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2020 年度 実施状況報告書

人工知能は歯科画像診断で重大な疾患の見落としを防止する:多施設共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K10194
研究機関愛知学院大学

研究代表者

有地 淑子  愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (60232063)

研究分担者 有地 榮一郎  愛知学院大学, 歯学部, 教授 (00150459)
福田 元気  愛知学院大学, 歯学部, 助教 (20750590)
勝又 明敏  朝日大学, 歯学部, 教授 (30195143)
河合 泰輔  日本歯科大学, 生命歯学部, 教授 (30350143)
木瀬 祥貴  愛知学院大学, 歯学部, 講師 (30513197)
小林 馨  鶴見大学, 歯学部, 教授 (50139614)
荒木 和之  昭和大学, 歯学部, 教授 (50184271)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード人工知能 / 画像診断 / 多施設共同研究
研究実績の概要

本研究は歯科で見落としてはいけない重要疾患を、人工知能の最新技術であるディープラーニングを多施設共同で利用することにより、95%を超えるような高い診断能を有する画像診断支援システムを構築することである。対象は歯周炎、顎骨腫瘍、顎関節症、骨粗鬆症、口腔癌、頸部リンパ節や口腔乾燥症等とする。口腔癌や頸部リンパ節のCT、超音波画像診断の根拠は病理組織学所見に基づく。シェーグレン症候群は診断基準に基づく。顎関節症のCT、MRI診断の根拠は臨床症状あるいは多観察者の診断に基づく。パノラマX線画像診断の根拠はCT、歯科用コーンビームCT、歯内顕微鏡検査あるいは臨床症状に基づく。本研究は歯学部倫理委員会の承認を得て研究に着手している。
ディープラーニングシステムの構築と解析は愛知学院大学、朝日大学および日本歯科大学において行う。汎用性の高いWindows OS、 NVIDIS GPU、Sony neural network consoleより構成されるPCを新規購入した。会議やネット会議で研究打合せを行い、各施設の主たる研究課題、手法の選択、データの収集方法を決定した。愛知学院大学歯学部ではすでにCT、MRI、超音波画像、歯科パノラマX線画像において転移リンパ節、シェーグレン症候群や変形性顎関節症の診断、埋伏歯や歯根破折の検出におけるディープラーニングモデルの作成を行い、その精度を検討した。成果は、数々のシンポジウム、学会発表、論文発表を行っている。
それらの手法を用いて、多施設からデー タを収集し、アルゴリズムの改良を行っている。関節突起骨折、唾石、上顎洞炎および顎関節円板転位の検出と診断の多施設研究は現在論文投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り順調に進展している。

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続き、多施設共同研究を遂行していく予定である。顎嚢胞/腫瘍、変形性顎関節症、転移リンパ節の検出と診断、埋伏智歯と下顎管の位置関係、埋伏智歯抜歯の難易度、歯科インプラントの種類推定など、対象疾患をひろげ、ディープラーニングモデルの作成を行い、その精度を検討する予定である。
歯科放射線専門医のいない施設や遠隔地における画像診断支援につながるものと期待される。また、研修医 や未熟練の歯科医師への教育効果も期待でき、がんの見落としを防止し、診断や治療方針立案の一助となるものと考えられる。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額(450,219円)が生じた理由:昨年度コロナ禍で海外出張、国内出張の自粛が求められたため
次年度使用額と2021年度交付額を合わせた使用計画:データ解析のための物品購入、研究打合せ旅費、研究発表旅費や論文作成費用、画像の準備、アノテーション等のための研究補助

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (6件)

  • [雑誌論文] Usefulness of a deep learning system for diagnosing Sjogren's syndrome using ultrasonography images.2020

    • 著者名/発表者名
      Kise Y, Shimizu M, Ikeda H, Fujii T, Kuwada C, Nishiyama M, Funakoshi T, Ariji Y, Fujita H, Katsumata A, Yoshiura K, Ariji E.
    • 雑誌名

      Dentomaxillofac Radiol

      巻: 49(3) ページ: 20190348

    • DOI

      10.1259/dmfr.20190348.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CT evaluation of extranodal extension of cervical lymph node metastases in patients with oral squamous cell carcinoma using deep learning classification.2020

    • 著者名/発表者名
      Ariji Y, Sugita Y, Nagao T, Nakayama A, Fukuda M, Kise Y, Nozawa M, Nishiyama M, Katumata A, Ariji E.
    • 雑誌名

      Oral Radiol

      巻: 36(2) ページ: 148-155

    • DOI

      10.1007/s11282-019-00391-4.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A preliminary application of intraoral Doppler ultrasound images to deep learning techniques for predicting late cervical lymph node metastasis in early tongue cancers2020

    • 著者名/発表者名
      Ariji Y, Fukuda M, Kise Y, Nozawa M, Nagao T, Nakayama A, Sugita Y, Katumata A, Ariji E
    • 雑誌名

