超高度に『医デジ化』された社会の実現

小泉 憲裕
(電気通信大学 大学院情報理工学研究科 准教授)

2021年11月22日月曜日

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)誌に松山桃子さんらの投稿論文が掲載されました

医療用AI・ロボティクス分野のトップジャーナルである International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)誌に松山桃子さんらの投稿論文がオンラインファーストで掲載されました。横浜市大センター病院 沼田和司先生、東京大学医学部附属病院 月原弘之先生、日本大学の松本直樹先生らとの共同研究プロジェクトの成果であり、われわれが推進する『医療診断・治療技能のデジタル化』に関するものです。ひきつづき大変お世話になりますが、ご助言・ご指導・お力添えをたまわりますようどうぞよろしくお願いもうしあげます。

Momoko Matsuyama, Norihiro Koizumi, Akihide Otsuka, Kento Kobayashi, Shiho Yagasaki, Yusuke Watanabe, Jiayi Zhou, Yu Nishiyama, Naoki Matsumoto, Hiroyuki Tsukihara, Kazushi Numata, "A novel complementation method of an acoustic shadow region utilizing a convolutional neural network for ultrasound-guided therapy," International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)https://doi.org/10.1007/s11548-021-02525-8, 2021. IF=2.9


概要:

目的:

音響ノイズの少ない超音波画像は、局所超音波ガイド下治療中の臓器モニタリングに不可欠です。しかしながら、患部が肋骨の下にある場合、骨などの硬い組織からの音の反射によって音響陰影が発生し、この領域の情報が欠損した状態で画像が出力されます。これを踏まえて本研究では、欠損領域を補完した合成画像を生成する手法を新規に提案する。

方法:

音響陰影のない合成画像を生成するための補完方法の全体的な流れは次のとおりです。まず、畳み込みニューラルネットワークに基づいて、ファントム腎臓上の音響影の有無の二項分類法を構築した。次に、時系列データベースから適切な画像を検索し、音響陰影で隠れていない対応する領域をターゲット画像の欠落領域に重ね合わせることにより、音響陰影のない合成画像を作成した。また、U-Netを利用した自動腎臓マスク生成法の構築と検証を行った。

結果:

腎臓追跡の補完精度を向上することにより、テンプレートのマッチングによって画像追跡する精度が向上した。補完後のゼロ平均正規化相互相関(ZNCC)値は、4未満の補完前の値よりも高かった。

さまざまなデータ生成条件:(i)ロボット超音波診断システムのベッドの位置を並進方向に変更、(ii)プローブ角度を並進方向に変更、(iii)プローブの回転運動を条件(ii)に追加。条件(iii)では腎臓の輪郭の形状に大きなばらつきがあったが、提案された方法はZNCC値を0.5437から0.5807に改善した。

結論:

提案手法の有効性はファントム実験レベルで実証された。今後の研究では、実際の臓器での有効性を検証する必要がある。

欠損領域の画像を補完した合成画像を生成する手法



2021年11月21日日曜日

矢ケ崎詞穂さん、石川智大さんらが第29回日本コンピュータ外科学会大会(JSCAS2021)で研究成果発表を行ないました。

 矢ケ崎詞穂さん、石川智大さんらが第29回日本コンピュータ外科学会大会(JSCAS2021、つくば国際会議場、11月21-23日)で研究成果発表を行ないました。

(1) 矢ケ崎詞穂,小泉憲裕,西山 悠,齋藤僚介,小川眞広,松本直樹,沼田和司,動的輪郭モデルを用いた深層学習による 2 次元量音波診断画像からの 3 次元移動量推定, 21(2)‒4, 第29回日本コンピュータ外科学会大会(JSCAS2021), 2021.

(2) 石川智大,小泉憲裕,西山 悠,周 家禕,渡辺祐介,藤林 巧,松山桃子,山田望結, 松本直樹,沼田和司,動的輪郭モデルを用いた深層学習による 2 次元量音波診断画像からの 3 次元移動量推定, 21(4)‒3, 第29回日本コンピュータ外科学会大会(JSCAS2021), 2021.


