大規模医用画像データベースの学習と類似画像検索に基づく汎用臓器抽出手順の開発

• 研究課題/領域番号: 23500118
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: メディア情報学・データベース
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 周 向栄 岐阜大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00359738)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: データベース / 情報システム / 学習と知識獲得 / 画像情報処理 / 医用・生体画像 / 体幹部CT画像 / 臓器の自動抽出 / 医用画像データベース / 機械学習 / 臓器領域の自動抽出 / 画像データベース / 解剖構造の理解 / 類似画像検索 / 国際情報交換「米国」 / 解剖学的構造 / 計算機支援診断

研究概要

本研究の目的である「一つの汎用手順で異なる臓器領域を医用画像から自動的に抽出すること」を概ね達成した．そして，本研究が推進している「画像処理の手順設計を観察者の経験の依存から計算機の機械学習への変更」という方向性が正しく，医用画像からの臓器自動抽出問題の解決に有効であることを明らかにした．「十分な画像データと厳密な事前準備があれば、比較的単純な処理手順でも良い抽出結果を出せる」と結論を付けても良い．さらに本研究が考案した「数十秒で臓器の自動抽出を完成できるアルゴリズム」を実装し，その性能を検証した．実際に体幹部CT画像から１分以内で腎臓，脾臓などの主要な臓器の自動抽出が可能であることを示した．

研究成果

• [雑誌論文] Development and evaluation of statistical shape modeling for principal inner organs on torso CT images (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiangrong Zhou
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 7 号: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s12194-014-0261-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A universal approach for automatic organ segmentations on 3D CT images based on organ localization and 3D GrabCut (2014)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, T.Ito, X.Zhou, H.Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. of SPIE Medical Imaging 2014: Computer-Aided Diagnosis 巻: 9035 ページ: 90352V-90352V
  • DOI: 10.1117/12.2043507
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Automatic organ localizations on 3D CT images by using majority-voting of multiple 2D detections based on local binary patterns and Haar-like features (2013)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, A.Yamaguti, X.Zhou, T.Hara, R.Yokoyam, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. of SPIE Medical Imaging 2013: Computer-Aided Diagnosis 巻: 8670 ページ: 86703A-86703A
  • DOI: 10.1117/12.2007466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulmonary emphysema classification based on an improved texton learning model by sparse representation (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Zhang, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. of SPIE Medical Imaging 2013: Computer-Aided Diagnosis 巻: 8670 ページ: 86700F-86700F
  • DOI: 10.1117/12.2007934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model-Based Approach to Recognize the Rectus Abdominis Muscle in CT Images (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, and H.Fujita
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E96.D 号: 4 ページ: 869-871
  • DOI: 10.1587/transinf.E96.D.869
  • NAID: 10031182852
  • ISSN: 0916-8532, 1745-1361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle system based adaptive sampling on spherical parameter space to improve the MDL method for construction of statistical shape models (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Xu, X.Zhou, Y.Hirano, R.Tachibana, T.Hara, S.Kido, and H.Fujita
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: 2013年度 ページ: 196259-196268
  • DOI: 10.1155/2013/196259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-related changes in trabecular and cortical bone microstructure, International Journal of Endocrinology (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Chen, X.Zhou, H.Fujita, M.Onozuka, and K.Kubo
  • 雑誌名: International Journal of Endocrinology 巻: 2013 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2013/213234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local binary pattern statistics feature for reduced reference image quality assessment (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Zhang, X.Mou, H.Fujita, L.Zhang, X.Zhou, and W.Xue
  • 雑誌名: Proc. of IS&T/SPIE Symposium on Electronic Imaging 2013 巻: 8660 ページ: 86600L-86600L
  • DOI: 10.1117/12.2008646
  • 査読あり