      Oral Sci Int

      巻: 17(2) ページ: 59-66

    • DOI

      10.1002/osi2.1039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] パノラマエックス線画像による変形性顎関節症の診断における深層学習システムの有用性2020

    • 著者名/発表者名
      野澤道仁、有地淑子、福田元気、木瀬祥貴、内藤宗孝、西山雅子、小木信美、勝又明敏、有地榮一郎
    • 雑誌名

      日顎誌

      巻: 32(2) ページ: 55-64

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of 3 deep learning neural networks for classifying the relationship between the mandibular third molar and the mandibular canal on panoramic radiographs.2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda M, Ariji Y, Kise Y, Nozawa M, Kuwada C, Funakoshi T, Muramatsu C, Fujita H, Katsumata A, Ariji E
    • 雑誌名

      Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol

      巻: 130(3) ページ: 336-343

    • DOI

      10.1016/j.oooo.2020.04.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 歯科パノラマX線画像における分岐を含むSSDによる1クラス検出と多クラス検出の結果の統合による歯列の認識手法2020

    • 著者名/発表者名
      森下拓水、村松千左子、周向栄、高橋龍、林達郎、西山航、原武史、有地淑子、有地榮一郎、勝又明敏、藤田広志
    • 雑誌名

      Med Imaging Technology

      巻: 39 ページ: 272-275

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of an artificial intelligence system for detecting vertical root fracture on panoramic radiography.2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda M, Inamoto K, Shibata N, Ariji Y, Yanashita Y, Kutsuna S, Nakata K, Katsumata A,Fujita H, Ariji E
    • 雑誌名

      Oral Radiol

      巻: 36(4) ページ: 337-343

    • DOI

      10.1007/s11282-019-00409-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep learning systems for detecting and classifying the presence of impacted supernumerary teeth in the maxillary incisor region on panoramic radiographs2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwada C, Ariji Y, Fukuda M, Kise Y, Fujita H, Katsumata A, Ariji E.
    • 雑誌名

      Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol

      巻: 130(4) ページ: 464-469

    • DOI

      10.1016/j.oooo.2020.04.813

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Deep Learning in the Identification of Cerebral Hemodynamics Data Obtained from Functional Near-Infrared Spectroscopy: A Preliminary Study of Pre- and Post-Tooth Clenching Assessment.2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi S, Sakuma S, Morita I, Sugimoto E, Yamaguchi Y, Higuchi N, Inamoto K, Ariji Y, Ariji E, Murakami H.
    • 雑誌名

      J Clin Med

      巻: 9(11) ページ: 3475

    • DOI

      10.3390/jcm9113475.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] シンポジウム2「口腔がん医療の未来へ向けたAIの活用 ~医歯工・産学の融合~」2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、有地榮一郎
    • 雑誌名

      口腔腫瘍

      巻: 32(4) ページ: 171-178

    • 査読あり
  • [学会発表] 口腔がん医療の未来へ向けたAIの活用~医歯工・産学の融合 2.放射線画像診断~口腔がんの画像診断支援の可能性2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子
    • 学会等名
      第38回日本口腔腫瘍学会総会・学術大会(シンポジウム)
    • 招待講演
  • [学会発表] 歯科用Cone-beam CTにおけるRelation Moduleを用いた歯牙の関連性にもとづく歯牙の検出2020

    • 著者名/発表者名
      沓名将太, 村松千左子, 林達郎, 周向栄, 西山航, 有地淑子, 原武史, 勝又明敏, 有地榮一郎, 藤田 広志
    • 学会等名
      医用画像研究会MI 2020
  • [学会発表] 歯科パノラマX線画像における深層学習を用いた歯列の認識手法2020

    • 著者名/発表者名
      森下拓水、村松千左子、周向栄、髙橋龍、林達郎、西山航、原武史、有地淑子、有地榮一郎、勝又明敏、藤田広志
    • 学会等名
      医用画像研究会MI 2020
  • [学会発表] Tooth numbering in cone-beam CT using a relation network for automatic filing of dentition charts2020

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu C, Kutsuna S, Takahashi R, Hayashi T, Nishiyama W, Ariji Y, Zhou X, Hara T, Katsumata A, Ariji E, Fujita H
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 歯科人工知能(AI)の可能性 1.歯科画像診断の人工知能2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子
    • 学会等名
      第74回NPO法人日本口腔科学会学術集会(シンポジウム)
    • 招待講演
  • [学会発表] パノラマX線画像における上顎前歯部埋伏過剰歯の検出と分類のための深層学習の適用2020

    • 著者名/発表者名
      桑田千亜紀、有地淑子、福田元気、木瀬祥貴、勝又明敏、有地榮一郎
    • 学会等名
      第74回NPO法人日本口腔科学会学術集会
  • [学会発表] Performance using deep learning object detection technology for detecting maxillary sinus lesions on panoramic radiographs.2020

