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放射線診断学の画像とレポートを用いた深層学習の応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K07665
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
研究機関神戸大学

研究代表者

西尾 瑞穂  神戸大学, 未来医工学研究開発センター, 特命講師 (50581998)

研究分担者 藤本 晃司  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (10580110)
杉山 治  近畿大学, 情報学部, 准教授 (40586038)
倉田 靖桐  京都大学, 医学研究科, 助教 (40836178)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (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)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード深層学習 / 自然言語処理 / 放射線診断学 / レポート / summarization / multi-modal model / クロスモーダル学習 / 医用画像処理 / 医用自然言語処理
研究開始時の研究の概要

放射線診断学の研究の大部分は画像の評価・処理を目的にしたものである。放射線診断レポートが大量に作成されているが、レポートが放射線診断学の直接の研究対象になることは稀である。とくに画像とレポートの両方を使った研究は極めて少ない。本研究では、画像とレポート、および、深層学習による医用画像処理と医用自然言語処理を使って、放射線科医の画像診断の過程をソフトに学習させ、放射線診断をソフトウェアで支援・代行することを目指す。

研究実績の概要

JMIDと呼ばれる日本医学放射線学会が管理・運用するデータベースを利用できるようになった。JMIDのデータベースから100万件以上の放射線診断レポートを収集し、そのレポートから文章に関する深層学習のtransformerのモデルを作成した。作成したモデルでは、レポートの所見欄から診断欄を自動生成が可能となった。このモデルを評価し、その結果が査読付き英文誌に掲載された。また、transformerの一つであるChatGPTを使って、レポートから肺癌のTNM分類を推定するモデルの作成も行い、NTCIR17でconference paperとして発表した。

前年に引き続き、胸部単純レントゲン写真からレポートの文章を直接に自動生成するシステムを作成した。作成したモデルはtransformerをベースにしたVision and Languageのモデルで、事前学習済みのtransformerをfine tuningすることでレポートの生成が可能となった。今年度は英語のレポートのみを対象としているが、英語の文章としては問題のないレポートが生成出来た。

上記に加えて、医療画像に関する深層学習のモデルを複数作り、その論文が査読付き英文誌に掲載された。主なものとしては、膀胱癌の自動セグメンテーションのモデル、COVID19のレントゲン写真のコンピューター支援診断のモデル、心周囲脂肪の深層学習のモデル、病理画像の鑑別モデルなどがあげられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、主に(i)放射線診断レポートについての自然言語処理の研究、(ii) 胸部単純レントゲン写真からレポートの文章を生成するtransformerをベースのシステムの開発、(iii)
医療画像に関する深層学習のモデル、の三つを行った。この点から研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後は、JMIDのデータベースを使って、CTやMRIの画像から直接レポートの文章を生成するシステムの開発を行う予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 5件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 13件)

  • [国際共同研究] University of Zurich/Dalle Molle Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Dalle Molle Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Stromal area differences with epithelial-mesenchymal transition gene changes in conjunctival and orbital mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma2024

    • 著者名/発表者名
      Tagami Mizuki、Kasashima Hiroaki、Kakehashi Anna、Yoshikawa Atsuko、Nishio Mizuho、Misawa Norihiko、Sakai Atsushi、Wanibuchi Hideki、Yashiro Masakazu、Azumi Atsushi、Honda Shigeru
    • 雑誌名

      Frontiers in Oncology

      巻: 14

    • DOI

      10.3389/fonc.2024.1277749

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Pericardial Fat Count Images Using a Combination of Three Different Deep-Learning Models: Image Translation Model From Chest Radiograph Image to Projection Image of Three-Dimensional Computed Tomography2024

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Takaaki、Kono Atsushi、Matsuo Hidetoshi、Kitagawa Kaoru、Nishio Mizuho、Hashimura Hiromi、Izawa Yu、Toba Takayoshi、Ishikawa Kazuki、Katsuki Akie、Ohmura Kazuyuki、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      Academic Radiology

