多元計算解剖モデルを利用した臓器・組織機能診断支援システム

2018 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多元化と高度知能化診断・治療への展開
• 研究課題/領域番号: 26108005
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 藤田 廣志 岐阜大学, 工学部, 特任教授・名誉教授 (10124033)
• 研究分担者: 原 武史 岐阜大学, 工学部, 准教授 (10283285) ; 周 向栄 岐阜大学, 工学部, 助教 (00359738)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: 多元計算解剖学 / 機能画像解析 / 計算機支援診断 / 知能機械 / 医用画像

研究実績の概要

1．核医学画像診断支援システム：1）体幹部FDG-PET/CTにおける腫瘍の定量解析では，解剖構造の標準化に用いるランドマークのセッティング手法として，臓器の表面を用いた手法を提案した．従来のバウンディングボックスを用いた手法と比べ，偽陽性の平均体積領域は17%減少し，感度は69%から77%に改善された．2）PET/CTにおける肺結節の検出手法の開発では，深層学習（DL)を用いたPETデータとCTデータのアンサンブル手法により，93%の偽陽性候補の削減に成功した．
2．形態解析基礎研究：臓器別の機能解析のためにPET/CTの位置合わせ手法を提案し，教師なしDL技術を用いた結果，CTとPET画像間の正規化相互相関値と相互情報量はそれぞれ0.58，2.34となり，従来手法より処理効率と精度が向上した．
3．筋機能解析のための筋骨格認識：形状モデルを用いた深層筋の自動認識手法の成功により，ALSケースにおける四肢の解析が可能となった．脊柱起立筋の自動認識では，筋束の付着位置の認識にDLを用いた手法や筋束モデルによる筋群の大域分類手法を提案した．
4．CT画像におけるDLを用いた肺結節の良悪性鑑別システムにおいて，学習症例数不足を補うため，敵対的生成ネットワークを用いたデータ水増し法により，鑑別精度の改善に成功した．病理画像を対象とした肺結節の良悪性鑑別処理では，深層学習を用いることで87%の総合識別率を得た．SPECT/CT骨シンチ画像を用いた骨集積の解析システムでは，集積部位の良悪性を鑑別するための症例収集と特徴解析を行った．
5．その他：脳MR画像におけるラジオゲノミクス解析を実現し，軽度認知障害とアルツハイマー型認知症における脳の変性箇所と変性過程の違いがある可能性を提示した．乳房MRIのラジオミクス解析では，トリプルネガティブ乳がんの画像を用いた分類の可能性を提示した．

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ウェスタンオンタリオ大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: ウェスタンオンタリオ大学
• [国際共同研究] サウスカロライナ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: サウスカロライナ大学
• [国際共同研究] ベルン大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: ベルン大学
• [国際共同研究] 東北大学/広西大学/鄭州大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 東北大学/広西大学/鄭州大学
• [雑誌論文] Automated pulmonary nodule classification in computed tomography images using a deep convolutional neural network trained by generative adversarial networks (2019)
  • 著者名/発表者名: Y.Onishi, A.Teramoto, M.Tsujimoto, K.Saito, H.Toyama, K.Imaizumi, and H.Fujita
  • 雑誌名: BioMed Research International 巻: Article ID 6051939 ページ: 9 pages
  • DOI: 10.1155/2019/6051939
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Automated classification of pulmonary nodules through a retrospective analysis of conventional CT and two-phase PET images in patients undergoing biopsy (2019)
  • 著者名/発表者名: A.Teramoto, M.Tsujimoto, T.Inoue, T.Tsukamoto, K.Imaizumi, H.Toyama, K.Saito, and H.Fujita
  • 雑誌名: Asia Oceania Journal of Nuclear Medicine and Biology 巻: 7 ページ: 29-37
  • DOI: 10.22038/AOJNMB.2018.12014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiogenomicsによるトリプルネガティブ乳癌の鑑別における特徴量の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 甲斐千遥，石丸真子，内山良一，白石順二，篠原範充，藤田広志
  • 雑誌名: 日本放射線技術学会雑誌 巻: 75 ページ: 24-31
  • DOI: 10.6009/jjrt.2019_JSRT_75.1.24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Image retrieval of breast masses on ultrasound images (2019)
  • 著者名/発表者名: C.Muramatsu, S.Higuchi, T.Morita, M.Oiwa,T .Kawasaki, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE, Medical Imaging 2019: Ultrasonic Imaging and Tomography 巻: 10955 ページ: 095517-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2513663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic anatomy partitioning of the torso region on CT images by using a deep convolutional network with majority voting (2019)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, T.Kojima, S.Wang, X.Zhou, T.Hara, T.Nozaki, M.Matsusako, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE, Medical Imaging 2019: Computer-Aided Diagnosis 巻: 10950 ページ: 109500Z-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2512651
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Learning 3D non-rigid deformation based on an unsupervised deep learning for PET/CT image registration (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Yu, X.Zhou, H.Jiang, H.Kang, Z.Wang, T.Hara, and H.Fujita
  • 雑誌名: Proc. SPIE, Medical Imaging 2019: Biomedical Applications in Molecular, Structural, and Functional Imaging 巻: 10953 ページ: 109531X-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2512698
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Basic study on the automated detection method of skull fracture in head CT images using surface selective black-hat transform (2018)
