研究者業績

野村 行弘

ノムラ ユキヒロ  (Yukihiro Nomura)

基本情報

所属
千葉大学 フロンティア医工学センター 准教授
東京大学 医学部附属病院コンピュータ画像診断学/予防医学講座 特任研究員
学位
博士(工学)(2006年3月 千葉大学)

J-GLOBAL ID
201901001849008767
researchmap会員ID
B000349313

受賞

 2

論文

 86
  • Aiki Yamada, Shouhei Hanaoka, Tomomi Takenaga, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Yukihiro Nomura
    Radiological physics and technology 17(3) 725-738 2024年9月  査読有り最終著者
    In this study, we investigated the application of distributed learning, including federated learning and cyclical weight transfer, in the development of computer-aided detection (CADe) software for (1) cerebral aneurysm detection in magnetic resonance (MR) angiography images and (2) brain metastasis detection in brain contrast-enhanced MR images. We used datasets collected from various institutions, scanner vendors, and magnetic field strengths for each target CADe software. We compared the performance of multiple strategies, including a centralized strategy, in which software development is conducted at a development institution after collecting de-identified data from multiple institutions. Our results showed that the performance of CADe software trained through distributed learning was equal to or better than that trained through the centralized strategy. However, the distributed learning strategies that achieved the highest performance depend on the target CADe software. Hence, distributed learning can become one of the strategies for CADe software development using data collected from multiple institutions.
  • Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Takeharu Yoshikawa, Takahiro Nakao, Tomomi Takenaga, Hirotaka Matsuzaki, Nobutake Yamamichi, Osamu Abe
    International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 2024年7月13日  査読有り
    Abstract Purpose Many large radiographic datasets of lung nodules are available, but the small and hard-to-detect nodules are rarely validated by computed tomography. Such difficult nodules are crucial for training nodule detection methods. This lack of difficult nodules for training can be addressed by artificial nodule synthesis algorithms, which can create artificially embedded nodules. This study aimed to develop and evaluate a novel cost function for training networks to detect such lesions. Embedding artificial lesions in healthy medical images is effective when positive cases are insufficient for network training. Although this approach provides both positive (lesion-embedded) images and the corresponding negative (lesion-free) images, no known methods effectively use these pairs for training. This paper presents a novel cost function for segmentation-based detection networks when positive–negative pairs are available. Methods Based on the classic U-Net, new terms were added to the original Dice loss for reducing false positives and the contrastive learning of diseased regions in the image pairs. The experimental network was trained and evaluated, respectively, on 131,072 fully synthesized pairs of images simulating lung cancer and real chest X-ray images from the Japanese Society of Radiological Technology dataset. Results The proposed method outperformed RetinaNet and a single-shot multibox detector. The sensitivities were 0.688 and 0.507 when the number of false positives per image was 0.2, respectively, with and without fine-tuning under the leave-one-case-out setting. Conclusion To our knowledge, this is the first study in which a method for detecting pulmonary nodules in chest X-ray images was evaluated on a real clinical dataset after being trained on fully synthesized images. The synthesized dataset is available at https://zenodo.org/records/10648433.
