多元計算解剖学の画像診断における臨床展開

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: 26108009
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 木戸 尚治 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90314814)
• 研究分担者: 木村 浩彦 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (10242596) ; 法木 左近 福井大学, 学術研究院医学系部門, 准教授 (30228374) ; 稲井 邦博 福井大学, 学術研究院医学系部門, 准教授 (30313745) ; 間普 真吾 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70434321) ; 金 亨燮 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80295005) ; 平野 靖 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (90324459) ; 橘 理恵 大島商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90435462)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: 多元計算解剖 / 計算解剖 / 診断支援 / オートプシ-イメージング / データベース

研究実績の概要

研究成果としては，コンピュータ支援診断（CAD）システム開発に関して，びまん性肺疾患や肺結節やCT大腸内視鏡画像などに対するCADとして，ロバストな関心領域設定手法の開発や深層学習を用いたアルゴリズムの開発をおこなった．さらに深層学習では大量のアノテーション画像が必要であるので，その作成の放射線科医への負担を減らすためにコンピュータが自ら診断基準を設けて診断する教師なし学習やごく少数のラベル付きデータのみを用いる半教師あり学習の手法による画像データの水増しに関する手法を検討した．肺癌に対するCADとして経時差分画像を用いた肺癌の検出手法の開発や術後肺機能評価のための気流シミュレーションモデルの開発をおこなった．また，オートプシー・イメージング画像に対するCADとしてミニブタの経時撮影CT画像のテクスチャ情報を用いた死後経過時間推定アルゴリズムの開発をおこない，今後の人体への応用の可能性を示した．
三次元スキャナを用いた臓器モデルの作成に関して，現在は人体や臓器の表面に着目した画像データ収集はあまりおこなわれていないが，本研究では，これらの表面構造に着目して剖検臓器の三次元スキャナを用いた表面画像データ収集をおこなった．本研究では，びまん性肺疾患研究の第一人者である福井大学の伊藤春海特任教授の指導のもと，伸展固定肺標本を対象として高精度な三次元表面構造データの取得に成功しており，このような表面画像データとCT画像のレジストレーションにより，表面構造情報を保持した三次元臓器モデルの作成をおこなった．この研究はA01奈良先端大との共同研究で実施した．このような三次元モデルは医学生や研修医の臨床教育や外科手術のシミュレーションにおいて有用であると考えられ， 3Dプリンタを用いて個体ごとの臓器モデルを作成することにより，現在のものよりも有用な臓器構造の再現をおこなうことが可能である．

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] マサチューセッツ総合病院・ハーバード大学/アメリカ国立衛生研究所（NIH）(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: マサチューセッツ総合病院・ハーバード大学/アメリカ国立衛生研究所（NIH）
• [雑誌論文] Postmortem Intravascular Gas Caused by Antemortem Bacterial Sepsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Kitano, Kazuyuki Kinoshita, Sakon Noriki, Kunihiro Inai
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 58 ページ: 457-458
  • DOI: https://doi.org/10.2169/internalmedicine.1452-18
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of the effects of transfer learning on opacity classification of diffuse lung diseases using convolutional neural network (2019)
  • 著者名/発表者名: Ami Atsumo, Shingo Mabu, Shoji Kido, Yasushi Hirano, Takashi Kuremoto
  • 雑誌名: Proc. SPIE 11050, International Forum on Medical Imaging in Asia 2019 巻: - ページ: 1105017-1-5
  • DOI: 10.1117/12.2521229
• [雑誌論文] 胸部CT検診におけるAI-CADの研究開発動向 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木戸尚治
  • 雑誌名: INNERVISION 巻: 34 ページ: 14-17
• [雑誌論文] Deep Learning Electronic Cleansing for Single- and Dual-Energy CT Colonography (2018)
  • 著者名/発表者名: Rie Tachibana, Janne J. Nappi, Junko Ota, Nadja Kohlhase, Toru Hironaka, Se Hyung Kim, Daniele Regge, Hiroyuki Yoshida
  • 雑誌名: RadioGraphics 巻: 38 ページ: 2034-2050
  • DOI: https://doi.org/10.1148/rg.2018170173
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extraction of GGO Candidate Regions on Thoracic CT Images using SuperVoxel-Based Graph Cuts for Healthcare Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Huimin Lu, Masashi Kondo, Yujie Li, Jookooi Tan, Hyoungseop Kim, Seiichi Murakami, Takotoshi Aoki, Shoji Kido
  • 雑誌名: Mobile Networks and Applications 巻: 23 ページ: 1669-1679
  • DOI: 10.1007/s11036-018-1111-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pitfall in interpretation of kappa coefficients, in reference to the disagreement between Dr Shinichi Watanabe and Drs Tsunemi and Hiruma concerning the efficacy of the Dermatophyte Test Strip (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakon Noriki, Hisaya Ishida
  • 雑誌名: J Dermatol 巻: 45 ページ: e290-291
  • DOI: https://doi.org/10.1111/1346-8138.14327
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AIの画像診断への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 雑誌名: 画像診断 巻: 34 ページ: 488-493
• [雑誌論文] AIによるテクスチャ解析を用いた死因・死後経過時間の推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野 靖, 木戸尚治
  • 雑誌名: INNERVISION 巻: 33 ページ: 21-23
• [雑誌論文] AI導入後のCT読影のCADについて (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 雑誌名: CT検診会誌 巻: 25 ページ: 1-6
• [雑誌論文] Artificiallntelligence(Al)の胸部画像診断への応用と将来への展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸尚治
  • 雑誌名: 画像診断 巻: 38 ページ: 1296-1305
• [学会発表] 人工知能時代の画像処理技術、ココが知りたい！ 3)CAD (2019)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 日本画像医学会
  • 招待講演
• [学会発表] 画像診断領域におけるディープラーニングの基礎 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 日本画像医学会
  • 招待講演
• [学会発表] 医療における人工知能セミナー (2019)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 九頭竜2019
  • 招待講演
• [学会発表] Ensemble 3D residual network(E3D-ResNet) for reduction of false-positive polyp detections in CT colonography, (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Uemura, Janne J. Nappi, Huimin Lu, Hyoungseop Kim, Rie Tachibana, Toru Hironaka, Hiroyuki Yoshida.