      巻: 31 号: 3 ページ: 822-829

    • DOI

      10.1016/j.acra.2023.09.014

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fully automatic summarization of radiology reports using natural language processing with large language models2024

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Matsunaga Takaaki、Matsuo Hidetoshi、Nogami Munenobu、Kurata Yasuhisa、Fujimoto Koji、Sugiyama Osamu、Akashi Toshiaki、Aoki Shigeki、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      Informatics in Medicine Unlocked

      巻: 46 ページ: 101465-101465

    • DOI

      10.1016/j.imu.2024.101465

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic segmentation of bladder cancer on MRI using a convolutional neural network and reproducibility of radiomics features: a two-center study2023

    • 著者名/発表者名
      Moribata Yusaku、Kurata Yasuhisa、Nishio Mizuho、Kido Aki、Otani Satoshi、Himoto Yuki、Nishio Naoko、Furuta Akihiro、Onishi Hiroyuki、Masui Kimihiko、Kobayashi Takashi、Nakamoto Yuji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 628-628

    • DOI

      10.1038/s41598-023-27883-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Boosting Radiology Report Generation by Infusing Comparison Prior2023

    • 著者名/発表者名
      Kim Sanghwan、Nooralahzadeh Farhad、Rohanian Morteza、Fujimoto Koji、Nishio Mizuho、Sakamoto Ryo、Rinaldi Fabio、Krauthammer Michael
    • 雑誌名

      The 22nd Workshop on Biomedical Natural Language Processing and BioNLP Shared Tasks

      巻: 0 ページ: 50-61

    • DOI

      10.18653/v1/2023.bionlp-1.4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Machine Learning Model with Texture Analysis for Automatic Classification of Histopathological Images of Ocular Adnexal Mucosa-associated Lymphoid Tissue Lymphoma of Two Different Origins2023

    • 著者名/発表者名
      Tagami Mizuki、Nishio Mizuho、Katsuyama-Yoshikawa Atsuko、Misawa Norihiko、Sakai Atsushi、Haruna Yusuke、Azumi Atsushi、Honda Shigeru
    • 雑誌名

      Current Eye Research

      巻: 48 号: 12 ページ: 1195-1202

    • DOI

      10.1080/02713683.2023.2246696

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison between pystan and numpyro in Bayesian item response theory: evaluation of agreement of estimated latent parameters and sampling performance2023

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Ota Eiji、Matsuo Hidetoshi、Matsunaga Takaaki、Miyazaki Aki、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      PeerJ Computer Science

      巻: 9 ページ: e1620-e1620

    • DOI

      10.7717/peerj-cs.1620

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computer-aided diagnosis of chest X-ray for COVID-19 diagnosis in external validation study by radiologists with and without deep learning system2023

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Aki、Ikejima Kengo、Nishio Mizuho、Yabuta Minoru、Matsuo Hidetoshi、Onoue Koji、Matsunaga Takaaki、Nishioka Eiko、Kono Atsushi、Yamada Daisuke、Oba Ken、Ishikura Reiichi、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-44818-9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nodal infiltration in endometrial cancer: a prediction model using best subset regression2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yuka Kuriyama、Himoto Yuki、Nishio Mizuho、Kikkawa Nao、Otani Satoshi、Ito Kimiteru、Yamanoi Koji、Kato Tomoyasu、Fujimoto Koji、Kurata Yasuhisa、Moribata Yusaku、Yoshida Hiroshi、Minamiguchi Sachiko、Mandai Masaki、Kido Aki、Nakamoto Yuji
    • 雑誌名

      European Radiology

      巻: 0 号: 5 ページ: 3375-3384

    • DOI

      10.1007/s00330-023-10310-1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Classification of cancer TNM stage from Japanese radiology report using on-premise LLM at NTCIR-17 MedNLP-SC RR-TNM subtask2023

    • 著者名/発表者名
      Koji Fujimoto, Mizuho Nishio, Chikako Tanaka, Morteza Rohanian, Farhad Nooralahzadeh, Michael Krauthammer, Fabio Rinaldi
    • 雑誌名