  • Yuichiro Hirano, Shouhei Hanaoka, Takahiro Nakao, Soichiro Miki, Tomohiro Kikuchi, Yuta Nakamura, Yukihiro Nomura, Takeharu Yoshikawa, Osamu Abe
    Japanese Journal of Radiology 2024年6月28日  
  • Yuichiro Hirano, Shouhei Hanaoka, Takahiro Nakao, Soichiro Miki, Tomohiro Kikuchi, Yuta Nakamura, Yukihiro Nomura, Takeharu Yoshikawa, Osamu Abe
    Japanese Journal of Radiology 42(8) 918-926 2024年5月11日  査読有り
    Abstract Purpose To assess the performance of GPT-4 Turbo with Vision (GPT-4TV), OpenAI’s latest multimodal large language model, by comparing its ability to process both text and image inputs with that of the text-only GPT-4 Turbo (GPT-4 T) in the context of the Japan Diagnostic Radiology Board Examination (JDRBE). Materials and methods The dataset comprised questions from JDRBE 2021 and 2023. A total of six board-certified diagnostic radiologists discussed the questions and provided ground-truth answers by consulting relevant literature as necessary. The following questions were excluded: those lacking associated images, those with no unanimous agreement on answers, and those including images rejected by the OpenAI application programming interface. The inputs for GPT-4TV included both text and images, whereas those for GPT-4 T were entirely text. Both models were deployed on the dataset, and their performance was compared using McNemar’s exact test. The radiological credibility of the responses was assessed by two diagnostic radiologists through the assignment of legitimacy scores on a five-point Likert scale. These scores were subsequently used to compare model performance using Wilcoxon's signed-rank test. Results The dataset comprised 139 questions. GPT-4TV correctly answered 62 questions (45%), whereas GPT-4 T correctly answered 57 questions (41%). A statistical analysis found no significant performance difference between the two models (P = 0.44). The GPT-4TV responses received significantly lower legitimacy scores from both radiologists than the GPT-4 T responses. Conclusion No significant enhancement in accuracy was observed when using GPT-4TV with image input compared with that of using text-only GPT-4 T for JDRBE questions.
  • Masayoshi Shinozaki, Daiki Saito, Keisuke Tomita, Taka-aki Nakada, Yukihiro Nomura, Toshiya Nakaguchi
    Scientific Reports 14(1) 2024年4月30日  査読有り
    Abstract To efficiently allocate medical resources at disaster sites, medical workers perform triage to prioritize medical treatments based on the severity of the wounded or sick. In such instances, evaluators often assess the severity status of the wounded or sick quickly, but their measurements are qualitative and rely on experience. Therefore, we developed a wearable device called Medic Hand in this study to extend the functionality of a medical worker’s hand so as to measure multiple biometric indicators simultaneously without increasing the number of medical devices to be carried. Medic Hand was developed to quantitatively and efficiently evaluate "perfusion" during triage. Speed is essential during triage at disaster sites, where time and effort are often spared to attach medical devices to patients, so the use of Medic Hand as a biometric measurement device is more efficient for collecting biometric information. For Medic Hand to be handy during disasters, it is essential to understand and improve upon factors that facilitate its public acceptance. To this end, this paper reports on the usability evaluation of Medic Hand through a questionnaire survey of nonmedical workers.