  • 著者名/発表者名: A.Yamada, A.Teramoto, K.Kudo, T.Otsuka, H.Anno, and H.Fujita
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Health Informatics 巻: 8 ページ: 1069-1076
  • DOI: 10.1166/jmihi.2018.2410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated microaneurysm detection in retinal fundus images based on the combination of three detectors (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Hatanaka, T.Inoue, K.Ogasawara, S.Okumura, C.Muramatsu, and H.Fujita
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Health Informatics 巻: 8 ページ: 1096-1102
  • DOI: 10.1166/jmihi.2018.2419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-aided diagnosis with radiogenomics: Analysis of the relationship between genotype and morphological changes in the brain magnetic resonance images (2018)
  • 著者名/発表者名: C.Kai, Y.Uchiyama, J.Shiraishi, H.Fujita, and K.Doi
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 11 ページ: 265-273
  • DOI: 10.1007/s12194-018-0462-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 畳み込みニューラルネットワークを用いた眼底画像における毛細血管瘤の自動検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮下充浩，畑中裕司，小郷原一智，村松千左子, 砂山 渡, 藤田広志
  • 雑誌名: Medical Imaging Technology 巻: 36 ページ: 189-195
  • DOI: 10.11409/mit.36.189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fully automatic segmentation of paraspinal muscles from 3D torso CT images via multi-scale iterative random forest classifications (2018)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, J.Li, M.Kume, H.Fujita, D.Shen, and G.Zheng
  • 雑誌名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 巻: 13 ページ: 1697-1706
  • DOI: 10.1007/s11548-018-1852-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deep-learning classification using convolutional neural network for evaluation of maxillary sinusitis on panoramic radiography (2018)
  • 著者名/発表者名: M.Murata, Y. Ariji, Y.Ohashi, T.Kawai, M.Fukuda, T.Funakoshi, Y.Kise, M.Nozawa, A.Katsumata, H.Fujita, and E.Ariji
  • 雑誌名: Oral Radiology 巻: 2018 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s11282-018-0363-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 正常老化による脳萎縮の定量化：年代別MR画像の主成分分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 甲斐千遥，内山良一，白石順二,藤田広志
  • 雑誌名: 日本放射線技術学会雑誌 巻: 74 ページ: 1389-1395
  • DOI: 10.6009/jjrt.2018_JSRT_74.12.1389
  • 査読あり
• [学会発表] Initial study on the classification of amyotrophic diseases using texture analysis and deep learning in whole-body CT images (2019)
  • 著者名/発表者名: N.Kamiya, A.Oshima, E.Asano, X.Zhou, M.Yamada, H.Kato, C.Muramatsu, T.Hara, T.Miyoshi, M.Matsuo, and H.Fujita
  • 学会等名: The Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology & International Forum on Medical Imaging in Asia
  • 国際学会
• [学会発表] Simulated Nodule Generation for Improving Computerized Classification of Lung Nodules in CT (2019)
  • 著者名/発表者名: C.Murmatsu, T.Goto, M.Nishio, M.Yakami and H.Fujita
  • 学会等名: The Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology & International Forum on Medical Imaging in Asia
  • 国際学会
• [学会発表] Automated detection of abnormal tumors on FDG-PET/CT images based on anatomical standardization using organ segmentations by deep learning (2019)
  • 著者名/発表者名: T.Hara, M.Haga, X.Zhou, M.Matsusako, and H.Fujita
  • 学会等名: The Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology & International Forum on Medical Imaging in Asia
  • 国際学会
• [学会発表] 体幹部CT画像における脊柱起立筋の付着領域と筋束特徴を用いた筋束走行の表現手法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久米正矩，神谷直希，周 向栄，加藤博基，東 華岳，村松千左子，原 武史，三好利治，松尾政之，藤田広志
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
• [学会発表] 深層学習を用いた3次元CT画像からの多臓器位置検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小島拓也，周 向栄，原 武史，藤田広志
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
• [学会発表] 深層学習を利用したマンモグラムと乳腺超音波画像の腫瘤陰影の類似画像検索の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 樋口峻市，村松千左子，藤田広志，大岩幹直，森田孝子
  • 学会等名: 医用画像情報学会平成30年度春季(第183回)大会
• [学会発表] 3D-DeepCNNを用いたCT 画像からの多臓器の自動抽出手順の性能評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 凱，周 向栄，原 武史，藤田広志
  • 学会等名: 医用画像情報学会平成30年度春季(第183回)大会
• [学会発表] ＡＩ(人工知能）新時代における医用画像支援診断の新潮流 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤田広志