• [雑誌論文] 歯科パノラマX線写真における左右差分像技術を用いた上顎洞の異常自動検出法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 武史，田上元基，森進太郎，金田 隆，勝又明敏，周 向栄，村松千左子，藤田広志
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌D 巻: J96-D (4) ページ: 885-891
  • NAID: 110009596336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic localization of solid organs on 3D CT images by a collaborative majority voting decision based on ensemble learning (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, S.Wang, H.Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 雑誌名: Computerized Medical Imaging and Graphics 巻: Vol.36, No.4 号: 4 ページ: 304-313
  • DOI: 10.1016/j.compmedimag.2011.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic organ segmentation on torso CT images by using content-based image retrieval (2012)
  • 著者名/発表者名: Xiangrong Zhou, Atsuto Watanabe, Xinxin Zhou, Takeshi Hara,Ryujiro Yokoyama, Masayuki Kanematsu, Hiroshi Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE Medical Imaging 巻: 8314 ページ: 83143E-83143E
  • DOI: 10.1117/12.912359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated segmentation of psoas major muscle in X-ray CT images by use of a shape model : Preliminary study (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, H.Fujita
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 5 号: 1 ページ: 5-14
  • DOI: 10.1007/s12194-011-0127-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] An application of the texton learning model via sparse representation on pulmonary emphysema classification (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Zhang, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Fujita
  • 雑誌名: Proc.of SPIE medical imaging 巻: 8315 ページ: 831534-831534
  • DOI: 10.1117/12.912454
• [雑誌論文] Automated scheme for measuring mandibular cortical thickness on dental panoramic radiographs for osteoporosis screening (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto, T.Hayashi, T.Hara, A.Katsumata, C.Muramatsu, X.Zhou, Y.Iida, M.Matsuoka, K.Katagi, H.Fujita
  • 雑誌名: Proc.of SPIE medical imaging 巻: 8315 ページ: 83152L-83152L
  • DOI: 10.1117/12.912309
• [雑誌論文] A new screening pathway for identifying asymptomatic patients using dental panoramic radiographs (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Hayashi, T.Matsumoto, T.Sawagashira, M.Tagami, A.Katsumata, Y.Hayashi, C.Muramatsu, X.Zhou, Y.Iida, M.Matsuoka, K.Katagi, H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE Medical Imaging 巻: 8315 ページ: 83152K-83152K
  • DOI: 10.1117/12.911791
• [雑誌論文] User-friendly tools on hand-held devices for observer performance study (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto, T.Hara, J.Shiraishi, H.Abe, X.Zhou, H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE Medical Imaging 巻: 8318 ページ: 83181J-83181J
  • DOI: 10.1117/12.912307
• [雑誌論文] A fast and fully automatic method for cerebrovascular segmentation on time-of-flight (TOF) MRA image (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Gao, Y.Uchiyama, X.Zhou, T.Hara, T.Asano, H.Fujita
  • 雑誌名: Journal of Digital Imaging 巻: 24 号: 4 ページ: 609-625
  • DOI: 10.1007/s10278-010-9326-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated segmentation of recuts abdominis muscle using shape model in X-ray CT images (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, H.Fujita
  • 雑誌名: Proc.of the 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 巻: 1 ページ: 7993-7996
  • DOI: 10.1109/iembs.2011.6091971
  • 査読あり
• [学会発表] A universal approach for automatic organ segmentations on 3D CT images based on organ localization and 3D grabcut (2014)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, K.Ito, X.Zhou, T.Hara, R.Yokoyam, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 学会等名: Proc. of SPIE Medical Imaging 2014 : Computer-Aided Diagnosis
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] 臓器位置検出とGrabCutによる3次元CT画像からの複数臓器領域の自動検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤隆晃，周 向栄，原 武史，姜 慧研，横山龍二郎，陳 華岳，兼松雅之，星 博昭，藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会 医用画像研究会