2021年10月16日土曜日

日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会において、齋藤僚介さん、周家禕さん、矢ケ崎詞穂さん、小野寺佑輔さん、藤林 巧さん、松山 桃子さん、石川 智大さんらが研究成果発表を行ないました。

 長野県松本文化会館(キッセイ文化ホール)で開催された日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会において、齋藤僚介さん、周 家禕さん、矢ケ崎詞穂さん、小野寺佑輔さん、藤林 巧さん、松山桃子さん、石川智大さんらが研究成果発表を行ないました。発表に際しては多くのエンカレッジメントをたまわり、感謝・感激、誠にありがとうございます。当日賜りました有益なご助言・コメントを今後の研究に展開してゆければと期待しております。引き続き大変お世話になりますがご助言・ご指導・お力添えをたまわりますよう、どうぞよろしくお願いもうしあげます。


[1] 松山 桃子、渡部 祐介、周 家禕、矢ケ崎 詞穂、藤林 巧、山田 望結、松本 直樹、沼田 和司、西山 悠、小泉 憲裕、超音波診断における音響陰影によるノイズ除去を考慮した治療モ ニタリングシステム支援に関する研究、新4、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[2] 石川 智大、周 家禕、渡部 祐介、藤林 巧、松山 桃子、山田 望結、 松本 直樹、沼田 和司、西山 悠、小泉 憲裕、VisualSLAMを用いた超音波プローブの動作推定に関する研究、新5、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[3] 藤林 巧、渡部 祐介、周 家禕、矢ヶ崎 詞穂、松山 桃子、山田 望結、 松本 直樹、沼田 和司、西山 悠、小泉 憲裕、自動治療ロボットのための深層学習を援用した超音波プローブの回転操作における同一断面追従手法の開発、新7、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[4] 小野寺 佑輔、小泉 憲裕、武笠 杏樹、重成 佑香、五十嵐 立樹、西山 悠、 小路 直、 超楕円を用いた前立腺形状の自動同定手法に関する研究、新8、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[5] 矢ケ崎 詞穂、小泉 憲裕、西山 悠、齋藤 僚介、小川 眞広、松本 直樹、 沼田 和司、超音波診断における深層学習を用いた2次元位置推定、新9、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[6] 周 家禕、渡部 祐介、藤林 巧、山田 望結、松山 桃子、石川 智大、 松本 直樹、沼田 和司、西山 悠、小泉 憲裕、追従ロボットを用いた臓器運動状態推定及び適正画像判定システ ムの構築に関する研究 、A 1-2、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.

[7] 齋藤 僚介、小泉 憲裕、西山 悠、矢ケ崎 詞穂、小川 眞広、松本 直樹、肝線維化の超音波自動診断における深層距離学習の検討、A 1-3、日本超音波医学会第33回関東甲信越地方会学術集会、2021.








2021年10月9日土曜日

『プログラム別勉強仲間をつくる会』という学内の企画で学域2年生の皆さんにわれわれの研究をご紹介する機会をいただきました。

 『プログラム別勉強仲間をつくる会』という学内の企画で学域2年生の皆さまに小泉研究室をご訪問いただき、われわれの研究をご紹介する機会をいただきました。

われわれの研究室にご興味をもっていただき、誠にありがとうございます。












2021年9月21日火曜日

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)誌への論文掲載

 医療用AI・ロボティクス分野のトップジャーナルである International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)誌に齋藤僚介さんらの投稿論文がオンラインファーストで掲載されました。日本大学の小川眞広先生、松本直樹先生、増崎先生、高橋先生らとの共同研究プロジェクトの成果であり、われわれが推進する『医療診断・治療技能のデジタル化』に関するものです。ひきつづき大変お世話になりますが、ご助言・ご指導・お力添えをたまわりますようどうぞよろしくお願いもうしあげます。

Ryosuke Saito, Norihiro Koizumi, Yu Nishiyama, Tsubasa Imaizumi, Kenta Kusahara, Shiho Yagasaki, Naoki Matsumoto, Ryota Masuzaki, Toshimi Takahashi, Masahiro Ogawa, "Evaluation of Ultrasonic Fibrosis Diagnostic System Using Convolutional Network for Ordinal Regression," International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery (IJCARS)2021. https://doi.org/10.1007/s11548-021-02491-1 IF=2.9


概要: 