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Deep radiomic precision CT imaging for prognostic biomarkers for interstitial lung diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Uemura, Mikio Matsuhiro, Chinatsu Watari, Janne Nappi, Radin Nasirudin, Toru Hironaka, Yoshiki Kawata, Noboru Niki, Hiroyuki Yoshida.
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Electronic cleansing in CT colonography using a generative adversarial network (2019)
  • 著者名/発表者名: Rie Tachibana, Janne Nappi, Toru Hironaka, Hiroyuki Yoshida.
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 経時的差分像上の関心領域内の統計的特徴量に基づく結節状陰影の自動検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金，田中，陸，村上，青木，木戸
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] DeconvNetとV-Netを用いた3次元CT画像中の肺結節領域抽出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木寺 俊介，木戸 尚治，平野 靖，田中 伸幸
  • 学会等名: 電子情報通信学会
• [学会発表] U-Netおよびresidual U-Netを用いたCT画像中のびまん性肺疾患領域のセグメンテーション (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上 佳菜子，木戸 尚治，平野 靖，間普 真吾，近藤 堅司，小澤 順
  • 学会等名: 電子情報通信学会
• [学会発表] 肺気腫病変でFDG集積は亢進しているか；CT像から得た肺組織量による補正FDG PET像による評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅 一能，平野 靖，木戸 尚治，平野 綱彦，松永 和人
  • 学会等名: 第11回呼吸機能イメージング研究会学術集会
• [学会発表] 3DCNNによる肺結節の画像所見の検出および出力結果に基づく良悪性鑑別 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福嶋 一茂，平野 靖，木戸 尚治，岩野 信吾
  • 学会等名: 第11回呼吸機能イメージング研究会学術集会
• [学会発表] 深層学習を用いた呼吸音識別器の構築 (2019)
  • 著者名/発表者名: 間普 真吾，岩本 亮佑，木戸 尚治，呉本 尭，平野 靖，河村 武郎:
  • 学会等名: 第11回呼吸機能イメージング研究会学術集会
• [学会発表] Unsupervised and semi-supervised learning for efficient opacity annotation of diffuse lung diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Shingo Mabu, Shoji Kido, Yasushi Hirano, Takashi Kuremoto
  • 学会等名: he Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) & International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA)
  • 国際学会
• [学会発表] Data enhancement of deep learning for thoracic imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kido, Yasushi Hirano, Shingo Mabu
  • 学会等名: he Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) & International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA)
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the effects of transfer learning on opacity classification of diffuse lung diseases using convolutional neural network. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ami Atsumo, Shingo Mabu, Shoji Kido, Yasushi Hirano, Takashi Kuremoto
  • 学会等名: he Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) & International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA)
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of pulmonary nodules on chest X-ray images using R-CNN (2019)
  • 著者名/発表者名: Risa Takemiya, Shoji Kido, Yasushi Hirano, Shingo Mabu
  • 学会等名: he Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) & International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA)
• [学会発表] Segmentation of lung region from chest X-ray images using U-net (2019)
  • 著者名/発表者名: Keigo Furutani, Yasushi Hirano, Shoji Kido
  • 学会等名: he Joint 2019 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) & International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA)
• [学会発表] 人工知能（AI）が変えるコンピュータ支援診断の現状と将来 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 第14回Imaging Now in Kanagawa学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 人工知能が変えるコンピュータ支援診断の現状と将来 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 第30回岐阜呼吸器内科研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 医療画像診断における人工知能（AI）の現状と将来への展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 第35回飛鳥放射線医学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] AI導入後のCT読影のGADについて (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 日本CT検診学会夏期セミナー2018
  • 招待講演
• [学会発表] ディープラーニングによるコンピュータ支援診断の現状と将来 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 京都府立医科大学放射線科デイリーカンファレンス
  • 招待講演
• [学会発表] Ai-CTのテクスチャ解析による死後経過時間推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野 靖，木戸 尚治
