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2009 年度 実績報告書

一般化N次元PCAに基づく人体臓器の統計ボリュームモデリングと診断支援への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21300070
研究機関立命館大学

研究代表者

陳 延偉  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)

研究分担者 田中 弘美  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10268154)
田中 覚  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60251980)
佐藤 嘉伸  大阪大学, 医学部, 教授 (70243219)
古川 顕  滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (80199421)
森川 茂廣  滋賀医科大学, 医学部, 教授 (60220042)
キーワード医用画像 / 統計形状モデル / 統計ボリュームモデル / テンソル / 一般化N次元主成分分析 / 肝臓分割 / 少数サンプル / 位置あわせ
研究概要

研究の初年度の平成21年度においては,医用データベースの整備及び先行研究で開発した一般化N次元主成分分析法(GND-PCA)を用いた統計ボリュームモデリング法の確立に重点を置いて研究を行ってきた.主に以下の研究成果が得られた.
【成果1:テキスチャを含めた臓器の統計ボリュームモデリングの確立】
これまで臓器の3次元統計形状モデルがほぼ確立されているが,診断支援するためには,形状だけではなく濃度値(テキスチャ)の統計解析とモデリングが必要である.一方,医用ボリュームデータは次元数が大きいため,従来の主成分分析法を用いて構築した統計モデルには,汎化能力がなく,診断支援には適していない.本研究では,新しいテンソルベース多次元主成分分析法(GND-PCA)を提案し,MR脳画像や胸部CT画像に適用し世界初めて少数サンプルからボリュームデータをモデリングできろことを示した.本成果は,著名な学術誌Neuraocomputingの2009年5月号に掲載された(雑誌発表論文リスト1).
【成果2:ランドマークを用いない3次元形状の正規化法の確立】
統計形状モデリングにおいて,サンプル間の正規化(表面点の対応付け)は重要である.一方,臓器の場合,ランドマークとなる特徴点があまり存在していないため,サンプル間の正規化(表面点の対応付け)は極めて困難である.本研究では,肝臓の3次元形状を球面調和関数で近似し,各基底関数同士の軸をあわすことによって正確な正規化ができる手法を開発した.その成果は2009年9月に開催される国際学会IIHMSP2009にて発表した(学会発表論文リスト1).
【成果3:Low-Contrast CT画像におけろ肝臓の分割法の確立】
肝臓疾患の診断と治療にはCT画像からの肝臓分割が重要である.肝臓の形状や濃度値に様々なバリエーションがあるため,未だに肝臓の自動分割法は確立されていない.本研究では,クラスタリングと先験情報を用いたLow-Contrast CT画像における肝臓の分割法を提案し,様々なデータベースを用いてその有効性を示した.その成果は2009年9月に開催される国際学会IIHMSP2009にて発表した(学会発表論文リスト2).

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 18件) 学会発表 (29件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A novel method for gaze tracking by local pattern model and support vector regressor2010

    • 著者名/発表者名
      Hu-Chuan Lu, Guo-Liang Fang, Chao Wang, Yen-Wei Chen
    • 雑誌名

      Signal Processing Vol.90

      ページ: 1290-1299

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between the tautomeric structures of curcumin derivatives and their A-binding activities in the context of therapies for Alzheimer's disease.2010

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa D, Shirai N, Amatsubo T, Taguchi H, Hirao K, Urushitani M, Morikawa S, Inubushi T, Kato M, Kato F, Morino K, Kimura H, Nakano I, Yoshida C, Okada T, Sano M, Wada Y, Wada K, Yamamoto A, Tooyama I.
    • 雑誌名

      Biomaterials Vol.31

      ページ: 4179-4185

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Hybrid Technique for Thickness-map Visualization of the Hip Cartilages in MRI2010

    • 著者名/発表者名
      Mahdieh Khanmohammadi, Yoshinobu Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions (in press(掲載決定))