研究の目的は、肝線維化の診断において医師の負担を軽減するための自動超音波画像診断システムの開発およびその有効性を検証することです。 

このうち本報ではU-Netを利用して超音波画像から肝実質の領域を抽出、ResNet18に基づく通常の回帰モデルであるCORALNetを利用して、肝線維化の度合いをF0、F1、F2、F3、またはF4に分類・評価する方法を提案しました。

U-Netを使用した肝実質領域の抽出においては医療専門家による教師データとの高い一致度(ダイス係数0.929)を達成しました。 またCORALNetを利用した肝線維化度合いの分類・評価結果では平均MAE1.22、RMSE1.60を達成しました。

将来課題として、教師データへの依存度が低いモデルの検討、関心領域の抽出や分類・評価精度のさらなる向上等が挙げられます。

 

2021年7月28日水曜日

JST大学発新産業創出プログラム<社会還元加速プログラム(SCORE)チーム推進型>に採択

JST大学発新産業創出プログラム<社会還元加速プログラム(SCORE)チーム推進型>に下記の課題が採択されました。本支援のもと医療のデジタル化の社会実装をさらに加速・推進してゆければと期待しております。

引き続き大変お世話になりますが、ご助言・ご指導・お力添えをたまわりますよう、どうぞよろしくお願いもうしあげます。

採択課題:次世代型超音波生体モニタ リング技術の事業化

内容:人工知能技術およびロボット技術を応用し、既存の超音波診断装置に付加するだけで誰もが簡便に運動する臓器内 の患部を自動抽出・追従・モニタリン グできる次世代型超音波生体モニタリング装置の事業化検証を行う。  

プレスリリース:

 https://www.jst.go.jp/pr/info/info1516/index.html

2021年6月24日木曜日

共同研究開発プロジェクトがJST ASTEP に採択され、3者共同でプレスリリースを行ない、日経新聞、朝日新聞、電波新聞等に掲載されました

 電通大、TOA、小野測器(、他)で進めている共同研究開発プロジェクトがJST ASTEP に採択され、3者(電通大、TOA、小野測器)共同でプレスリリースを行ない、日経新聞、朝日新聞、電波新聞等に掲載されました。


【ニュースリリース】異分野融合による産学連携 「非接触バイタル・センシング技術の開発」
https://www.uec.ac.jp/news/announcement/2021/20210624_3493.html
https://www.toa.co.jp/news/2021/210624.htm
https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/whats_new/press/21_06_24.htm

2021年6月21日月曜日

CARS2021における研究成果発表

 コンピュータ支援医療システムに関するトップカンファレンスである国際会議CARS2021(6月21-25日開催、ミュンヘン)において齋藤 僚介さん、周 家禕さん、小野寺 佑輔さん、松山 桃子さんらが合計4件の研究成果発表を行ないました。今回はコロナ禍の影響で現地の会場とわれわれのようなドイツ国外の参加者・発表者をオンラインでつないだハイブリッド形式での開催でした。いただきましたコメント・ご助言を今後の研究に展開してゆければと期待しております。

CARS2021:
https://www.cars2021.org/


[1] A robotic ultrasound diagnostic system for tracking kidney motion and adjusting contact posture using an organ tracking robot
J. Zhou, K. Kobayashi, R. Igarashi, Y. Watanabe, T. Fujibayashi, M. Yamada, M. Matsuyama, H. Tsukihara, K. Yoshinaka, N. Matsumoto, M. Ogawa, H. Miyazaki, K. Numata, H. Nagaoka, T. Iwai, H. Iijima, Y. Nishiyama, N. Koizumi, Univ. of Electro-Communications; The Univ. of Tokyo; Obayashi Manufacturing Co., Ltd; Nihon Univ. Hospital; Yokohama City Univ. Medical Center; National Inst. of Advanced Industrial Science and Technology, Ibaraki (JP) [CAR-LE-21-00051]

[2] Ultrasound Fibrosis Diagnostic System Utilizing U-Net and CORALNet
R. Saito, N. Koizumi, Y. Nishiyama, T. Imaizumi, K. Kusahara, S. Yagasaki, N. Matsumoto, R. Masuzaki, T. Takahashi, M. Ogawa, The Univ. of Electro-Communications; Nihon Univ. Hosp., Tokyo (JP) [CAR-PO-21-00054]