      Proceedings of NTCIR-17

      巻: 0 ページ: 200-207

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zero-shot classification of TNM staging for Japanese radiology report using ChatGPT at RR-TNM subtask of NTCIR-17 MedNLP-SC2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Nishio, Hidetoshi Matsuo, Takaaki Matsunaga, Koji Fujimoto, Morteza Rohanian, Farhad Nooralahzadeh, Fabio Rinaldi, Michael Krauthammer
    • 雑誌名

      Proceedings of NTCIR-17

      巻: 0 ページ: 155-162

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Label Distribution Learning for Automatic Cancer Grading of Histopathological Images of Prostate Cancer2023

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Matsuo Hidetoshi、Kurata Yasuhisa、Sugiyama Osamu、Fujimoto Koji
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 15 号: 5 ページ: 1535-1535

    • DOI

      10.3390/cancers15051535

    • 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] Bayesian multidimensional nominal response model for observer study of radiologists2022

    • 著者名/発表者名
      Nishio Mizuho、Kobayashi Daigo、Matsuo Hidetoshi、Urase Yasuyo、Nishioka Eiko、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Radiology

      巻: 41 号: 4 ページ: 449-455

    • DOI

      10.1007/s11604-022-01366-y

    • 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-based algorithm improved radiologists’ performance in bone metastases detection on CT2022

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Shunjiro、Nishio Mizuho、Sakamoto Ryo、Yakami Masahiro、Fujimoto Koji、Emoto Yutaka、Kubo Takeshi、Iizuka Yoshio、Nakagomi Keita、Miyasa Kazuhiro、Satoh Kiyohide、Nakamoto Yuji
    • 雑誌名

      European Radiology

      巻: 32 号: 11 ページ: 7976-7987

    • DOI

      10.1007/s00330-022-08741-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsupervised-learning-based method for chest MRI?CT transformation using structure constrained unsupervised generative attention networks2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Hidetoshi、Nishio Mizuho、Nogami Munenobu、Zeng Feibi、Kurimoto Takako、Kaushik Sandeep、Wiesinger Florian、Kono Atsushi K.、Murakami Takamichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-022-14677-x

    • 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] Deep learning model for the automatic classification of COVID-19 pneumonia, non-COVID-19 pneumonia, and the healthy: A multi-center retrospective study2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Nishio, Daigo Kobayashi, Eiko Nishioka, Hidetoshi Matsuo, Yasuyo Urase, Koji Onoue, Reiichi Ishikura, Yuri Kitamura, Eiro Sakai, Masaru Tomita, Akihiro Hamanaka, Takamichi Murakami
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 8214-8214

    • DOI

      10.1038/s41598-022-11990-3

    • 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] Approach for Named Entity Recognition and Case Identification Implemented by ZuKyo-JA Sub-team at the NTCIR-16 Real-MedNLP Task2022

    • 著者名/発表者名
      Koji Fujimoto, Mizuho Nishio, Osamu Sugiyama, Kana Ichikawa, Joseph Cornelius, Oscar Lithgow-Serrano, Vani Kanjirangat, Aron N Horvath, Farhad Nooralahzadeh, Michael Krauthammer, Fabio Rinaldi
    • 雑誌名

      Proceedings of NTCIR-16

      巻: - ページ: 322-329

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Leveraging Token-Based Concept Information and Data Augmentation in Few-Resource NER: ZuKyo-EN at the NTCIR-16 Real-MedNLP task2022

    • 著者名/発表者名
      Joseph Cornelius, Oscar Lithgow-Serrano, Vani Kanjirangat, Fabio Rinaldi, Koji Fujimoto, Mizuho Nishio, Osamu Sugiyama, Kana Ichikawa, Farhad Nooralahzadeh, Aron Horvath, Michael Krauthammer
    • 雑誌名

      Proceedings of NTCIR-16

      巻: - ページ: 316-321

    • 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 / 国際共著

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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