    • 著者名/発表者名
      Ariji Y, Fukuda M, Kise Y, Nozawa M, Kuwada C, Muramatsu C, Katsumata A, Fujita H, Ariji E
    • 学会等名
      CARS 2020(シンポジウム)
    • 国際学会
  • [学会発表] Tooth numbering on dental panoramic radiographs using multiclass detection network2020

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu C, Morishita T, Katsumata A, Takahashi R, Hayashi T, Nishiyama W, Ariji Y, Zhou X, Hara T, Ariji E, Fujita H
    • 学会等名
      CARS 2020(シンポジウム)
    • 国際学会
  • [学会発表] 歯科パノラマX線画像における分岐を含むSSDによる1クラス検出と多クラス検出の結果の統合による歯列の認識手法2020

    • 著者名/発表者名
      森下拓水 、村松千左子、周向栄、髙橋龍、林達郎、西山航、原武史、有地淑子、有地榮一郎、勝又明敏、藤田広志
    • 学会等名
      第39回日本医用画像工学会大会(JAMIT)
  • [学会発表] ディ-プラーニング物体検出技術を用いた歯科パノラマX線画像における上顎洞病変の検出と診断2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、福田元気、木瀬祥貴、野澤道仁、桒田千亜紀、勝又明敏、有地榮一郎
    • 学会等名
      日本歯科放射線学会 第1回秋季大学術会
  • [学会発表] 口内法X線撮影の評価におけるDeep learning techniqueの適応:上顎犬歯の領域分割2020

    • 著者名/発表者名
      森瑞穂、有地淑子、北野倫哉、西山航、小日向清美、飯田幸弘、福田元気、有地榮一郎、勝又明敏
    • 学会等名
      日本歯科放射線学会 第1回秋季大学術会
  • [学会発表] パノラマエックス線画像による下顎智歯と下顎管の関係性診断における3つの畳み込みニューラルネットワークの性能の比較検討2020

    • 著者名/発表者名
      福田元気、有地淑子、木瀬祥貴、野澤道仁、桒田千亜紀、船越拓磨、村松千左子、藤田広志、勝又明敏、有地榮一郎
    • 学会等名
      日本歯科放射線学会 第1回秋季大学術会
  • [学会発表] シンポジウム「口腔顎顔面疾患診断への人工知能の応用」  歯科放射線領域での人工知能2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、有地榮一郎
    • 学会等名
      第65回(公社)日本口腔外科学会総会・学術大会 口腔3学会合同シンポジウム
    • 招待講演
  • [図書] 日本歯科評論(分担) 臨床に向けた最新の研究動向から 人工知能ディープラーニングによる歯科画像診断支援の研究について 第1回 歯科画像診断ににおける人工知能ディープラーニングの活用例2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、有地榮一郎、勝又明敏、村松千左子、藤田広志
    • 総ページ数
      150
    • 出版者
      (株)ヒョーロン・パブリッシャーズ
  • [図書] 日本歯科評論(分担)床に向けた最新の研究動向から 人工知能ディープラーニングによる歯科画像診断支援の研究について 第2回 歯科パノラマX線画像での顎顔面領域疾患の診断におけるディープラーニング2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、木瀬祥貴、野澤道仁、西山雅子、船越拓磨、有地榮一郎
    • 総ページ数
      158
    • 出版者
      (株)ヒョーロン・パブリッシャーズ
  • [図書] 日本歯科評論(分担)臨床に向けた最新の研究動向から 人工知能ディープラーニングによる歯科画像診断支援の研究について 第3回 歯科パノラマX線画像での顎顔面領域疾患の自動検出におけるディープラーニング2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子、福田元気、桒田千亜紀、森瑞穂、有地榮一郎
    • 総ページ数
      142
    • 出版者
      (株)ヒョーロン・パブリッシャーズ
  • [図書] インナービジョン(分担)シリーズ:AIの波をとらえる -論文から見るディープラーニング研究最前線ー 13.大学教員によるディープラーニング研究最前線 顎顔面領域の画像診断へのディープラーニングの応用2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子
    • 総ページ数
      97
    • 出版者
      (株)根本杏林堂
  • [図書] 歯科臨床における画像診断アトラス 第2版 (分担)Chapter 7 口腔領域および頸部の軟組織疾患 1 炎症性病変 1.蜂窩織炎,膿瘍2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子・有地榮一郎・林 孝文
    • 総ページ数
      282
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
  • [図書] iv-MOOK 学ぶ!究める!医療AI ディープラーニングの基礎から研究最前線まで(分担)2020

    • 著者名/発表者名
      有地淑子
    • 総ページ数
      120
    • 出版者
      (株)根本杏林堂

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公開日: 2021-12-27  

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