MISC

 37

講演・口頭発表等

 139
  • 野村 行弘
    日本放射線技術学会総会学術大会予稿集 2023年3月 (公社)日本放射線技術学会
  • 高橋 将斗, 野村 行弘, 竹永 智美, 花岡 昇平, 吉川 健啓, 阿部 慎司
    日本放射線技術学会総会学術大会予稿集 2023年3月 (公社)日本放射線技術学会
  • 藤江 舞, 梅津 泉梨, 對田 尚, 松村 倫明, 野村 行弘, 加藤 順, 中口 俊哉
    Gastroenterological Endoscopy 2022年10月 (一社)日本消化器内視鏡学会
  • 鈴木 雄介, 花岡 昇平, 野村 行弘, 吉川 健啓, 田辺 真彦, 林 直人
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2022年8月 (公社)日本医学放射線学会
  • 柴田 寿一, 花岡 昇平, 竹永 智美, 野村 行弘, 林 直人, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2022年8月 (公社)日本医学放射線学会
  • 山田 藍樹, 野村 行弘, 花岡 昇平, 中尾 貴祐, 吉川 健啓
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2022年8月 (公社)日本医学放射線学会
  • 梅津 泉梨, 藤江 舞, 野村 行弘, 加藤 順, 中口 俊哉
    日本医用画像工学会大会予稿集 2022年7月 (一社)日本医用画像工学会
    内視鏡検査では,医師が検査の記録として診断内容,検査臓器,実施処置などを記入した所見を作成する.しかし,内視鏡操作のため検査中の所見作成は困難であり,医師は検査後の時間を利用して記入する.医師の作業負担軽減のため,所見作成の効率化が求められる.また,所見は医師の記憶に基づくため,記載漏れの発生も課題である.診療報酬点数の申告漏れや医療安全の観点からも,正確な検査記録が求められる.本研究では,内視鏡動画解析による所見作成の効率化と記載漏れ防止を目的とし,第一段階として,検査臓器の判別手法を提案する.提案手法では,CNNとLSTMを組み合わせ,時間情報を利用した臓器分類を行う.さらに,分類結果に対して検査開始時と終了時の双方向からSliding Window(SW)によって臓器境界を探索し誤分類フレームを除去する.17症例の内視鏡動画で学習した提案手法を別の7症例で評価した結果,LSTMとSWを導入することの有効性が示唆された.(著者抄録)
  • 野村 行弘
    日本外科学会定期学術集会抄録集 2022年4月 (一社)日本外科学会  招待有り
  • 中村優太, 花岡昇平, 花岡昇平, 野村行弘, 野村行弘, 片山僚, 小西池真緒, 越野沙織, 菊地智博, 中尾貴祐, 三木聡一郎, 渡谷岳行, 渡谷岳行, 吉川健啓, 林直人, 阿部修, 阿部修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2022年
  • Yuta Nakamura, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Naoto Hayashi, Osamu Abe, Shunrato Yada, Shoko Wakamiya, Eiji Aramaki
    MEDINFO 2021: One World, One Health – Global Partnership for Digital Innovation 2021年10月2日 IOS Press
    Medical artificial intelligence (AI) systems need to learn to recognize synonyms or paraphrases describing the same anatomy, disease, treatment, etc. to better understand real-world clinical documents. Existing linguistic resources focus on variants at the word or sentence level. To handle linguistic variations on a broader scale, we proposed the Medical Text Radiology Report section Japanese version (MedTxt-RR-JA), the first clinical comparable corpus. MedTxt-RR-JA was built by recruiting nine radiologists to diagnose the same 15 lung cancer cases in Radiopaedia, an open-access radiological repository. The 135 radiology reports in MedTxt-RR-JA were shown to contain word-, sentence- and document-level variations maintaining similarity of contents. MedTxt-RR-JA is also the first publicly available Japanese radiology report corpus that would help to overcome poor data availability for Japanese medical AI systems. Moreover, our methodology can be applied widely to building clinical corpora without privacy concerns.
  • 花岡 昇平, 野村 行弘, 林 直人, 吉川 健啓, 柴田 寿一, 中尾 貴祐, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2021年8月 (公社)日本医学放射線学会
  • 高橋 将斗, 竹永 智美, 野村 行弘, 花岡 昇平, 林 直人, 阿部 慎司
    日本放射線技術学会総会学術大会予稿集 2021年3月 (公社)日本放射線技術学会
  • 中村優太, 中村優太, 阿部修, 阿部修, 花岡昇平, 矢田竣太郎, 野村行弘, 若宮翔子, 林直人, 荒牧英治
    言語処理学会年次大会発表論文集(Web) 2021年
  • 野村行弘, 野村行弘, 花岡昇平, 花岡昇平, 林直人, 吉川健啓, 越野沙織, 佐藤千明, 龍田ももこ, 仲谷元, 仲谷元, 日下部将史, 三木聡一郎, 中尾貴祐, 渡谷岳行, 渡谷岳行, 阿部修, 阿部修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2021年
  • 中村 優太, 花岡 昇平, 野村 行弘, 林 直人, 阿部 修, 矢田 竣太郎, 若宮 翔子, 荒牧 英治
    医療情報学連合大会論文集 2020年11月 (一社)日本医療情報学会
  • 野村 行弘, 花岡 昇平, 中尾 貴祐, 林 直人, 吉川 健啓, 渡谷 岳行, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2020年10月 (公社)日本医学放射線学会
  • 花岡 昇平, 野村 行弘, 柴田 寿一, 三木 聡一郎, 中尾 貴祐, 林 直人, 吉川 健啓, 渡谷 岳行, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2020年10月 (公社)日本医学放射線学会