  • 学会等名: 第107回日本病理学会総会 病理解剖と死亡時画像診断(Ai)研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 人工知能に関する最新の話題 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 第26回日本外科学会生涯教育セミナー(中国・四国地区)
  • 招待講演
• [学会発表] CADおよびAI研究に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸 尚治
  • 学会等名: 第4回呼吸機能イメージング研究会サマーセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Computerized imaging diagnosis of pulmonary diseases with artificial intelligence (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kido
  • 学会等名: 2018 SJTU Workshop (Joint Seminar with JSPS Core-to-Core Program) on Medical Imaging and Computational Modeling in Cardiovascular and Pulmonary Diseases
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deep Learning を用いた胸部CT像中の肺結節の画像所見の検出および良悪性鑑別 (2018)
  • 著者名/発表者名: 福嶋 一茂，平野 靖，木戸 尚治，岩野 信吾
  • 学会等名: 第37回日本医用画像工学会大会
• [学会発表] Automated Construction of the Optimal Structure for 3D CNN by Using the Bayesian Optimizatio (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Hirano, Takayoshi Ito, Shoji Kido, Shingo Iwano
  • 学会等名: RSNA2018
  • 国際学会
• [学会発表] Data Enhancement of Deep Learning for Medical Image Analysis: How Do We Increase Precisely Labeled Training Images? (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kido, Kanako Murakami, Noriaki Hashimoto, Yasushi Hirano, Shingo Mabu, Kenji Suzuki
  • 学会等名: RSNA2018
  • 国際学会
• [学会発表] Deep Learningを用いたAi-CT画像に対する死後経過時間推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 茶位 翔太，平野 靖，木戸 尚治，木下 一之，稲井 邦博，法木 左近
  • 学会等名: 医用画像研究会
• [学会発表] CT像に対するテクスチャ解析による死後経過時間推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野 靖，木戸 尚治，木下 一之，稲井 邦博，法木 左近
  • 学会等名: 医用画像研究会
• [学会発表] Aiを介した病理学と放射線科との連携 (2018)
  • 著者名/発表者名: 法木左近
  • 学会等名: 第107回日本病理学会 ワークショップ
• [学会発表] Aiと病理解剖との対比検討から分かること (2018)
  • 著者名/発表者名: 法木左近
  • 学会等名: 福井県警察医会
• [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いた肺聴診音データの識別 (2018)
  • 著者名/発表者名: 若本亮佑，間普真吾，木戸尚治，呉本尭，平野靖，河村武郎
  • 学会等名: 計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
• [学会発表] CNNによる胸部CT画像からの経時的差分画像上の異常陰影の検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長尾 充朗，植村 知規，陸 慧敏，タン ジュークイ，金 亨燮，村上 誠一，青木 隆敏，平野 靖，木戸 尚治
  • 学会等名: 第37回日本医用画像工学会
• [学会発表] Detection of Abnormal Shadows on Temporal Subtraction Images Based on Multi-phase CNN (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagao, Miyake, Yoshino, Lu, Kim, Murakami, Aoki, Kido
  • 学会等名: ICCAS2018
• [学会発表] Automatic Extraction of Abnormalities on Temporal CT Subtraction Images Using Sparse Coding and 3D-CNN (2018)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, Miyake, Lu, Kim, Murakami, Aoki, Kido
  • 学会等名: ICCAS2018
• [学会発表] CNN,FCN,U-Netを用いたびまん性肺疾患の領域抽出の比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上 佳菜子, 橋本 典明, 木戸 尚治, 平野 靖, 間普 真吾, 近藤 堅司, 小澤 順
  • 学会等名: 2018年度人工知能学会全国大会（第32回）
• [学会発表] Segmentation of lung nodules on MDCT images by using 3D Conv-DeconvNet (2018)
  • 著者名/発表者名: Kidera Shunsuke, Kido Shoji, Hirano Yasushi, Mabu Shingo, Tanaka Nobuyuki
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery, 32th International Congress and Exhibition (CARS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] 3D residual convolutional networks for computer-aided detection of polyps in CT colonography, Computer Assisted Radiology and Surgery (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Uemura, H. Lu, H. Kim, R. Tachibana, T. Hironaka, J. Nappi, H. Yoshida
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgery, 32th International Congress and Exhibition (CARS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Deep Learning Techniques for Automated Segmentation of Diffuse Lung Disease Opacities on CT Images, (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kido, Kanako Murakami, Noriaki Hashimoto, Yasushi Hirano, Shingo Mabu, Kenji Suzuki
  • 学会等名: RSNA2018
  • 国際学会
• [図書] 医療AIとディープラーニングシリーズ 標準 医用画像のためのディープラーニング: 入門編，応用編 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福岡 大輔 (著, 編集), 藤田 広志 (監修) 、木戸尚治
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: オーム社
  • ISBN: 978-4274223648