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2021 年度 実績報告書

深層学習による血管造影用カテーテライゼーション難易度と最適なカテーテル形状の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K22862
研究機関北海道大学

研究代表者

森田 亮  北海道大学, 医学研究院, 助教 (30872626)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
キーワードIVR / カテーテル挿入難易度 / AI / カテーテライゼーション
研究実績の概要

血管内カテーテル治療における標的血管へのカテーテル挿入難易度判定のAI開発を目的として、2020年度に1名のIVR専門医による腹腔動脈から総肝動脈へのCTのVRデータを用いた視認性難易度評価試験結果を教師データとしたResNetー50を用いたAI解析を行った。元VR画像ではAIが血管難易度に関連する領域を認識しないことがわかったため、難易度に関連しない血管を除去した修正VR画像にて同様な解析を行った。その結果、困難例とそれ以外の2群に分けた場合には、Overall accuracy は、89.05%と比較的良好であることを確認している。
2021年度には、客観的な難易度を教師データとするため3名のIVR専門医による視認性評価試験を元に同様なAI解析を行い、カテーテル挿入困難例と非困難例の2群を弁別するoverall accuracy は60%以上を示し、非困難群を選び出すprecision(適合率)は80%を超えた。また、判断根拠を可視化するためocclusion sensitivity技術を用い、CT-VR像のどの部位が難易度を左右するかの画像解析を進めている。
今後は、上記に加えて、物体検出技術も用い、VR画像からAI認識が行えるCNNをもつニューラルネットワーク作成を目指している。 また、CT等の画像データのみではAIに与える難易度の教師データとしては正確性という観点からは不十分であり、将来的にはCTデータを元にした多数の血管模型を3Dプリンターで作成し、多数の医師が術者となり、同一の血管モデルに対して、複数のカテーテルを用いたカテーテライゼー ション実験を行い難易度(成否と手技時間による)を明らかにし、その結果を教師データとしてAIに与えることで、臨床応用が可能なAI開発を目指している。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 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 (4件)

  • [雑誌論文] 画像データの実体化による画像診断・IVR技術の高精度化を目指した研究2022

    • 著者名/発表者名
      阿保大介、曽山武士、森田亮
    • 雑誌名

      北海道放射線医学雑誌

      巻: 2 ページ: 26-28

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Catheterization into branches of simplified type Ⅲ arch models2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Soyama, Tetsuaki Imai, Yuki Yoshino, Bunya Takahashi, Ryo Morita, Daisuke Abo, Daisuke Yoshida, Kikutaro Tokairin, Toshiya Osanai, Kohsuke Kudo
    • 学会等名
      第50回日本IVR学会総会
  • [学会発表] 光免疫療法のための穿刺トレーニングファントムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇祥, 曽山武士, 樋田泰浩, 足利雄一, 西川圭吾, 若林侑輝, 亀田拓人, 氏家秀樹, 阿保大介, 森田亮, 工藤與亮, 石川正純, 小川美香子, 中島孝平, 本間明宏.
    • 学会等名
      第6回穿刺ドレナージ研究会
  • [学会発表] 3D printed renal AV shunt model:simulation of embolization with preloading coil in plug technique2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Morita, Daisuke Abo, Takeshi Soyama, Bunya Takahashi, Yuki Yoshino, Koji Yamasaki, Satonori Tsuneta, Tetsuaki Imai, Kohsuke Kudo
    • 学会等名
      第50回日本IVR学会総会
  • [学会発表] 中空型血管モデルによる術前シミュレーションを併用したpreloading coil in plug法でのhigh flow type腎AVF塞栓術の1例2021

    • 著者名/発表者名
      森田亮, 阿保大介, 曽山武士, 高橋文也, 吉野裕紀, 木野田直也, 安井太一, 常田慧徳, 今井哲秋, 工藤與亮
    • 学会等名
      第34回北日本IVR研究会

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公開日: 2022-12-28  

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