  • 野村 行弘, 花岡 昇平, 竹永 智美, 中尾 貴祐, 柴田 寿一, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 渡谷 岳行, 林 直人, 阿部 修
    日本医用画像工学会大会予稿集 2020年9月 (一社)日本医用画像工学会
  • M Takahashi, T Takenaga, Y Nomura, S Hanaoka, M Nemoto, T Yoshikawa, N Hayashi, S Abe
    International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 2020年6月 Springer Science and Business Media LLC
  • 大塚 裕次朗, 隈丸 加奈子, 鈴木 一廣, 野村 行弘, 池之内 穣, 明石 敏明, 和田 昭彦, 鎌形 康司, 鈴木 通真, 青木 茂樹
    CT検診 2020年2月 (NPO)日本CT検診学会
  • 中尾 貴祐, 三木 聡一郎, 花岡 昇平, 野村 行弘, 吉川 健啓, 林 直人, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2019年9月 (公社)日本医学放射線学会
  • 野村 行弘
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2019年9月 (公社)日本医学放射線学会
  • Nomura Y, Hanaoka S, Yoshikawa T, Sato I, Nakao T, Murata M, Takenaga T, Koshino S, Miki S, Watadani T, Hayashi N, Abe O
    International Journal for Computer Assisted Radiology and Surgery 2019年6月
  • 花岡 昇平, 磯 穣, 野村 行弘, 佐藤 一誠, 林 直人, 渡谷 岳行, 阿部 修
    日本医学放射線学会秋季臨床大会抄録集 2018年9月 (公社)日本医学放射線学会
  • Y. Nomura, I. Sato, T. Hanawa, S. Hanaoka, T. Nakao, T. Takenaga, D. Sato, T. Hoshino, Y. Sekiya, S. Ohshima, N. Hayashi, O. Abe
    International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 2018年6月
  • 根本 充貴, 渡辺 翔吾, 木村 裕一, 花岡 昇平, 野村 行弘, 吉川 健啓, 林 直人
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2018年3月19日
  • Daisuke Sato, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Tomomi Takenaga, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Naoto Hayashi, Osamu Abe
    Medical Imaging 2018: Computer-Aided Diagnosis 2018年2月27日 SPIE
  • 竹永 智美, 花岡 昇平, 根本 充貴, 野村 行弘, 中尾 貴祐, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 阿部 修
    日本医用画像工学会大会予稿集 2017年7月 日本医用画像工学会
    肝結節性病変の検出においてEOB-MRI検査は他の検査と比較し有意に検出感度が高い.しかしながら5時相の造影検査であるため読影の労力が多大である.そこで,われわれはEOB-MR画像における肝結節性病変の自動検出のためのシステム開発を行っている.本研究では3次元画像を入力としたdeep convolutionalneural network(3D-DCNN)を用いて,ボクセルベースで肝結節性病変の初期検出を行った.使用症例は1.5T,3.0Tを含む4装置より得られた72症例である.初期検討として肝細胞相の画像のみを使用し検出を試みた.それぞれの症例から31×31×31voxel,voxel size=2.0×2.0×2.0mm3のパッチを入力とし3D-DCNNにより初期候補を決定した.ボクセルベースでの正例/負例ボクセルの識別性能の評価においてTPFは90%,FPFは5%であった.今後,他時相画像を追加し5相3D-DCNNによる検出を試み,さらに領域ベースの特徴量により偽陽性の削除と性能評価を行う.(著者抄録)
  • Ryosuke Kamesawa, Issei Sato, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Mitsutaka Nemoto, Naoto Hayashi, Masashi Sugiyama
    Medical Imaging 2017: Computer-Aided Diagnosis 2017年3月3日 SPIE
  • 野村行弘, 佐藤一誠, 佐藤一誠, 佐藤一誠, 塙敏博, 花岡昇平, 中尾貴祐, 竹永智美, 佐藤大介, 星野哲也, 関谷勇司, 大島聡史, 林直人, 阿部修
    電子情報通信学会技術研究報告 2017年
  • 野村 行弘, 増谷 佳孝, 工藤 俊介, 中口 俊哉, 澤田 好秀, 北村 凱平, 青山 正人, 花岡 昇平, 中尾 貴祐, 三木 聡一郎, 根本 充貴, 吉川 健啓, 林 直人
    MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 2016年7月 日本医用画像工学会
    我々は臨床における実効性の高いコンピュータ支援検出(CAD)ソフトウェアの開発を目的として、各研究グループで開発したCADソフトウェアを東大病院内のCADソフトウェア開発用データベース症例にて機械学習および性能評価を行う共同研究プロジェクト(UTH CAD Challenge)を2014年8月より継続している。2015年7月よりUTH CAD Challenge 2015を実施し、これまでに頭部MRA画像の脳動脈瘤検出ならびに胸部CT画像の肺結節検出の2部門に各3グループよりソフトウェアが提出された。本稿ではUTH CAD Challenge 2015プロジェクトの現況について報告する。(著者抄録)
  • Mitsutaka Nemoto, Naoto Hayashi, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Kuni Ohtomo
    MEDICAL IMAGING 2016: COMPUTER-AIDED DIAGNOSIS 2016年 SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING