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized N-dimensional Principal Component Analysis(GND-PCA)and Its Application on Construction of Statistical Appearance Models for Medical Volumes with Fewer Samples2009

    • 著者名/発表者名
      Rui Xu, Yen-Wei Chen
    • 雑誌名

      Neurocomputing Vol.72

      ページ: 2276-2287

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tomographic Reconstruction of Coded Aperture Images by Simulated Annealing2009

    • 著者名/発表者名
      Yen-Wei Chen
    • 雑誌名

      International Journal of Innovative Computing, Information and Control Vol.5, No.3

      ページ: 697-705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computer-assisted preoperative planning for reduction of proximal femoral fracture using 3D-CT data2009

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Okada, Yuta Iwasaki, Tsuyoshi Koyama, Nobuhiko Sugano, Yen-Wei Chen, Kazuo Yonenobu, Yoshinobu Sato
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering Vol.56, No.3

      ページ: 749-759

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized N-dimensional Principal Component Analysis(GND-PCA)Based Statistical Appearance Modeling of Facial Images with Multiple Modes2009

    • 著者名/発表者名
      Xu Qiao, Rui Xu, Yen-Wei Chen, Takanori Igarashi, Keisuke Nakao, Akio Kashimoto
    • 雑誌名

      IPSJ Trans.On Computer Vision and Applications Vol.1

      ページ: 231-241

    • 査読あり
  • [雑誌論文] I.Trifluoromethoxy-benzylated ligands improve amyloid detection in the brain using ^<19>F magnetic resonance imaging.2009

    • 著者名/発表者名
      Amatubo T, Morikawa S, Matsuda K, Inubushi T, Urushitani M, Taguchi H, Shirai N, Hirao K, Kato M, Morino K, Kimura H, Nakano I, Yoshida C, Okada T, Sano M, Tooyama
    • 雑誌名

      Neurosci Res Vol.63

      ページ: 76-81

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Percutaneous aspiration of spinal ventricle cysts using real-time magnetic resonance imaging and navigation.2009

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S, Saruhashi Y, Odate S, Matsusue Y, Morikawa S.
    • 雑誌名

      Spine Vol.34

      ページ: 629-634

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative stress induction of DJ-1 protein in reactive astrocytes scavenges free radicals and reduces cell injury.2009

    • 著者名/発表者名
      Yanagida T, Tsushima J, Kitamura Y, Yanagisawa D, Takata K, Shibaike T, Yamamoto A, Taniguchi T, Yasui H, Taira T, Morikawa S, Inubushi T, Tooyama I, Ariga H.
    • 雑誌名

      Oxidative Medicine and Cellular longevity. Vol.2

      ページ: 36-42

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preliminary Clinical Experiences of a Motorized Manipulator for Magnetic Resonance Image Guided Microwave Coagulation Therapy of Liver Tumors.2009

    • 著者名/発表者名
      Morikawa S, Naka S, Murakami K, Kurumi Y, Shiomi H, Tani T, Haque HA, Tokuda J, Hata N, Inubushi T.
    • 雑誌名

      Am J Surg Vol.198

      ページ: 340-347

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a conjugated gadolinium and cisplatin-gelatin possessing properties as an intravascular contrast agent for MR imaging.2009

    • 著者名/発表者名
      Sonoda A, Nitta N, Ohta S, Seko A, Jo J, Morikawa S, Tabata Y, Takahashi M, Murata K
    • 雑誌名

      Eur J Radiol Vol.71

      ページ: 570-575

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 7T-MRIを利用したラット脳放射線障害における脳梁部fractional anisotropy値変化の検討と組織学的考察2009

    • 著者名/発表者名
      地藤純哉、深見忠輝、中洲敏、井藤隆太、森川茂廣、犬伏俊郎、野崎和彦
    • 雑誌名

      脳神経外科 Vol.37

      ページ: 147-155

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CT diagnosis of acute mesenteric ischemia from various causes2009

