メタ情報の自動付与に基づくCT画像データベースの高度化

• 研究課題/領域番号: 26330134
• 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: マルチメディア・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, 大学院医学系研究科, 助教 (00359738)
• 研究協力者: 藤田 廣志 ; 東 華岳 ; 加藤 博基 ; WANG Song
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: データベースシステム / 医用画像処理 / 解剖学的構造の自動認識 / データベース / 医用画像 / 解剖構造 / 深層学習 / 計算機支援診断 / 手術計画支援 / ３Dプリンタ / 機械学習 / 3D Printing / 体幹部CT画像 / 臓器の位置検出

研究成果の概要

本研究では，３次元CT画像を大量に収集し，画像内の解剖学的構造と局所的画像表現をメタ情報として体系化した．これらの情報に基づいて機械学習のアプローチで画像から解剖構造を自動的に認識・抽出する手順を開発した．自動抽出手順をデータベースと連動して，得られたメタ情報を自動的にデータベースに登録する機能を実現した．構築したデータベースを予防医療のための乳がんと椎体骨折のリスク評価，子宮筋腫手術のための患者固有な模型作り（3D-printing）に応用した．よって，本研究の目的である「解剖構造と画像表現に関するメタ情報の自動付与によるCT画像データベースの高度化」を概ね達成した．