    The purpose of this study is to evaluate the feasibility of a novel feature generation, which is based on multiple deep neural networks (DNNs) with boosting, for computer-assisted detection (CADe). It is hard and time-consuming to optimize the hyperparameters for DNNs such as stacked denoising autoencoder (SdA). The proposed method allows using SdA based features without the burden of the hyperparameter setting. The proposed method was evaluated by an application for detecting cerebral aneurysms on magnetic resonance angiogram (MRA). A baseline CADe process included four components; scaling, candidate area limitation, candidate detection, and candidate classification. Proposed feature generation method was applied to extract the optimal features for candidate classification. Proposed method only required setting range of the hyperparameters for SdA. The optimal feature set was selected from a large quantity of SdA based features by multiple SdAs, each of which was trained using different hyperparameter set. The feature selection was operated through ada-boost ensemble learning method. Training of the baseline CADe process and proposed feature generation were operated with 200 MRA cases, and the evaluation was performed with 100 MRA cases. Proposed method successfully provided SdA based features just setting the range of some hyperparameters for SdA. The CADe process by using both previous voxel features and SdA based features had the best performance with 0.838 of an area under ROC curve and 0.312 of ANODE score. The results showed that proposed method was effective in the application for detecting cerebral aneurysms on MRA.
  • 野村行弘, 増谷佳孝, 工藤俊介, 中口俊哉, 澤田好秀, 北村凱平, 青山正人, 花岡昇平, 中尾貴祐, 三木聡一郎, 根本充貴, 吉川健啓, 林直人
    日本医用画像工学会大会予稿集(CD-ROM) 2016年
  • 野村 行弘, 増谷 佳孝, 工藤 俊介, 上原 貴博, 平野 諒司, 中口 俊哉, 花岡 昇平, 根本 充貴, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2015年3月2日
    これまでに多くのCADソフトウェアが国内外で研究・開発されているにもかかわらず,臨床現場への普及が進まない現状が指摘されている.その要因として,開発時と実運用時のデータの差異などが考えられる.しかし,データ入手が困難な研究グループでは実運用に即した性能評価が困難であることが多い.我々は昨年8月より各研究グループで開発したCADソフトウェアを東大病院内のCAD開発用データベース症例にて機械学習および性能評価を行う共同研究プロジェクト(UTH CAD Challenge)を実施している.本稿では,今後継続的に行うプロジェクトの概要ならびに今年度(UTH CAD Challenge 2014)の中間結果を報告する.
  • 石田 敏哉, 野村 行弘, 薗田 恭一, 阿部 敏忠, 元木 悠太, 伊藤 大輔
    日本放射線技術学会総会学術大会予稿集 2015年2月 (公社)日本放射線技術学会
  • Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Mitsutaka Nemoto, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Naoto Hayashi, Kuni Ohtomo, Yoshitaka Masutani, Akinobu Shimizu
    MEDICAL IMAGE COMPUTING AND COMPUTER-ASSISTED INTERVENTION - MICCAI 2015, PT II 2015年 SPRINGER INT PUBLISHING AG
    A novel feature set for medical image analysis, named HoTPiG (Histogram of Triangular Paths in Graph), is presented. The feature set is designed to detect morphologically abnormal lesions in branching tree-like structures such as vessels. Given a graph structure extracted from a binarized volume, the proposed feature extraction algorithm can effectively encode both the morphological characteristics and the local branching pattern of the structure around each graph node (e.g., each voxel in the vessel). The features are derived from a 3-D histogram whose bins represent a triplet of shortest path distances between the target node and all possible node pairs near the target node. The extracted feature set is a vector with a fixed length and is readily applicable to state-of-the-art machine learning methods. Furthermore, since our method can handle vessel-like structures without thinning or centerline extraction processes, it is free from the "short-hair" problem and local features of vessels such as caliper changes and bumps are also encoded as a whole. Using the proposed feature set, a cerebral aneurysm detection application for clinical magnetic resonance angiography (MRA) images was implemented. In an evaluation with 300 datasets, the sensitivities of aneurysm detection were 81.8% and 89.2% when the numbers of false positives were 3 and 10 per case, respectively, thus validating the effectiveness of the proposed feature set.
