の高い低次元表現の獲得2022

    • 著者名/発表者名
      西牧 慧,生田薫平,彌冨 仁
    • 学会等名
      第84回 情報処理学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 戸張柊也,生田薫平,彌冨 仁2022

    • 著者名/発表者名
      類似症例検索を目的とした3次元脳MRI画像における撮像環境に不変な特徴表現の獲得
    • 学会等名
      第84回 情報処理学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 彌冨 仁研究室(法政大学理工学部 知的情報処理研究室)

    • URL

      https://iyatomi-lab.info/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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