研究成果

• [国際共同研究] University of South Carolina(米国)
• [国際共同研究] University of Western Ontario London(Canada)
• [国際共同研究] University of Western Ontario(カナダ)
• [雑誌論文] Evaluation of pre-surgical models for uterine surgery by use of three-dimensional printing and mold casting (2017)
  • 著者名/発表者名: Sayed Ahmad Zikri Sayed Aluwee, Xiangrong Zhou. Hiroki KATO, Hiroshi MAKINO, Chisako MURAMATSU, Takeshi HARA, Masayuki MATSUO, Hiroshi FUJITA
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: - 号: 3 ページ: 279-285
  • DOI: 10.1007/s12194-017-0397-2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Normal model construction for statistical image analysis of torso FDG-PET images based on anatomical standardization by CT images from FDG-PET/CT devices (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, T. Hara, X. Zhou, T. Katafuchi, M. Kato, S. Ito, K. Ishihara, S. Mumita, and H. Fujita
  • 雑誌名: Int J. CARS 巻: - 号: 5 ページ: 777-787
  • DOI: 10.1007/s11548-017-1526-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] First trial and evaluation of anatomical structure segmentations in 3D CT images based only on deep learning (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou, T. Ito, R. Takayama, S. Wang, T. Hara, and H. Fujita
  • 雑誌名: Medical Image and Information Sciences 巻: 33 ページ: 69-74
  • NAID: 130005249491
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Classification of teeth in cone-beam CT using deep convolutional neural network (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Miki, C.Muramatsu, T.Hayashi, X.Zhou, T.Hara, A.Katsumata, and H.Fujita
  • 雑誌名: Computers in Biology and Medicine 巻: 80 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2016.11.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic resonance imaging of uterine fibroids: A preliminary investigation into the usefulness of 3D-rendered images for surgical planning (2015)
  • 著者名/発表者名: S. A. Z. B. S.Aluwee, H.Kato, X.Zhou, T.Hara, H.Fujita, M.Kanematsu, T.Furui, R.Yano, N.Miyai, and K.Morishige
  • 雑誌名: SpringerPlus 巻: 4 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1186/s40064-015-1170-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 歯科パノラマX線写真における上顎洞炎の検出手法の高度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三木勇磨, 原 武史, 村松千左子, 林 達郎, 勝又明敏, 周 向栄, 藤田広志
  • 雑誌名: 医用画像情報学会雑誌 巻: 32 号: 4 ページ: 77-80
  • DOI: 10.11318/mii.32.77
  • NAID: 130005116556
  • ISSN: 0910-1543, 1880-4977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative analysis of torso FDG-PET scans by using anatomical standardization of normal cases from thorough physical examinations (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Hara, T.Kobayashi, S.Ito, X.Zhou, T.Katafuchi, and H.Fujita
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 10 号: 5 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0125713
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Blind image quality assessment using the joint statistics of generalized local binary pattern (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Zhang, C.Muramatsu, X.Zhou, T.Hara, and H.Fujita
  • 雑誌名: IEEE Signal Processing Letters 巻: 22 号: 2 ページ: 207-210
  • DOI: 10.1109/lsp.2014.2326399
  • 査読あり
• [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] 位置特徴量の導入と特徴量選択による頸動脈石灰化の自動検出法の改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 龍，村松千左子，原 武史，林 達郎，勝又明敏，周 向栄，藤田広志
  • 雑誌名: 日本放射線技術学会雑誌 巻: 70 ページ: 526-533
  • NAID: 130004486929
  • 査読あり
• [学会発表] Image segmentation only based on deep learning (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou
  • 学会等名: 第73回日本放射線技術学会総会学術大会
  • 発表場所: 横浜市，日本
  • 年月日: 2017-04-13
  • 招待講演
• [学会発表] Automated segmentation of 3D anatomical structures on CT images by using a deep convolutional network based on end-to-end learning approach (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou, R. Takayama, S. Wang, T. Hara, and H. Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2017
  • 発表場所: Orlando, FL, USA
  • 年月日: 2017-02-12
  • 国際学会
• [学会発表] Automated assessment of breast tissue density in non-contrast 3D CT images without image segmentation based on a deep CNN (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou, T. Kano, S. Li, Xin. Zhou, T. Hara, R.Yokoyama, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2017
  • 発表場所: Orlando, FL, USA
  • 年月日: 2017-02-12
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional CT image segmentation by combining 2D fully convolutional network with 3D majority voting (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou, T. Ito, R. Takayama, S. Wang, T. Hara, and H. Fujita
  • 学会等名: 2nd Workshop on Deep Learning in Medical Image Analysis, MICCAI 2016
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Elastic organ models by using 3D printed mold from MR images (2016)
  • 著者名/発表者名: S. A. Z. B. S.Aluwee, X.Zhou, H.Kato, T.Hara, H.Fujita, M.Kanematsu, T.Furui, R.Yano, N.Miyai, and K.Morishige
  • 学会等名: JSRT2016
  • 発表場所: Pacifico-Yokohama, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-04-14
• [学会発表] Automatic quantification of mammary glands on non-contrast X-ray CT by using a novel segmentation approach (2016)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, T.Kano, Y.Cai, S.Li, X.Zhou, T.Hara, R.Yokoyama, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2016: Computer-Aided Diagnosis
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Three modality image registration of brain SPECT/CT and MR images for quantitative analysis of dopamine transporter imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamaguchi, Y.Takeda, T.Hara, X.Zhou, M.Matsusako, Y.Tanaka, K.Hosoya, T.Nihei, T.Katafuchi, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2016: Biomedical Applications in Molecular, Structural, and Functional Imaging
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Automated recognition of the iliac muscle and modeling of muscle fiber direction in torso CT images (2016)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, X.Zhou, K.Azuma, C.Muramatsu, T.Hara, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2016: Computer-Aided Diagnosis
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic segmentation of anatomical structures in 3D CT images based only on deep learning (2016)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou
  • 学会等名: 第18回医用画像認知学会
  • 発表場所: 熊本市，日本
• [学会発表] Efficient investigation of surgery planning of uterine fibroid removal by using 2D MR images, 3D advanced visualization and physical models from 3D printing (2015)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, S. A. Z. B. S.Aluwee, H.Kato, T.Hara, H.Fujita, M.Kanematsu, T.Furui, R.Yano, N.Miyai, and K.Morishige
  • 学会等名: RSNA2015
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic anatomy partitioning of the torso region on CT images by using multiple organ localizations with a group-wise calibration technique (2015)
  • 著者名/発表者名: Xiangrong Zhou, Syoichi Morita, Xinxin Zhou, Huayue Chen, Takeshi Hara, Ryujiro Yokoyama, Masayuki Kanematsu, Hiroaki Hoshi, Hiroshi Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2015: Computer-Aided Diagnosis
  • 発表場所: Orlando, FL, USA
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-26
• [学会発表] A02-3 Function integrated diagnostic assistance based on multidisciplinary computational anatomy : Plan of five years and progress overview FY2014 (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Fujita, T.Hara, X.Zhou, H.Chen, D.Fukuoka, N.Kamiya, M.Kanematsu, T.Katafuchi, C.Muramatsu, A.Teramoto, and Y.Uchiyama
  • 学会等名: the First International Symposium on the Project Multidisciplinary Computational Anatomy
  • 発表場所: 福岡，日本
  • 年月日: 2015-02-15
• [学会発表] Automatic Partitioning Torso CT Images based on Anatomical Definition and its Performance Evaluation by using a Large Dataset (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Zhou, S Morita; T Hara, R Yokoyama; H Chen; M Kanematsu, H. Fujitsu
  • 学会等名: RSNA 2014（第100回北米放射線学会）
  • 発表場所: Chicago, IL, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Does the Background Removal Tool used on Nature Pictures Work Well for Organ Segmentations on 3D CT Images? (2014)
  • 著者名/発表者名: X Zhou, T Ito; T Hara, R Yokoyama; H Chen; M Kanematsu, H.Fujita
  • 学会等名: RSNA 2014（第100回北米放射線学会）
  • 発表場所: Chicago, IL, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Model Construction for Computational Anatomy: Progress Overview FY2009-FY2013 (2014)
  • 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: Fifth International Symposium on the Project Computational Anatomy
  • 発表場所: 東京，日本
  • 年月日: 2014-08-05
• [図書] Computational Intelligence in Biomedical Imaging (Chapter 7: Computer-aided image analysis for vertebral anatomy on X-ray CT images) (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: 397
  • 出版者: Springer
• [備考] 公刊物目録
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp/publication/index.html
• [備考] 公刊物目録
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp/publication/pub.html#---2016---
• [備考] 公刊物目録
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp/publication/