  • Mitsutaka Nemoto, Naoto Hayashi, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Kuni Ohtomo
    MEDICAL IMAGING 2016: COMPUTER-AIDED DIAGNOSIS 2015年 SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING
    The purpose of this study is to evaluate the feasibility of a novel feature generation, which is based on multiple deep neural networks (DNNs) with boosting, for computer-assisted detection (CADe). It is hard and time-consuming to optimize the hyperparameters for DNNs such as stacked denoising autoencoder (SdA). The proposed method allows using SdA based features without the burden of the hyperparameter setting. The proposed method was evaluated by an application for detecting cerebral aneurysms on magnetic resonance angiogram (MRA). A baseline CADe process included four components; scaling, candidate area limitation, candidate detection, and candidate classification. Proposed feature generation method was applied to extract the optimal features for candidate classification. Proposed method only required setting range of the hyperparameters for SdA. The optimal feature set was selected from a large quantity of SdA based features by multiple SdAs, each of which was trained using different hyperparameter set. The feature selection was operated through ada-boost ensemble learning method. Training of the baseline CADe process and proposed feature generation were operated with 200 MRA cases, and the evaluation was performed with 100 MRA cases. Proposed method successfully provided SdA based features just setting the range of some hyperparameters for SdA. The CADe process by using both previous voxel features and SdA based features had the best performance with 0.838 of an area under ROC curve and 0.312 of ANODE score. The results showed that proposed method was effective in the application for detecting cerebral aneurysms on MRA.
  • 野村行弘, 増谷佳孝, 工藤俊介, 上原貴博, 平野諒司, 中口俊哉, 花岡昇平, 根本充貴, 三木聡一郎, 吉川健啓, 林直人, 大友邦
    電子情報通信学会技術研究報告 2015年
  • 野村 行弘, 増谷 佳孝, 根本 充貴, 花岡 昇平, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 2014年7月 日本医用画像工学会
    我々はこれまでに頭部MRA画像の脳動脈瘤検出ソフトウェアを遠隔読影環境で多施設臨床使用し、収集した結果に対する評価(フィードバック)データを用いたFP削減処理用識別器の再学習により施設毎の性能改善を図ってきた。我々の脳動脈瘤検出ソフトウェアは病変候補抽出処理に画素識別器(VBC)を用いており、画素識別器の再学習も併せて行うことでさらなる性能改善が期待できる。本研究では、VBCの再学習による頭部MRA画像の脳動脈瘤検出ソフトウェアの性能改善について検討する。装置や撮像条件が異なる多施設データを用いたシミュレーション実験の結果、FP削減処理用識別器だけでなくVBCも再学習することでさらなる性能改善が図れることが示された。(著者抄録)
  • Mitsutaka Nemoto, Yoshitaka Masutani, Shouhei Hanaoka, Yukihiro Nomura, Kuni Ohtomo, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Naoto Hayashi
    2013 First International Symposium on Computing and Networking (CANDAR) 2013年12月 IEEE