  • 学会等名: 第36回Radiology Forum特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Deep-learning based AI applications to dental radiography analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Fujita
  • 学会等名: 2nd European Congress on Dentistry and Oral Health-2019
  • 国際学会
• [学会発表] Image retrieval of breast masses on ultrasound images (2019)
  • 著者名/発表者名: C.Muramatsu, S.Higuchi, T.Morita, M.Oiwa,T .Kawasaki, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic anatomy partitioning of the torso region on CT images by using a deep convolutional network with majority voting (2019)
  • 著者名/発表者名: X.Zhou, T.Kojima, S.Wang, X.Zhou, T.Hara, T.Nozaki, M.Matsusako, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Learning 3D non-rigid deformation based on an unsupervised deep learning for PET/CT image registration (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Yu, X.Zhou, H.Jiang, H.Kang, Z.Wang, T.Hara, and H.Fujita
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] A02-3 Function integrated diagnostic assistance based on multidisciplinary computational anatomy models - Progress Overview FY2018 - (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Fujita, T.Hara, X.Zhou, K.Azuma, D.Fukuoka, Y.Hatanaka, N.Kamiya, T.Katafuchi, T.Matsubara, M.Matsuo, T.Miyati, C.Muramatsu, A.Teramoto, and Y.Uchiyama
  • 学会等名: The Fifth International Symposium on the Project “Multidisciplinary Computational Anatomy”
  • 国際学会
• [学会発表] Automated classification and segmentation of malignant pulmonary cells in the cytological image (2018)
  • 著者名/発表者名: A.Teramoto, A.Yamada, Y.Kiriyama, T.Tsukamoto, Y.Ke, Z.Ling, K.Saito, and H.Fujita
  • 学会等名: 4th Digital Pathology Congress: Asia Pacific
  • 国際学会
• [学会発表] 第３次ＡＩブーム時代におけるコンピュータ支援診断/検出(ＣＡＤ)の現状と将来 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田広志
  • 学会等名: 第72回 NPO 法人日本口腔科学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 全身CT画像における3Dテクスチャ解析による萎縮を伴う筋疾患の上肢・下肢組織別画像特徴解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 淺野瑛里香，神谷直希，周 向栄，山田 恵，加藤博基，村松千左子，原 武史，三好利治，松尾政之，藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [学会発表] 脳SPECT像と脳MR像の画像融合及び2D-FCNによる領域分割を用いたドパミントランスポーターイメージングの定量解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横井翔伍，原 武史，片渕哲朗，松迫正樹，周 向栄，藤田広志
  • 学会等名: 第2回人工知能応用医用画像研究会
• [学会発表] AI新時代における医用画像支援診断の新潮流 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田広志
  • 学会等名: 電子情報通信学会東海支部第２回一般講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Fully automatic segmentation of paraspinal muscles from 3D torso CT images via multi-scale iterative random forest classifications (2018)
  • 著者名/発表者名: G.Zheng, N.Kamiya, J.Li, M.Kume, H.Fujita, D.Shen
  • 学会等名: CARS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Automated classification of pulmonary nodule in CT images: Development of analysis method using multi DCNNs (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Onishi, A.Teramoto, A.Yamada, M.Tsujimoto, T.Inoue, K.Imaizumi, H.Toyama, K.Saito, and H.Fujita
  • 学会等名: the 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'18)
  • 国際学会
• [学会発表] Current Status and Future of Computer-Aided Diagnosis (CAD) in Clinical Imaging in the New Era of Artificial Intelligence (AI) (2018)
  • 著者名/発表者名: H.Fujita
  • 学会等名: 2018 3rd International Conference on Biomedical Signal and Image Processing (ICBIP 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 深層畳み込みニューラルネットワークを用いた肺細胞診画像の良悪性鑑別 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺本篤司，山田あゆみ，桐山諭和，塚本徹哉，今泉和良，Yan Ke, Zhang Ling, Ronald M.Summers，齋藤邦明，藤田広志
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2018
• [学会発表] Morphological classification of the cortical bone layer using deep learning in panoramic radiography (2018)
  • 著者名/発表者名: W.Nishiyama, Y.Yanashita, C.Muramatsu, T.Hara, H.Fujita, and A.Katsumata
  • 学会等名: The Radiological Society of North America
  • 国際学会
• [学会発表] 医用画像診断におけるAI (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤田広志
  • 学会等名: デザインガイヤ2018（主催：電子情報通信学会 VLD/CPSY/DC/RECONF/ICD/CPM/IE研究会，情報処理学会 SLDM/ARC/EMB研究会）
  • 招待講演
• [備考] 岐阜大学藤田研究室
  • URL: http://www.fjt.info.gifu-u.ac.jp/
• [備考] 多元計算解剖学
  • URL: http://wiki.tagen-compana.org/mediawiki/index.php/Main_Page