  • 発表場所: 沖縄県 那覇市
• [学会発表] 機械学習に基づく大規模なCTデータベースからの複数臓器位置の自動検出と性能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守田翔一，周 向栄，陳 華岳，原 武史，姜 慧研，横山龍二郎，兼松雅之，星 博昭，藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会 医用画像研究会
  • 発表場所: 沖縄県 那覇市
• [学会発表] Automatic organ localizations on 3D CT images by using majority-voting of multiple 2D detections based on local binary patterns and Haar-like features (2013)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, A.Yamaguti, X.Zhou, T.Hara, R.Yokoyam, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 学会等名: Proc. of SPIE Medical Imaging 2013 : Computer-Aided Diagnosis
  • 発表場所: Orlando, USA
• [学会発表] Automatic Multi-organ Localizations on 3D CT Images by Using Machine-learning Approach Based on a Large Dataset (2013)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, H.Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 学会等名: The Radiological Society of North America (RSNA2013)
  • 発表場所: Chicago, US
• [学会発表] CT画像における体幹部の解剖学的構造のデータベース構築法に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口昌太郎, 周 向栄, 陳 華岳, 原 武史, 姜 慧研, 横山龍二郎, 兼松雅之, 星 博昭, 藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会技術報告
  • 発表場所: 那覇
• [学会発表] 皮下脂肪領域の除去によるCT画像の仮想展開と腹直筋領域の自動認識 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神谷直希, 村松千左子, 周 向栄, 陳 華岳, 原 武史, 星 博昭, 藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会技術報告
  • 発表場所: 那覇
• [学会発表] モルフォロジー演算を用いた歯科パノラマX線写真上の頸動脈石灰化の自動検出法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤頭 毅, 原 武史, 勝又明敏, 村松千左子, 周 向栄, 飯田幸弘, 脇阪 孝, 松岡正登, 藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 発表場所: 那覇
• [学会発表] A01-3 Model Construction for Computational Anatomy: Progress Overview FY2012 (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Fujita, T.Hara, X.Zhou, C.Muramatsu, N.Kamiya, M.Zhang, D.Fukuoka, Y.Hatanaka, T.Matsubara, A.Teramoto, Y.Uchiyama, H.Chen, and H.Hoshi
  • 学会等名: Proc. of the Fourth International Symposium on the Project “Computational Anatomy
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] Automatic organ segmentation on torso CT images by using content-based image retrieval (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, A.Watanabe, X.Zhou, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, and H.Fujita
  • 学会等名: Proc. of SPIE Medical Imaging
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] 二肢強制選択法によるステレオシンチグラムにおける集積位置の距離弁別能の測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原 武史，山崎雄章，片渕哲朗，小林龍徳，松迫正樹，村松千左子，周 向栄，藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会技術研究報告
  • 発表場所: 山口大学
• [学会発表] Automatic organs segmentation from non-contrast CT images by using content-based image retrieval (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Watanabe, X.Zhou, H. Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Probabilistic atlas construction and performance evaluation of multiple organs in X-ray torso CT Images (2012)
  • 著者名/発表者名: J.Sawada, T.Hayashi, X.Zhou, H.Chen, T.Hara, H.Jiang, R. Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Construction of the statistical shape models and its performance evaluation for the 3D torso organs using the MDL method (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Yamaguchi, X.Zhou, R.Xu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H. Hoshi, S.Kido, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Improvement of MDL method by adaptive sampling on spherical parameter space (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Xu, X.Zhou, Y.Hirano, R.Tachibana, S.Kido, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Analysis of temporal changes and anatomical Standardized Uptake Value model on torso FDG-PET scans (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, Y.Shimizu, T.Hara, T.Kobayashi, X.Zhou, S.Ito, T.Katafuchi, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Evaluation of anatomical registration method for