    • 著者名/発表者名
      Furukawa A, Kanasaki S, Kono N, Wakamiya M, Tanaka T, Takahashi M, Murata K.
    • 雑誌名

      AJR(Am J Roentgenol) Vol.192

      ページ: 408-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 腹部・骨盤部炎症性疾患の画像診断:消化管、肝、胆、膵2009

    • 著者名/発表者名
      古川顕、金崎周造、若宮誠、河野直明、外山哲也、山崎道夫、川上光一、三品淳資、田中豊彦、村田喜代史、坂本力
    • 雑誌名

      臨床画像 Vol25, No7

      ページ: 757-767

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 骨盤血管解剖と塞栓術の手段・安全性・合併症2009

    • 著者名/発表者名
      金崎周造、古川顕、若宮誠、廣瀬朋宏、田中豊彦、新田哲久、村田喜代史
    • 雑誌名

      IVR会誌Jpn J Intervent Radiol Vol.24

      ページ: 114-122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボリュームデータの局所特徴に基づく並列三次元領域抽出2009

    • 著者名/発表者名
      木村彰徳, 山添悠, 田中覚, 田中弘美
    • 雑誌名

      画像電子学会誌 Vol.38(4)

      ページ: 471-480

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 独立成分分析と画像認識2009

    • 著者名/発表者名
      陳延偉
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌 Vol.63, No.12

      ページ: 1773-1777

  • [雑誌論文] 学習型画質改善・画像復元・超解像技術2009

    • 著者名/発表者名
      陳延偉
    • 雑誌名

      O Plus E Vol.32, No.3

      ページ: 270-274

  • [雑誌論文] Grid-Independent Metropolis Sampling for Volume Visualization

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Tanaka, Kyoko Hasegawa, Susumu Nakata, Hideo Nakajima, Takuya Hatta, Frederika Rambu Ngana, Takuma Kawamura, Naohisa Sakamoto, Koji Koyamada
    • 雑誌名

      International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing (in press(掲載決定))

    • 査読あり
  • [学会発表] 内視鏡手術支援システムのための歪み補正を含めた斜視内視鏡のカメラキャリブレーション法の比較2010

    • 著者名/発表者名
      福田紀生, 中本将彦, 岡田俊之, 陳延偉, 佐藤嘉伸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] 部分隣接統計的形状モデルを用いた臓器の形状推定2010

    • 著者名/発表者名
      吉田安秀, 岡田俊之, 横田太, 堀雅敏, 陳延偉, 佐藤嘉伸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] 脳time-shift図と通信戦略-記憶ループと遠隔転写-2010

    • 著者名/発表者名
      上村拓矢, 中村和起, 米田和代, 陳延偉, 水野(松本)由子, 三好智満, 澤井元, 田村進一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] 3D Liver Volume Morphing and Statistical Modeling Using Generalized N-Dimensional Principal Component Analysis2010

    • 著者名/発表者名
      Xu Xiao, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] カテーテルシミュレーションに基づく最適ガイドワイヤ形状の推定2010

    • 著者名/発表者名
      平山俊太, 岡田俊之, 木西基, 大須賀慶悟, 堀雅敏, 陳延偉, 佐藤嘉伸
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] Detection of the Small Bowel Motility with Cine-MRI Sequence2010

    • 著者名/発表者名
      Xing Wu, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki, Makoto Wakamiya, Kiyoshi Murata, Shensheng Zhang, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 発表場所
      沖縄那覇市ぶんかテンブス館
    • 年月日
      20100128-20100129
  • [学会発表] Object Class Recognition with Supervised Nonlinear Neighborhood Embedding of Visual Words2009

    • 著者名/発表者名
      Xianhua Han, Yen-Wei Chen, Xiang Ruan
    • 学会等名
      Proc.of ICIMCS2009
    • 発表場所
      Kunming, Yunnan, China
    • 年月日
      20091123-20091125
  • [学会発表] Hybrid Particle Swarm Optimization for 3-D Image Registration2009

