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2018 年度 実績報告書

CR画像からの指骨領域の自動抽出とコンピュータ画像診断支援への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K14279
研究機関九州工業大学

研究代表者

金 亨燮  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80295005)

研究分担者 青木 隆敏  産業医科大学, 医学部, 准教授 (40299631)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード関節リウマチ / コンピュータ画像診断支援 / 深層学習 / 遺伝的アルゴリズム / ResNet
研究実績の概要

骨の主な疾患として、関節リウマチや骨粗しょう症がある。これらの病気の原因には不明な要素も多く、的確な診断を行うには画像診断に頼るところが多い。しかし、画像診断には長年の経験を要することや、医師の経験差による病変の未検出もあることから、コンピュータを利用した診断支援(Computer Aided Dignosis)法の開発が望まれている。
そこで本申請研究では、指骨のCR画像から骨粗しょう症や関節リウマチの診断支援を行うための画像解析法を開発した。CADシステムを構築するためには、関心領域の正確なセグメンテーションに加えて、病変部の強調表示法の開発のための画像位置合わせ手法の開発が必要である。平成30年度には、主に画像位置合わせ法の開発に主眼をおき、病変有り無しの解析法を開発した。その概要を以下に示す。
まず、同一被験者の過去・現在画像間の画像自動位置合わせを行うため、Real-Coded Genetic Algorithm(RCGA)を用いた最適化法により,両画像の位置合わせ時に発生する面積差を最適指標として用いた剛体画像位置合わせ法を提案した.RCGAによる位置合わせでは、精度を落とすことなく計算時間の低減を図ることが確認できた。
次に、畳み込みニューラルネットワークの一種である,Residual Network(ResNet)を改良した位置合わせ法を考案し、正常・異常の各指骨CT画像に対する病変部有無の識別器を構築した。本研究では、深層学習への入力として3種類の変換画像を与える手法を提案し、各画像で学習および識別の評価を行った結果、101症例に対するReceiver Operating Characteristics(ROC)曲線上のArea Under the Curve(AUC)値を用いて評価したところ、最大で0.931という良好な実験結果を得た。

備考

研究室のURLに研究室の研究内容は業績リストを公開

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] CNN を用いた指骨CR 画像からの骨粗しょう症の自動識別2019

    • 著者名/発表者名
      畠野, 村上,植村,陸,金,青木
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 37 ページ: 107-115

    • DOI

      https://doi.org/10.11409/mit.37.107

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic identification of bone erosions in rheumatoid arthritis from hand radiographs based on deep convolutional neural network2018

    • 著者名/発表者名
      Murakami Seiichi、Hatano Kazuhiro、Tan JooKooi、Kim Hyoungseop、Aoki Takatoshi
    • 雑誌名

      Multimedia Tools and Applications

      巻: 77 ページ: 10921~10937

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11042-017-5449-4

    • 査読あり
  • [学会発表] Segmentation of Spine Region in CT Images Using 3D Edge Detection and 3D Region Growing Technique2019

    • 著者名/発表者名
      Fu, Lu, Li, Kim, Murakami, Ueno, Terasawa, Zhu, Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Image Registration for Detection of Sclerotic Bone Metastasis in CT Images2018

    • 著者名/発表者名
      Kim, Lu, Tan, Murakami, Ueno, Terasawa, Aoki
    • 学会等名
      40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Socity
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of Bone Metastasis from CT Images Based on Salient Region Feature Registration2018

    • 著者名/発表者名
      Sato, Lu, Kim, Murakami, Ueno, Terasawa, Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Phalange Region Based on U-Net2018

    • 著者名/発表者名
      Hatano, Murakami, Lu, Tan, Kim, Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Registration of Phalange Region from CR Images Based on Genetic Algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Kawagoe, Murakami, Lu, Tan, Kim, Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Control, Automation and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer Aided Diagnosis Based on Pattern Recognition Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Kim
    • 学会等名
      International Conference on Biomedical Signal and Image Processing
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Computer Aided Diagnosis System for Sclerotic Bone Metastasis in CT Images2018

    • 著者名/発表者名
      Kim
    • 学会等名
      International Conference on Robotic Sensor Networks
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] http://lab.cntl.kyutech.ac.jp/~kimlab/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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