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2021 年度 実績報告書

多数のコホートに適応可能な強い汎化性能を持ったRadiomics解析方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K17982
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

高橋 慧  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (00852120)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードRadiomics / Radiogenomics / MRI / Deep learning
研究実績の概要

本研究の目的はデータの分布の違い(一般にdomain shiftと呼称される)に起因するような性能の低下を克服するRadiomics解析方法の開発を行うというものである。

本年度は研究実績として、1編の英語原著論文、2編の日本語論文を上梓した。また、国際学会2回、国内学会4回の発表を行った。うち、癌治療学会とメディカルAI学会にて優秀演題賞を受賞した。

令和3年度の研究の主たる目的は公開データセットを学習用のデータとして深層学習を用いて悪性度とIDH変異、TERT変異など予後に与える影響の大きい遺伝子変異の予測を行うRadiomics解析法(Radiogenomics解析法)を開発することであった。令和2年度までの研究でRadiogenomics解析法を行うにあたって必要な腫瘍の関心領域(Volume of interest VOI)を作成する機械学習装置を作成した。この知見を応用して令和3年度は研究開発を行なった。まずは、公開データセットとプライベートデータセットを用いてMRI画像からそもそもIDH変異やTERT変異が予測可能であるかを検証した。結果として、IDH変異は高い精度で予測可能である一方でTERT変異は予測が難しいことが判明した。しかし、公開データセットで80%と高い予測精度を示したIDH予測装置をプライベートデータセットに適用した場合67%程度の予測精度しか示さなかった。これは所謂Domain shift problemであると考えられた。今後はこの問題の解決に引き続き取り組んでいく。VOI作成装置の際に有効であったfine-tuningは有望な解決方法の一つではあるものの、より創造的な解決方法として深層生成モデルの応用を試みる予定である(課題番号: 22K16700 深層生成モデルを応用した強い汎化性能を持ったradiomics解析方法の開発)

備考

高橋 慧、高橋 雅道、浜本 隆二、機械学習を用いたがんのビッグデータ解析.Allos ergon(アロス エルゴン)Vol.1 No.3,ISBN 9784910396187

高橋 慧、高橋 雅道、浜本 隆二、Multi-omics analysis の有用性と脳腫瘍領域への応用.Allos ergon(アロス エルゴン)Vol.1 No.3,ISBN 9784910396187

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Assessing Versatile Machine Learning Models for Glioma Radiogenomic Studies across Hospitals2021

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Risa K.、Takahashi Masamichi、Miyake Mototaka、Kinoshita Manabu、Takahashi Satoshi、Ichimura Koichi、Hamamoto Ryuji、Narita Yoshitaka、Sese Jun
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 13 ページ: 3611~3611

    • DOI

      10.3390/cancers13143611

  • [学会発表] 多施設間の画像差に対して頑強なセグメンテーション方法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 慧
    • 学会等名
      第3回日本メディカルAI学会学術総会
  • [学会発表] Initial Result of Develop Robust Deep Learning Model for Detecting Genomic Status in Gliomas Against Image Differences among Facilities2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takahashi
    • 学会等名
      SNO 20222 Anual meeting
  • [学会発表] Development of an automatic segmentation machine learning model for brain tumor MR images that can be used at multiple domains2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takahashi
    • 学会等名
      JCA-AACR joint meeting
  • [学会発表] ドメインシフトによる性能の低下に耐えうる脳腫瘍領域の自動segmentation法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 慧
    • 学会等名
      生命医薬情報学連合大会
  • [学会発表] Initial Investigation to Developing Robust Deep Learning Model Against Image Differences among Facilities2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 慧
    • 学会等名
      第59回癌治療学会
  • [学会発表] 多施設にて適応可能な頑強なMRIを用いた遺伝子 診断方法の為の初期検討2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 慧
    • 学会等名
      脳神経外科学会学術総会
  • [図書] アロスエルゴン Vol.1 No.3 AIの入門から応用、将来の展望ー医療の現場に進出するAIに対処するために2021

    • 著者名/発表者名
      鎌谷直之、田中順治、冨田桂公、高橋 慧、高橋雅道、岩藤和広、佐野元昭、猪俣武範、國吉保孝、福永 淳、松根彰志、安藤智暁、柳  裕一郎
    • 総ページ数
      128
    • 出版者
      クリニコ出版
    • ISBN
      9784910396187

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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