    • 著者名/発表者名
      Yen-Wei Chen, Aya Mimori, Chen-Lun Lin
    • 学会等名
      Proceeding of 2009 IEEE 16th International Conference on Image Processing(ICIP2009)
    • 発表場所
      Cairo, Egupt
    • 年月日
      20091107-20091110
  • [学会発表] Independent Component Analysis Based Ring Artifact Reduction in Cone-Beam CT Images2009

    • 著者名/発表者名
      Yen-Wei Chen, Guifang Duan
    • 学会等名
      Proceeding of 2009 IEEE 16th International Conference on Image Processing(ICIP2009)
    • 発表場所
      Cairo, Egypt
    • 年月日
      20091107-20091110
  • [学会発表] 肝臓の統計形状モデルを使った肝硬変の診断支援2009

    • 著者名/発表者名
      小原伸哉, Amir Hossein Foruzan, 健山智子, 陳延偉, 古川顕, 金崎周造, 若宮誠, 村田喜代史
    • 学会等名
      2009電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      20091107-20091108
  • [学会発表] EMアルゴリズムと3次元ROIを用いた肝臓内自動腫瘍検出2009

    • 著者名/発表者名
      増田優, Amir H.Foruzan, 健山智子, 陳延偉
    • 学会等名
      2009電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      20091107-20091108
  • [学会発表] 3次元的操作を考慮した最適ガイドワイヤ形状推定2009

    • 著者名/発表者名
      平山俊太, 岡田俊之, 木西基, 大須賀慶悟, 堀雅敏, 陳延偉, 佐藤嘉伸
    • 学会等名
      2009電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      20091107-20091108
  • [学会発表] 内視鏡下手術支援システムにおける斜視内視鏡のカメラモデルおよびキャリブレーション法の比較2009

    • 著者名/発表者名
      福田紀生, 中本将彦, 岡田俊之, 佐藤嘉伸, 陳延偉
    • 学会等名
      2009電気関係学会関西支部連合大会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      20091107-20091108
  • [学会発表] GND-PCA based Statistical Volume Modeling of the Lung2009

    • 著者名/発表者名
      Yen-Wei Chen, Rui Xu
    • 学会等名
      Proceeding of SPIE
    • 発表場所
      Yichiang, China
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Visualization for Volume Data Scored by Geant4 Simulation2009

    • 著者名/発表者名
      A.Kimura, S.Tanaka, K.Hasegawa, T.Sasaki
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium Conference
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      20091025-20091031
  • [学会発表] A Computer Assisted Diagonosis Sysytem for Visualization and Qualification of Liver and its Vascular Structures2009

    • 著者名/発表者名
      Amir H.Foruzan, Yen-Wei Chen, Reza A.Zoroofi
    • 学会等名
      Proc.of MPR2009
    • 発表場所
      京都 立命館大学
    • 年月日
      20091004-20091005
  • [学会発表] 3D Liver Volume Morphing and Statistical Modeling Using Generalized N-Dimensional Principal Component Analysis Method2009

    • 著者名/発表者名
      Xu Qiao, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      Proc.of MPR2009
    • 発表場所
      京都 立命館大学
    • 年月日
      20091004-20091005
  • [学会発表] Automated segmentation of the femur and pelvis from 3D CT data of diseased hip using hierarchical statistical shape model of joint structure2009

    • 著者名/発表者名
      Yokota F
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20090920-20090924
  • [学会発表] Expertise modeling for automated planning of acetabular cup in totalhip arthroplasty using combined bone and implant statistical atlas2009

    • 著者名/発表者名
      Otomaru I
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20090920-20090924
  • [学会発表] Ali Abbaspour "Evaluation of Liver Shape Approximation and Characterization2009

    • 著者名/発表者名
      Farshid Babapour Mofrad, Reza Aghaeizadeh Zoroofi, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      Proc.of 2009 Fifth International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing
    • 発表場所
      Mielparque-Kyoto, Kyoto, Japan
    • 年月日
      20090912-20090914
  • [学会発表] Multi-mode Narrow-band Thresholding with Application in Liver Segmentation from Low-contrast CT Images2009

