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2021 年度 実施状況報告書

3次元医用画像からの臓器自動抽出: 人工知能が出力する確信度は精度改善に有用か?

研究課題

研究課題/領域番号 21K07674
研究機関神戸大学

研究代表者

堀 雅敏  神戸大学, 医学研究科, 特命教授 (00346206)

研究分担者 大西 裕満  大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (20452435)
SOUFI MAZEN  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80823525)
大竹 義人  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80349563)
佐藤 嘉伸  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70243219)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード放射線診断 / 人工知能 / セグメンテーション / 不確実性 / 精度 / コンピュータ支援診断 / CT / MRI
研究実績の概要

人工知能(AI)を応用して臨床に有用な技術開発を目指す多くの研究が試みられ、成功を収めている。しかし、その一方で課題も残っている。課題の一つとして、AI出力の「確からしさ」の評価が挙げられる。近年、学習済みAIのノードの一部をランダムに無効化する手法(Monte Carlo dropout)が、AI出力の「確からしさ」評価に有効であることが示された。本研究では、腹部3次元医用画像を対象にした臓器自動抽出について、AI出力の「確からしさ」の有用性を探っている。これにより、1) AIの示す結果を利用すべきか否かの指標を確立し、2) 教師データ作成の省力化、3) AIシステム精度の効率的な改善を目指している。また、複雑な臓器構造を有する腹部領域での成果は、全身に拡張することが容易と期待される。
2021年度研究実施計画では、腹部3次元医用画像(CT・MRI)データを収集することになっていた。この計画に沿い、画像データを集積して、放射線診断医が腹部臓器の抽出を行い、臓器領域(肝臓・脾臓)の「正解」データを作成した。2022~2023年度も引き続いて実施してデータ整備を完成させる予定である。画像データ集積と並行して、Monte Carlo dropoutを組み込んだAIシステム "Bayesian U-Net" を作成した。これにより、腹部3次元医用画像からの臓器自動抽出とその「確からしさ」(あるいは不確実性 "uncertainty")を出力できるようにした。
2021年度の研究により、画像データ集積と「確からしさ」評価のための基礎技術が確立され、本研究を継続する上で重要な成果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

正解データ付きの画像データ収集が当初計画を下回っている。その他の事項については概ね順調である。

今後の研究の推進方策

研究の方向については大きな問題が無いと考えている。しかし、正解データ付きの画像データ収集が遅れているため、2022年度もデータ収集に努める。その他については、概ね順調であり、研究計画に沿って研究を遂行する。

次年度使用額が生じた理由

現在までの達成度の欄に記載の通り、研究の達成度がやや遅れている。また、COVID-19パンデミックに伴って、当初予定していた学会参加を幾つか取りやめた。これにより次年度での使用額が生じた。2022年度は、研究達成度の遅れを取り戻す予定であり、また学会参加も増える見込みであり、当初予定通りに使用することになると考えている。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of multiplanar integration based on uncertainty estimation in automatic segmentation of abdominal organs in 3D CT image using 2D Bayesian U-Net2021

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yuto、Otake Yoshito、Soufi Mazen、Hori Masatoshi、Onishi Hiromitsu、Tomiyama Noriyuki、Sato Yoshinobu
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 11792

      巻: 11792 ページ: 1179208-6

    • DOI

      10.1117/12.2590794

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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