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2012 年度 実施状況報告書

大規模医用画像データベースの学習と類似画像検索に基づく汎用臓器抽出手順の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23500118
研究機関岐阜大学

研究代表者

周 向栄  岐阜大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00359738)

キーワード臓器領域の自動抽出 / 機械学習 / 画像データベース / 解剖構造の理解 / 類似画像検索 / 国際情報交換「米国」
研究概要

平成24年度の研究成果は主に以下の三つである.
(1)体幹部画像データベースの構築:本研究は岐阜大学病院の倫理委員会の承認のもとで、これまでに使用したCT画像に加えて新たな症例を収集した。現在約3000例規模の体幹部CT画像データベースを構築した。
(2)体幹部CT画像からの解剖学的構造の獲得:基本的にはCT画素単位での真の臓器・組織の分類は手動で行う方針であるが、これまでに入力ツールの開発を含めて事前の準備をした。平成24年度には、本格的に臓器の手入力実験を進めた。具体的に300例のCT画像から4種類の臓器を対象に7人で分担して手動抽出を行い、抽出結果の再現性、精度、および作業効率を定量的に評価した。
(3)機械学習と画像検索手法の改善:本研究ではCT画像データベースに基づく学習を利用して、臓器の自動抽出を行うという難題を解決する狙いがある。平成24年度には、提案した機械学習に基づく高速的臓器位置の自動検出法と位相限定相関法による類似画像検索法を改善した。具体的にはシステムの性能を左右する特徴量の工夫と追加を行った。その結果、本システムが対応可能な臓器は従来の5種類から11種類まで拡張し、臓器の位置検出の成功率も大幅に向上できた。
以上の成果によって、大規模医用画像データベースを利用した学習と類似画像検索に基づく汎用的臓器の自動抽出が原理的に可能であることを確認でき、提案したシステムは体幹部における複数の臓器領域を高速且つ高精度で抽出することが可能であることが示された。

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

計画通りに画像データベースの整備、学習サンプル(人体の解剖学的構造)の準備、関連する学習手法の検証を行った。大規模な画像データを用いた実験の結果から、研究の発想と方向性は正しく、技術的にも実現可能であることを確認した。抽出精度と手順の汎用性の向上ついては課題を残っているが、研究全体の進捗は予想通りであると考える。

今後の研究の推進方策

研究計画書の通りに研究を進める予定である。効率的に研究を進めるために、時間の節約が一番重要である。特に大規模な画像データに基づく機械学習は非常に時間がかかることから、常に最新の情報を入手し、無駄な実験を防ぐ必要がある。よって、今年度も,学会の参加や発表に通じて他の研究者との交流を積極的に行うことを検討する。

次年度の研究費の使用計画

本研究は既存の設備を最大限で活用し、計画より設備に使用する研究経費を節約した。次年度にも必要となる設備を
最小限で購入することを計画している。具体的には、老朽化した計算機と画像保存装置の更新、3次元である臓器領域を実際に造形できる3DPrinterの購入を行う。また、国内外の学会で研究成果を積極的に発表し、外部の意見を収集することが研究の正確な進捗にとって最も重要なことであり、一定の旅費の確保が必要である。それ以外の研究費は、印刷費、論文の投稿料などに充てる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Automatic organ localizations on 3D CT images by using majority-voting of multiple 2D detections based on local binary patterns and Haar-like features2013

    • 著者名/発表者名
      X.Zhou, A.Yamaguti, Xin. Zhou, T.Hara, R.Yokoyam, M.Kanematsu, and H.Fujita
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE Medical Imaging 2013: Computer-Aided Diagnosis

      巻: 8670 ページ: 3A1-3A7

    • DOI

      10.1117/12.2007466

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulmonary emphysema classification based on an improved texton learning model by sparse representation2013

    • 著者名/発表者名
      M.Zhang, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, and H.Fujita
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE Medical Imaging 2013: Computer-Aided Diagnosis

      巻: 8670 ページ: 0F1-0F7

    • DOI

      10.1117/12.2007934

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model-based approach to recognize the rectus abdomens muscle in CT images2013

    • 著者名/発表者名
      N.Kamiya, X.Zhou, H.Chen, C.Muramatsu, T.Hara, and H.Fujita
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E-96-D ページ: 869-871

    • DOI

      10.1587/transinf.E96.D.869

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Age-related changes in trabecular and cortical bone microstructure, International Journal of Endocrinology2013

    • 著者名/発表者名
      H.Chen, X.Zhou, H.Fujita, M.Onozuka, and K.Kubo
    • 雑誌名

      International Journal of Endocrinology

      巻: 2013 ページ: In press

    • DOI

      10.1155/2013/213234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local binary pattern statistics feature for reduced reference image quality assessment2013

    • 著者名/発表者名
      M.Zhang, X.Mou, H.Fujita, L.Zhang, X.Zhou, and W.Xue
    • 雑誌名

      Proc. of IS&T/SPIE Symposium on Electronic Imaging 2013

      巻: 8660 ページ: 86600L-1-8

    • DOI

      10.1117/12.2008646

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 歯科パノラマX線写真における左右差分像技術を用いた上顎洞の異常自動検出法2013

    • 著者名/発表者名
      原 武史,田上元基,森進太郎,金田 隆,勝又明敏,周 向栄,村松千左子,藤田広志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D

      巻: J96-D (4) ページ: 885-891

    • 査読あり
  • [学会発表] A01-3 Model Construction for Computational Anatomy: Progress Overview FY20122013

    • 著者名/発表者名
      H.Fujita, T.Hara, X.Zhou, C.Muramatsu, N.Kamiya, M.Zhang, D.Fukuoka, Y.Hatanaka, T.Matsubara, A.Teramoto, Y.Uchiyama, H.Chen, and H.Hoshi
    • 学会等名
      Proc. of the Fourth International Symposium on the Project “Computational Anatomy
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      20130223-20130224
  • [学会発表] CT画像における体幹部の解剖学的構造のデータベース構築法に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      山口昌太郎, 周 向栄, 陳 華岳, 原 武史, 姜 慧研, 横山龍二郎, 兼松雅之, 星 博昭, 藤田広志
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像研究会技術報告
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      20130124-20130125
  • [学会発表] 皮下脂肪領域の除去によるCT画像の仮想展開と腹直筋領域の自動認識2013

    • 著者名/発表者名
      神谷直希, 村松千左子, 周 向栄, 陳 華岳, 原 武史, 星 博昭, 藤田広志
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像研究会技術報告
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      20130124-20130125
  • [学会発表] モルフォロジー演算を用いた歯科パノラマX線写真上の頸動脈石灰化の自動検出法2013

    • 著者名/発表者名
      澤頭 毅, 原 武史, 勝又明敏, 村松千左子, 周 向栄, 飯田幸弘, 脇阪 孝, 松岡正登, 藤田広志
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術報告
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      20130124-20130125
  • [学会発表] 二肢強制選択法によるステレオシンチグラムにおける集積位置の距離弁別能の測定2012

    • 著者名/発表者名
      原 武史,山崎雄章,片渕哲朗,小林龍徳,松迫正樹,村松千左子,周 向栄,藤田広志
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像研究会技術研究報告
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      20121029-20121029
  • [備考] 藤田研究室

    • URL

      http//www.fjt.info.gifu-u.ac.jp

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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