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2021 年度 実績報告書

深層学習を用いた仮想高線量化技術による放射線画像検査の被曝最小化

研究課題

研究課題/領域番号 18H02761
研究機関東京工業大学

研究代表者

鈴木 賢治  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00295578)

研究分担者 粟井 和夫  広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (30294573)
小尾 高史  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40280995)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード深層学習 / CT / 被曝低減 / 機械学習 / 雑音除去
研究実績の概要

昨年度は、肺がん検診で得られた臨床CT画像を用いて3次元深層学習モデルを学習し、機能・性能の評価を行った。被曝低減手法評価のための臨床データの収集を行い、これらの症例群から、肺腫瘍有りの患者を後ろ向きに選択した。選択した症例には、肺腫瘍として最も一般的に検出される「充実性結節」と、検出が難しい「すりガラス陰影」を含めた。ファントムデータの学習に加え、臨床データを加えて深層学習モデルを学習した。このようにすることにより、高い被爆低減性能を保ったまま、結節のコントラスト低下を防ぐことが可能となった。
本年度は、前年度の臨床例による深層学習モデルの学習と性能評価の知見を踏まえ、開発した手法を未学習の臨床例に適用し,放射線科医による病巣検出の評価実験を行った。評価を行った症例は、「充実性結節」と検出が難しい「すりガラス陰影」を含めた症例とした。まず、学習済みの深層学習モデルを、未学習の充実性結節とすりガラス陰影を示す結節に適用した。得られた仮想高線量CT画像を本物の高線量CT画像と比較した。ノイズの低減の程度と低線量に起因するアーチファクトの低減の程度を主観的に評価した。その結果、仮想高線量CT画像では、ノイズとアーチファクトが低減されており、本物の高線量CT画像に近い画像が得られていることを確認した。次に、仮想高線量CT画像の画質を定量評価した。コントラスト・ノイズ比を用いて評価したところ、仮想高線量CT画像の画質が本物の高線量CT画像と同等であることが示された。更には、放射線科医による結節陰影の評価を行った。仮想高線量CT画像の結節陰影と本物の高線量CT画像の結節陰影を比較評価し、仮想高線量CT画像の結節陰影が本物の高線量CT画像の結節陰影と同等であることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Artificial Intelligence for Virtual Medical Imaging for Accurate2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 雑誌名

      Video Proceedings of Advanced Materials

      巻: 2 ページ: -

    • DOI

      10.5185/vpoam.2021.03156

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Massive-Training Artificial Neural Network (MTANN) with Special Kernel for Artifact Reduction In Fast-Acquisition MRI of the Knee2021

    • 著者名/発表者名
      Xiang M., Jin Z., and Suzuki K.
    • 学会等名
      2021 IEEE 18th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI)
    • 国際学会
  • [学会発表] Massive-Training Artificial Neural Network (MTANN) for Image Quality Improving in Fast-Acquisition MRI of the Knee2021

    • 著者名/発表者名
      Xiang M., Jin Z., and Suzuki K.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Virtual High-Radiation-Dose Image Generation from Low-Radiation-Dose Image in Digital Breast Tomosynthesis (DBT) Using Massive-Training Artificial Neural Network (MTANN)2021

    • 著者名/発表者名
      Onai Y., Mahdi F. P., Jin Z., and Suzuki K.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial Intelligence for Virtual Medical Imaging for Accurate Diagnosis2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 学会等名
      Advanced Materials Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Intelligence in Computer-aided Diagnosis and Medical Image Processing2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 学会等名
      The 2021 Artificial Intelligence, Big Data and Algorithms (CAIBDA 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Intelligent Medical Image Processing and Analysis with Deep Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Communication, Image and Signal Processing (CCISP 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AI Doctor and Smart Medical Imaging with Deep Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 学会等名
      6th International Conference on Computational Intelligence in Data Mining (ICCIDM 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Intelligence for Medical Image Processing and Diagnosis2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 学会等名
      4th Artificial Intelligence and Cloud Computing Conference (AICCC 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] メディカルAIイメージングとAI支援画像診断2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木賢治
    • 学会等名
      第2回最先端研究セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械・深層学習による画像処理とパターン認識:-医用画像処理・診断支援を例に-2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木賢治
    • 学会等名
      第139回フロンティア材料研究所講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] AIによる肺がんの画像処理・診断支援2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木賢治
    • 学会等名
      第62回日本肺癌学会学術集会
    • 招待講演
  • [図書] Biomedical Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K.
    • 総ページ数
      380
    • 出版者
      Jenny Stanford Publishing
    • ISBN
      9789814877633

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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