torso FDG-PET scans (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Shimizu, T.Suzuki, T.Kobayashi, T.Hara, X.Zhou, S.Itoh, S. Kumita, K.Ishihara, T.Katafuchi, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Osteoporosis screening by use of automated scheme for measuring mandibular cortical thickness on dental panoramic radiographs (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto, T.Hayashi, T.Hara, A.Katsumata, C.Muramatsu, X.Zhou, Y.Iida, M.Matsuoka, K.Katagi, E.Ariji, S.Mori, T.Kaneda, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Development of automated analysis for early signs of cerebral infarctions on head X-ray CT images in emergency medical care (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Oshima, T.Hara, X.Zhou, K.Sakashita, C.Muramatsu, H.Fujita
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Automatic method for measuring mandibular cortical thickness by using active contour model on dental panoramic radiographs (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumto, T.Hayashi, T.hara, A.Katsumata, C.Muramatsu, X.Zhou, Y.Iida, M.Matsuoka, K.Katagi, E.Ariji, S.Mori, T.Kaneda, H.Fujita
  • 学会等名: 医用画像研究会
  • 発表場所: 北海道
• [学会発表] Automatic Organ Localization in X-ray Torso CT Images Using Machine-learning Approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiangrong Zhou, Takeshi Hara , Huayue Chen, Ryujiro Yokoyama, Masayuki Kanematsu, Hiroshi Fujita
  • 学会等名: 第97回北米放射線学会
  • 発表場所: シカゴ，アメリカ
• [学会発表] Quantitative Staging the Hepatic Fibrosis: Computer-aided Diagnosis by Shape, Texture, Volume, and Elasticity Analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Xuejun Zhang, Satoshi Goshima, Xiangrong Zhou, Takeshi. Hara , Masayuki Kanematsu, Hiroshi Fujita
  • 学会等名: 第97回北米放射線学会
  • 発表場所: シカゴ，アメリカ
• [学会発表] Methodology of Statistical Image Analysis by Using Normal Cases for Torso FDG-PET Images (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ito, Takeshi Hara, Tetsuro Katafuchi, Takuya Matsumoto, Tokifumi Suzuki, Tatsunori Kobayashi, Xiangrong Zhou, Hiroshi Fujita
  • 学会等名: 第97回北米放射線学会
  • 発表場所: シカゴ，アメリカ
• [学会発表] Effect of Screening for Systemic Diseases Using Panoramic Radiographs: The New Role of Preventive Care in Dentistry (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, T. Hayashi, T. Sawagashira, T. Matsumoto, T. Hara, A. Katsumata, Y. Hayashi, M. Tagami, C. Muramatsu, X. Zhou, Y. Iida, M. Matsuoka, K. Katagi
  • 学会等名: 第97回北米放射線学会
  • 発表場所: シカゴ，アメリカ
• [図書] Computational Intelligence in Biomedical Imaging, ed. by K.Suzuki (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Hayashi, H.Chen, K.Miyamoto, X.Zhou, T.Hara, and H.Fujita
  • 総ページ数: 25
  • 出版者: Springer, New York
• [図書] Automatic organ localization on X-ray CT images by using ensemble-learning techniques, in Machine Learning in Computer-Aided Diagnosis : Medical Imaging Intelligence and Analysis, ed. by K.Suzuki (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou and H.Fujita
  • 総ページ数: 500
  • 出版者: IGI Global, USA
• [図書] 医用画像ハンドブック, 2.3.4 距離変換 (2012)
  • 著者名/発表者名: 周向栄(分担執筆)
  • 総ページ数: 1571
  • 出版者: 日本医用画像工学会, 東京
• [図書] Automatic organ localization on X-ray CT images by using ensemble-learning techniques, Chapter 19 in Machine Learning in Computer-Aided Diagnosis: Medical Imaging Intelligence and Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Xiangrong Zhou, Hiroshi Fujita
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: IGI Global
• [図書] Sophisticated Imaging Technology in the Assessment of Osteoporosis Risk, Chapter 10 in Osteoporosis (2012)
  • 著者名/発表者名: Huayue Chen, Tatsuro Hayashi, Xiangrong Zhou, Hiroshi Fujita, Minoru Onozuka, Kin-ya Kubo
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: InTech
• [備考]
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp
• [備考] 岐阜大学藤田研究室
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp/publication/index.html
• [備考] 藤田研究室
• [備考] http//www.fjt.info.gifu-u.ac.jp