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2021 年度 実績報告書

教師なし・半教師あり学習を用いた検査情報複合型医療診断システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K12120
研究機関山口大学

研究代表者

間普 真吾  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70434321)

研究分担者 呉本 尭  日本工業大学, 先進工学部, 教授 (40294657)
平野 綱彦  山口大学, 医学部附属病院, 准教授 (00382333)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード深層学習 / 医用画像 / 半教師あり学習 / 異常検知
研究実績の概要

1.これまでに行ってきた肺聴診音の識別では,少ないデータに対する適切な深層学習モデルの構築や事前学習方式を研究してきた.しかし,教師あり学習の枠組みであるため,正常と異常のラベルが付与された聴診音データがある程度必要であった.今年度は,異常データを必要とせず,異常よりも比較的多く収集可能な正常データのみを用いた異常検知手法の研究を行った.異常検知手法の一つであるDAGMM(Deep Autoencoding Gaussian Mixture Model)における特徴抽出用のネットワークを改良したモデルを複数提案しその性能を検証した.さらに,Efficient GANと呼ばれる異常検知手法にGMMを組み合わせたモデル,および特徴抽出用のネットワークを改良したものを提案した.
2.半教師あり学習の一つに疑似ラベリングがある.これは多数の教師ラベルなしデータと少数の教師ラベルありデータを用い,まずはラベルありデータで学習を行い,ラベルなしデータに疑似ラベルを付与する方法である.本研究では,胸部単純X線画像における異常領域の検知を目的とし,YoloV3,Faster RCNN,RetinaNetと呼ばれる物体検知モデルをベースに,提案する疑似ラベリング法を適用し,疑似ラベリングされたデータを教師データとして利用したときの効果,ラベルありデータの初期割合を様々な値に設定したときの性能等を検証した.
3.肺機能等の複数の検査から身体活動性の予測を行う研究について,検査コストを軽減しつつ高い予測性能を有する方式の研究を行った.血液検査,肺機能,歩行試験,画像検査,質問票などの検査項目から予測に重要な項目を抽出することを目的とし,識別率,適合率,感度,特異度の観点での総合的な評価,身体活動性の低下の程度で群を分けた評価,COPDの有無等で群を分けた場合の評価など多角的な面から検証した.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] SAUNet++: an automatic segmentation model of COVID-19 lesion from CT slices2022

    • 著者名/発表者名
      Hanguang Xiao, Zhiqiang Ran, Shingo Mabu, Yuewei Li, Li Li
    • 雑誌名

      The Visual Computer

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00371-022-02414-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Segmentation of Lung Nodules on CT Images Using a Nested Three-Dimensional Fully Connected Convolutional Network2022

    • 著者名/発表者名
      Shoji Kido, Shunske Kidera, Yasushi Hirano, Shingo Mabu, Tohru Kamiya, Nobuyuki Tanaka, Yuki Suzuki, Masahiro Yanagawa, Noriyuki Tomiyama
    • 雑誌名

      Frontiers in Artificial Intelligence

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.3389/frai.2022.782225

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Segmentation of Diffuse Lung Abnormality Patterns on Computed Tomography Images using Partially Supervised Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Suzuki, Shoji Kido, Shingo Mabu, Masahiro Yanagawa, Noriyuki Tomiyama, Yoshinobu Sato
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 11 ページ: 25~36

    • DOI

      10.14326/abe.11.25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semi-supervised CycleGAN for domain transformation of chest CT images and its application to opacity classification of diffuse lung diseases2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Mabu, Masashi Miyake, Takashi Kuremoto, Shoji Kido
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      巻: 16 ページ: 1925~1935

    • DOI

      10.1007/s11548-021-02490-2

    • 査読あり
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた慢性閉塞性肺疾患における身体活動性の予測と検査項目の重要度評価2022

    • 著者名/発表者名
      中原祥喜, 間普真吾, 平野綱彦, 村田順之, 土居恵子, 松永和人
    • 学会等名
      第13回呼吸機能イメージング研究会学術集会
  • [学会発表] 自己符号化器を用いた慢性閉塞性肺疾患における身体活動性の予測に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      中原祥喜, 間普真吾, 平野綱彦, 村田順之, 土居恵子, 松永和人
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] CycleGAN を用いた甲状腺組織画像のドメイン変換と識別システムへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      一氏 良仁, 間普 真吾, 八田 聡美, 稲井 邦博, 木戸 尚治
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] 畳み込み自己符号化器つき Deep Autoencoding Gaussian Mixture Model を用いた胸部 CT 画像における異常検知2021

    • 著者名/発表者名
      栗林 雅刀, 間普 真吾, 若本 亮佑, 呉本 尭, 木戸 尚治
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] Object Detection for Chest X-ray Image Diagnosis Using Deep Learning with Pseudo Labeling2021

    • 著者名/発表者名
      Thanawit Gerdprasert, Shingo Mabu
    • 学会等名
      2021 IEEE 12th International Workshop on Computational Intelligence and Applications
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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