計算解剖モデルに基づくオートプシー・イメージング支援

2013 年度 実績報告書

• 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: 21103007
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 清水 昭伸 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80262880)
• 研究分担者: 山本 正二 独立行政法人放射線医学総合研究所, 重粒子医科学センター, 医師 (40302567)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 計測工学 / 機械学習 / 計算機支援診断 / 統計数学 / オートプシー・イメージング / 画像診断 / 解剖学

研究概要

平成25年度の成果は以下のとおりである。
１。死亡時ＣＴ像からの臓器抽出処理の開発：スパースモデリングとマルチアトラス法に基づく臓器抽出処理を開発した。これは、肝臓とその周辺臓器や組織の部分画像を大量に蓄積したデータベースを用意し、それを用いて肝臓を近似表現する方法であり、従来法と比べ、特に形状が病気や死後変化などで変形した症例に対して効果があることが確認できた。実際の死亡時ＣＴ像を用いた評価実験により、昨年までのモデルやアトラスに基づく方法よりも、臓器の抽出精度が一層向上することを示した。
２。死亡時ＣＴ像からの骨折検出支援システムの開発：骨折検出支援システムの高度化のために、ディープラーニングに基づく判定アルゴリズムを導入した。具体的には、骨の断面像を入力して、骨折を含むか否かを判定するアルゴリズムを構築した。その結果、従来よりも、検出精度を一定に保ったままで、拾いすぎが半数程度削減できることが分かった。
上記は死体に関する画像処理の成果であるが、これらは従来の生体に対する画像処理が基本となり、それらを拡張しながら死体に応用している。そのため、生体に対する画像処理の研究も平行して進め、今年度は以下の成果が得られた。
１）複数臓器の統計的形状モデルの性能強化：昨年までの単臓器の成果を複数臓器に拡張して高度化を進めた。２）新しい統計的形状モデルを用いた臓器抽出処理の開発：新しく開発したモデルを組み込むことで画像からの臓器抽出精度の向上を達成した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Statistical Shape Model of a Liver for Autopsy Imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Saito, Akinobu Shimizu, Hidefumi Watanabe, Seiji Yamamoto, Shigeru Nawano and Hidefumi Kobatake
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: Volume 9, Issue 2 ページ: 269-281
  • DOI: 10.1007/s11548-013-0923-6
• [雑誌論文] A conditional statistical shape model with integrated error estimation of the conditions; application to liver segmentation in non-contrast CT images (2014)
  • 著者名/発表者名: Sho Tomoshige, Elco Oost, Akinobu Shimizu, Hidefumi Watanabe, Shigeru Nawano
  • 雑誌名: Medical Image Analysis 巻: vol.18 ページ: 130-143
  • DOI: 10.1016/j.media.2013.10.003
• [雑誌論文] An automated Segmentation Algorithm for CT Volumes of Livers with Atypical Shapes and Large Pathological Lesions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shun Umetsu, Akinobu Shimizu, Hidefumi Watanabe, Hidefumi Kobatake, Shigeru Nawano
  • 雑誌名: IEICE TRANSACTIONS on INF. & SYST., 巻: 97-D ページ: 951-963
  • DOI: DOI:10.1587/transinf.E97.D.951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ensemble learning based segmentation of metastatic liver tumours in contrast-enhanced computed tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shimizu, Takuya Narihira, Daisuke Furukawa, Hidefumi Kobatake, Shigeru Nawano, Kenji Shinozaki
  • 雑誌名: IEICE TRANSACTIONS on INF. & SYST. 巻: E96-D ページ: 864-868
  • DOI: DOI:10.1587/transinf.E96.D.864
  • 査読あり
• [学会発表] スパースモデリングに基づく確率アトラスの構築とセグメンテーションへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅津 駿，清水昭伸，渡部秀文，縄野 繁
  • 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、テンブス館
  • 年月日: 20140126-20140126
• [学会発表] Relaxed conditional hierarchical statistical shape model of multiple organs (2013)
  • 著者名/発表者名: Reito Oshima, Atsushi Saito, Hidefumi Watanabe, Akinobu Shimizu, Shigeru Nawano
  • 学会等名: 1st International Workshop on BioImage Recognition
  • 発表場所: Himegin Hall, Matsuyama, Ehime, Japan
  • 年月日: 20131205-20131205
• [学会発表] A Statistical Shape Model for Multiple Organs Based on Synthesized-Based Learning (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Saito, Misaki Nakada, Elco Oost, Akinobu Shimizu, Hidefumi Watanabe, Shigeru Nawano
  • 学会等名: Workshop on Computational and Clinical Applications in Abdominal Imaging in conjunction with MICCAI2013
  • 発表場所: Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan
  • 年月日: 20130922-20130922
• [学会発表] ＣＴ画像のセグメンテーションの基礎と最新動向 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水昭伸
  • 学会等名: 第32回日本医用画像工学会大会
  • 発表場所: 東京都、江東区、産業技術総合研究所臨海副都心センター
  • 年月日: 20130801-20130801
  • 招待講演
• [学会発表] 3次元CT像上の大きな疾病を含む肝臓認識に関する検討, (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅津 駿，清水昭伸，渡部秀文，小畑秀文，縄野 繁
  • 学会等名: 電子情報通信学会 医用画像研究会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市、東北大学
  • 年月日: 20130719-20130719
• [学会発表] Computational Anatomy for Autopsy Imaging ; Technical developments - (2013)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shimizu
  • 学会等名: Workshop on Whole-Body Computational Anatomy and its Application to Computer Aided Diagnosis and Therapy, in conjunction with IEEE EMBC
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka, Japan.
  • 年月日: 20130703-20130703
• [学会発表] Automated liver segmentation from a CT volume of a cadaver using a statistical shape model (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Saito, Akinobu Shimizu, Hidefumi Watanabe, Seiji Yamamoto, Hidefumi Kobatake
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery, 27th International Congress and Exhibition
  • 発表場所: Heidelberg Convention Center, Heidelberg, Germany
  • 年月日: 20130628-20130628
• [学会発表] Computational Anatomy for Autopsy Imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shimizu
  • 学会等名: International Congress and Exhibition, Computer Assisted Radiology and Surgery, JICARS Special Session
  • 発表場所: Heidelberg Convention Center, Heidelberg, Germany
  • 年月日: 20130626-20130626
  • 招待講演
• [学会発表] 国内外の医用画像処理コンテストの動向 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水昭伸
  • 学会等名: 第5回次世代コンピュータ支援診断ソフトウェア臨床使用・評価プラットフォーム研究会
  • 発表場所: 東京都、文京区、東京大学附属病院
  • 年月日: 20130616-20130616
  • 招待講演
• [図書] Condition Relaxation in Conditional Statistical Shape Models In : Subspace Methods for Pattern Recognition in Intelligent Environment (Eds. Yen-Wie Chen, Lakhmi Jain) (2014)
  • 著者名/発表者名: Elco Oost, Sho Tomoshige, Akinobu Shimizu
  • 総ページ数: 199(pp.33-56)
  • 出版者: Springer-Verlag, Berlin, Germany