| 研究課題/領域番号 |
22K09399
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
乾 淳幸 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (70457092)
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| 研究分担者 |
西本 華子 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (30707154)
美舩 泰 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (80608464)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 人工知能 / 野球肘検診 / エコー画像 / 動作解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
少年期の野球に関するスポーツ障害の1つに’野球肘’がある。野球肘の発症予防として、全国各地で「野球肘検診」として問診や投球フォーム分析、エコー装置による障害の早期発見といった取り組みが行われている。
本研究ではAI技術を野球肘検診に利用する事を目標とする。機械学習という手法を利用し、野球肘検診において投球フォームや身体特性のデータから肘障害発症のリスクを個別に予測する。また、ディープラーニングという手法を利用して、エコー画像データからリアルタイムに病変の検出を行うAIモデルを確立し検診の支援を行う事を目的とする
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| 研究実績の概要 |
学童期のスポーツ障害の1つに上腕骨離断性骨軟骨炎（OCD）がある。OCDの早期発見を目的として超音波画像診断装置（エコー）を用いた検診が全国各地で行われている。近年、エコー画像等の医用画像を解析するにあたり、YOLOを始めとする物体検出AIが注目を集めている。本研究ではOCDを早期発見できることを目的とし、YOLOv8モデルを利用してOCDの病変検出を行うモデルを作成した。
兵庫県野球肘検診を受けOCDが疑われた症例および、当院にて加療を行った症例の合計50症例の肘関節のエコー動画像を撮影し、そのデータから約2000枚の静止画像を作成した。コントロールの正常データには反対側肘関節の画像を使用した。正常の肘関節面(standard view)およびOCD病変に6クラスのアノテーションを行った。その後YOLOv8に含まれる既存重みを使用して転移学習を行った。各クラスの平均適合率の平均値であるmAP(mean Average Precision)を評価関数として検出精度の評価を行った。
本研究で作成したモデルの検出精度は、ｍAP(50)が0.994、mAP(50-95)が0.867であった。軽量なYOLOv8nモデルを使用することにより、通常のPCであってもpython環境を構築すればリアルタイムに病変の検出が可能であった。
エコー画像の病変検出ではstandard viewの描出が困難とされることが多いが、本研究では、エコー画像の病変検出に物体検出モデルを使用することにより、初学者でも正常な肘関節を含む画像の描出が容易になり、大規模検診においてOCDの早期発見に貢献できる可能性が示唆された。AIモデルの使用にはpython言語環境のセットアップ等が課題であるが、今後は特殊な環境構築を行うことなく、汎用PCのブラウザ環境で動作するAIアプリケーションを作成し普及に努めていきたい。
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| 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
モデルの学習やアプリケーションの開発、実装は順調に進んでいると考えれる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は作成したアプリケーションを検診現場で使用し、問題点を抽出してゆく予定である。
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