計算解剖学の基盤技術

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 医用画像に基づく計算解剖学の創成と診断・治療支援の高度化
• 研究課題/領域番号: 21103003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 嘉伸 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70243219)
• 研究分担者: 中本 将彦 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00380634) ; 山崎 隆治 大阪大学, 臨床医工学融合研究教育センター, 特任准教授 (40432546) ; 多田 幸生 神戸大学, 工学系研究科, 教授 (70135812) ; 堀 雅敏 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00346206) ; 富山 憲幸 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (50294070) ; 菅野 伸彦 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (70273620) ; 菅本 一臣 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (40294061)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 医用画像 / 統計形状モデル / 確率アトラス / ＣＴ画像 / セグメンテーション / 部分最小二乗回帰 / 臨床意思決定支援 / ベイズ定理

研究概要

多数個体の臓器形状データを統計解析することにより、臓器形態・位置とそれらの臓器間関係の個体差を表現する計算解剖モデルを構築し、このモデルを事前確率分布としてベイズ推定と組み合わせた臓器領域自動認識法を開発した。腹部と股関節のＣＴ画像からの臓器・筋骨格領域認識に適用し、計算解剖モデルに埋め込まれた臓器間関係の利用により、認識精度が有意に向上することを確認した。臓器形状に加えて診断・治療情報を含む多症例データの統計解析を組み込んだ計算解剖モデル（計算症例モデル）を構築し、ベイズ推定・機械学習と組み合わせることにより、肝線維化自動診断、人工股関節自動手術計画立案を高精度に行えることを確かめた。

研究成果

• [雑誌論文] A survey on statistical modeling and machine learning approaches to computer assisted medical intervention: Intraoperative anatomy modeling and optimization of interventional procedures (2013)
  • 著者名/発表者名: Morooka KI, Nakamoto M, Sato Y
  • 雑誌名: IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems 巻: 96(4) ページ: 784-797
  • URL: http://search.ieice.org/bin/summary.php?id=e96-d_4_784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated preoperative planning of femoral stem in total hip arthroplasty from 3D CT data: Atlas-based approach and comparative study (2012)
  • 著者名/発表者名: Otomaru I, Nakamoto M, Kagiyama Y, Takao M, Sugano N, Tomiyama N, Tada Y, Sato Y
  • 雑誌名: Medical Image Analysis 巻: 16(2) ページ: 415-26
  • DOI: 10.1016/j.media.2011.10.005.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 統計盤解剖学的座標系の自動設定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横田 太, 岡田 俊之, 高尾 正樹, 菅野伸彦, 多田 幸生, 富山 憲幸, 佐藤 嘉伸
  • 雑誌名: Medical Imaging Technology 巻: 30(1) ページ: 43-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Hessian-based filter for vascular segmentation of noisy hepatic CT scans (2012)
  • 著者名/発表者名: oruzan AH, Zoroofi RA, Sato Y, Hori M
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: 7(2) ページ: 199-205
  • DOI: 10.1007/s11548-011-0640-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical construction of a Japanese male liver phantom for internal radionuclide dosimetry (2010)
  • 著者名/発表者名: Mofrad FB, Zoroofi RA, Tehrani-Fard, Akhlaghpoor A, Hori M Chen Y-W, Sato Y
  • 雑誌名: Radiation Protection Dosimetry 巻: 14, 1(2) ページ: 140-148
  • DOI: 10.1093/rpd/ncq164.
  • 査読あり
• [学会発表] 撮影範囲未知CT 画像からの解剖学的ランドマークを用いたRandom Forest ベース空間的正規化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池 和馬, 岡田 俊之, 花岡 昇平, 増谷佳孝, 堀 雅敏, 富山憲幸, 佐藤嘉伸
  • 学会等名: 信学技報
  • 年月日: 2014-01-26
• [学会発表] Computational anatomy: Towards complete medical image understanding and clinical decision support from 3D medical images, Theme Keynote Speech (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato Y
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2013)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20130703-07
  • 招待講演
• [学会発表] Utilizing Disease-Specific Organ Shape Components for Disease Discrimination: Application to Discrimination of Chronic Liver Disease from CT Data, Lecture Notes in Computer Science 8149 (2013)
  • 著者名/発表者名: Mukherjee DP, Higashiura K, Okada T, Hori M, Chen Y-W, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: Proc. MICCAI 2013, Part I
  • 発表場所: Nagoya Japan
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Automated CT Segmentation of Diseased Hip Using Hierarchical and Conditional Statistical Shape Models, Lecture Notes in Computer Science 8150 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokota F, Okada T, Takao M, Sugano N, Tada Y, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: Proc. MICCAI 2013, Part II
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Abdominal Multi-organ CT Segmentation Using Organ Correlation Graph and Prediction-Based Shape and Location Priors, Lecture Notes in Computer Science 8151 (2013)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Linguraru MG, Hori M, Summers RM, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: Proc. MICCAI 2013, Part III
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Computational Anatomy: Towards complete medical image understanding (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato Y
  • 学会等名: International Forum of Medical Imaging in Asia 2012
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 20121116-17
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-organ segmentation in abdominal CT images (2012)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Linguraru MG, Hori M, Suzuki Y, Summers RM, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: 34th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20120800
• [学会発表] Automated muscle segmentation from 3D CT data of the hip using hierarchical multi-atlas method (2012)
  • 著者名/発表者名: Yokota F, Takaya M, Okada T, Takao M, Sugano N, Tada Y, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: Proc. 12th Annual Meeting of CAOS-International
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] Abdominal multi-organ segmentation of CT images based on hierarchical spatial modeling of organ interrelations, Lecture Notes in Computer Science 7029 (2012)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Linguraru M G, Yoshida Y, Hori M, Summers R M, Chen Y W, Tomiyama N, Sato Y
  • 学会等名: Proc. MICCAI 2011 Workshop on Abdominal Imaging, Computational and Clinical Applications
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] An automated 3D cup planning in total hip arthroplasty from a standard x-ray radiograph using atlas-based 2D-3D pelvis shape reconstruction (2011)
  • 著者名/発表者名: Otomaru I, Zheng G, Takao M, Sugano N, Tada Y, Tomiyama N, Nolte, L-P, Sato Y
  • 学会等名: Proc. 11th Annual Meeting of CAOS-International
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] "Expertise Modeling for Automated Planning of Acetabular Cup in Total Hip Arthroplasty Using Combined Bone and Implant Statistical Atlases", Lecture Notes in Computer Science 5761 (2009)
  • 著者名/発表者名: Otomaru I, Kobayashi K, Okada T, Nakamoto M, Kagiyama Y, Takao M, Sugano N, Tada Y, Sato Y
  • 学会等名: Proc. Twelfth International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI2009), Part I
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] "Automated Segmentation of the Femur and Pelvis from 3D CT Data of Diseased Hip Using Hierarchical Statistical Shape Model of Joint Structure", Lecture Notes in Computer Science 5762 (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokota F, Okada T, Takao M, Sugano N, Tada Y, Sato Y
  • 学会等名: Proc. Twelfth International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI2009), Part II
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 20090000