    • 著者名/発表者名
      Amir H.Foruzan, Yen-Wei Chen, Reza A.Zoroofi, Akira Furukawa, Yoshinobu Sato, Masatoshi Hori
    • 学会等名
      Proc.of 2009 Fifth International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing
    • 発表場所
      Mielparque-Kyoto, Kyoto, Japan
    • 年月日
      20090912-20090914
  • [学会発表] 2D-PCA based Statistical Shape Model from few Medical Samples2009

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Tateyama, Amir H.Foruzan, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      Proc.of 2009 Fifth International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing
    • 発表場所
      Mielparque-Kyoto, Kyoto, Japan
    • 年月日
      20090912-20090914
  • [学会発表] Analysis of Centerline Extraction in Three-Dimensional Scale Space -Extracting Centerline of Vessels in Hepatic Artery-2009

    • 著者名/発表者名
      Motoi Kinishi, Toshiyuki Okada, Masatoshi Hori, Yen-Wei Chen, Yoshinobu Sato
    • 学会等名
      Proc.of 2009 Fifth International Conference on Natural Computation
    • 発表場所
      Tianjin, China
    • 年月日
      20090814-20090816
  • [学会発表] PCA based Statistical Shape Model of the Spleen2009

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Tateyama, Amir H.Foruzan, Yen-Wei Chen
    • 学会等名
      Proc.of 2009 Fifth International Conference on Natural Computation
    • 発表場所
      Tianjin, China
    • 年月日
      20090814-20090816
  • [学会発表] GND-PCA based Statistical Volume Modeling of the Lung2009

    • 著者名/発表者名
      Yen-Wei Chen, Rui Xu
    • 学会等名
      JAMIT2009 Proceedings
    • 発表場所
      名古屋 中京大学
    • 年月日
      20090804-20090805
  • [学会発表] Segmentation of Liver in Low-contrast Images Using K-Means Clusterin and A Priori Knowledge2009

    • 著者名/発表者名
      Amir H.Foruzan, Yen-Wei Chen, Reza A.Zoroofi, Akira Furukawa, Yoshinobu Sato, Masatoshi Hori
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像(MI)研究会
    • 発表場所
      岐阜 岐阜大学
    • 年月日
      20090528-20090529
  • [学会発表] A Novel Automatic Liver Surface Registration Method Using Spherical Harmonics2009

    • 著者名/発表者名
      Farshid Babapour Mofrad, Yen-Wei Chen, Reza Aghaeizadeh Zoroofi, Ali Abbaspour Tehrani-Fard, Yoshinobu Sato, Masatoshi Hori, Akira Furukawa
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像(MI)研究会
    • 発表場所
      岐阜 岐阜大学
    • 年月日
      20090528-20090529
  • [学会発表] A Semi-automated Detection for Motility of Small Bowel with MRI Sequence2009

    • 著者名/発表者名
      Xing Wu, Yen-Wei Chen, Qi Xi, Shensheng Zhang, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki, Makoto Wakamiya, Kiyoshi Murata
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像(MI)研究会
    • 発表場所
      岐阜 岐阜大学
    • 年月日
      20090528-20090529
  • [学会発表] PCA Based Regional Mutual Information for Robust Medical Image Registration2009

    • 著者名/発表者名
      Chen-Lun LIN, Yen-Wei CHEN
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像(MI)研究会
    • 発表場所
      岐阜 岐阜大学
    • 年月日
      20090528-20090529
  • [産業財産権] 画像変形方法、画像処理装置、及びコンピュータプログラム2010

    • 発明者名
      陳延偉, 瀬尾昌孝
    • 権利者名
      立命館大学
    • 産業財産権番号
      特願2010-032680
    • 出願年月日
      2010-02-18

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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