[3] A novel complementation method of an acoustic shadow region utilizing a convolutional neural network for ultrasound-guided therapy
M. Matsuyama, N. Koizumi, A. Otsuka, K. Kobayashi, S. Yagasaki, Y. Watanabe, J. Zhou, Y. Nishiyama, N. Matsumoto, H. Tsukihara, K. Numata, Univ. of Electro-Communications; The Univ. of Tokyo; Yokohama City University Medical Center (JP) [CAR-LE-21-00052]

[4] Parametric identification of prostate shape using the superellipses and its correlation with pathology
Y. Onodera, N. Koizumi, Y. Shigenari, R. Igarashi, Y. Nishiyama, S. Shoji, The Univ. of Electro-Communications, Chofu; Tokai University, Isehara (JP) [CAD-LE-63]

2021年5月22日土曜日

日本超音波医学会94回学術集会において、齋藤僚介さん、周家禕さん、矢ケ崎詞穂さん、渡部 祐さん、藤林 巧さん、松山 桃子さん、山田 望結さんらが研究成果発表を行ない、松山 桃子さんが第22回日本超音波医学会奨励賞を受賞いたしました。

 日本超音波医学会94回学術集会(オンラインでの発表、現地会場:神戸国際展示場・神戸ポートピアホテル )において、齋藤僚介さん、周家禕さん、矢ケ崎詞穂さん、渡部祐介さん、藤林 巧さん、松山 桃子さん、山田 望結さんらが研究成果発表を行ない、松山桃子さんが第22回日本超音波医学会奨励賞を受賞いたしました。


電通大受賞・表彰ページ:

https://www.uec.ac.jp/news/prize/2021/20210603_3430.html


それぞれの発表に対して、数多くの有益なご助言・ご指導をたまわりました。今後の研究活動に順次展開してゆければと期待しています。

[1] 松山桃子,小泉憲裕,西山 悠,矢ケ崎詞穂,小林賢人,渡部祐介,周 家禕,松本直樹,月原弘之,沼田和司, 超音波医用画像における音響陰影による欠損領域の補完に関する研究 S621, 94-奨励賞-腎・泌01Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S621(2021). 第22回日本超音波医学会奨励賞受賞

[2] 藤林 巧,小林賢人,周 家禕,渡部祐介,松山桃子,山田望結,小泉憲裕,月原弘之,沼田和司,飯島秀幸, 超音波診断ロボットにおける深層学習を援用した臓器の同一断面維持・追従に関する研究, 94-奨励賞-腎・泌02, S622, Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S622(2021). 

[3] 渡部祐介,小林賢人,周 家禕,藤林 巧,山田望結,小泉憲裕,月原弘之,沼田和司,飯島秀幸, 超音波診断ロボットを用いた画像自動取得に関する研究 Jpn J Med Ultrasonics, 94-工学-034, Vol. 48 Supplement, pp.S650(2021). 

[4] 周 家禕,小林賢人,渡部祐介,藤林 巧,山田望結,松山桃子,月原弘之,松本直樹 3西山 悠,小泉憲裕, 超音波診断ロボットを用いた運動状態推定及び適正画像判定システムの構築,94-工学-035Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S651(2021). 

[5] 山田望結,周 家禕,小林賢人,渡部祐介,藤林 巧,松山桃子,小泉憲裕,月原弘之,西山 悠,沼田和司, 超音波診断ロボットのための患部抽出追従手法に関する研究 S651,94-工学-036Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S651(2021). 

[6] 齋藤僚介,小泉憲裕,西山 悠,今泉飛翔,草原健太,矢ケ崎詩穂,小川眞広,松本直樹, 人工知能を用いた肝線維化の超音波診断システムの開発,94-工学-038Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S652(2021). 

[7] 矢ケ崎詞穂,小泉憲裕,西山 悠,近藤亮祐,草原健太,齋藤僚介,小川眞広,松本直樹,沼田和司深層学習を用いた 2 次元超音波画像からの 3 次元移動量推定, 94-工学-039,Jpn J Med UltrasonicsVol. 48 Supplement, pp.S653(2021). 


発表風景