    The detection of anatomical landmarks (LMs) often plays a key role in medical image analysis. We have been studying an automatic detection method for multiple LMs from human torso CT data. In our latest experiments on the detection of 181 LMs from 39 human torso CT data, the sensitivity was 97.4% and the average distance error of the detected LM locations was 8.01 mm. Although about 80% of the LM detection results had a distance error of less than 10 mm, there is still room for improvement in the detection. In this study, we introduce a post processing method to refine LM locations, which are detected by our previous method. The proposed refinement method based on pictorial structure matching is carried out using a pictorial structure model including the following information: the local appearance of the refinement target LM, the spatial distribution of the target LM and support LMs including the spatial association with the target LM, and the local appearance of the support LMs. The location with the maximum likelihood calculated by the model is defined as the refined LM location. The proposed method was evaluated with 190 detected locations of 5 LMs in 39 human torso CT data. By applying the proposed refinement, the distance errors were reduced in 137 LM locations, which is 72.1 % of the total. The average distance error, which was originally 15.3 mm, was reduced to 9.7 mm. These results showed the potential of the proposed method for reducing the distance errors of detected LM locations.
  • Yukihiro Nomura, Yoshitaka Masutani, Soichiro Miki, Shouhei Hanaoka, Mitsutaka Nemoto, Takeharu Yoshikawa, Naoto Hayashi, Kuni Ohtomo
    2013 First International Symposium on Computing and Networking (CANDAR) 2013年12月 IEEE
    The performance of computer-assisted detection (CAD) software depends on quality and quantity of the dataset used for supervised learning. If the data characteristics in development and practical use are different, the performance of CAD software will be degraded. Therefore, it is necessary to continuously collect data for supervised learning in practical use, and to improve CAD software by retraining with the collected data. For this purpose, we developed a web-based CAD software processing and evaluation platform (CIRCUS CS), which provides on-line processing of CAD software and interfaces to evaluate the results obtained from CAD software. For a multi-institutional study, we implemented CIRCUS CS into a teleradiology environment, which has been in practical use since September 2011. In this study, we investigated the performance improvement of CAD software for each institution based on retraining through a simulation-based study. According to the results, the performance of CAD software for each institution was improved by retraining.
  • Shouhei Hanaoka, Yoshitaka Masutani, Mitsutaka Nemoto, Yukihiro Nomura, Soichiro Miki, Takeharu Yoshikawa, Naoto Hayashi, Kuni Ohtomo
    2013 First International Symposium on Computing and Networking (CANDAR) 2013年12月 IEEE
  • 根本 充貴, 増谷 佳孝, 花岡 昇平, 野村 行弘, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2013年9月13日
    我々は以前よりCT像上の解剖学的ランドマーク(LM)の自動検出処理の研究に取り組んでいる.検出対象LMの中には,撮像時の体位の差によりLM局所形態が大きく変化するものが含まれ,そのことが検出性能の向上の妨げとなっていた.例えば,烏口突起先端,肩峰先端,肩甲骨下端の肩関連LMでは,両腕を頭上に上げた体位(腕上げ)と両腕を体幹横に下げた体位(腕下げ)とで,LM周辺のアピアランスが大きく異なる.しかし,以前我々が提案したCTデータからのLM候補点(LMC)検出手法では,このようなLMアピアランスの大きな変化を考慮しておらず,肩関連LMの検出性能が低かった.本研究では,上記6種類の肩関連LMの検出性能向上のため,体位によるLM局所アピアランスの変動を考慮したLMC検出・FP削減処理の学習を導入した.腕上げ体位のCTから得られるデータのみを用いて学習したLMC検出・FP削減処理と,腕下げ体位のCTから得られたデータのみで学習したLMC検出・FP削減処理を,LM検出を行う画像の腕位置に応じて選択的に適用した結果,腕の位置を考慮せず学習した場合に比べ,性能の向上が見られた.
  • 花岡 昇平, 増谷 佳孝, 根本 充貴, 野村 行弘, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 2013年8月 日本医用画像工学会
    われわれはこれまでに、体幹部CT画像における解剖学的ランドマークの自動検出システムを構築してきた。その中で、個々のランドマークの候補点を検出するために、ランドマーク周囲の球形の関心領域(ROI)内のボクセル輝度値の主成分分析(PCA)により統計学的アピアランスモデルを作成し、そのモデルを用いて検出を行う手法を開発、評価してきた。そこでの問題として、当該ランドマークと関係の薄い解剖学的構造や消化管内容物、衣服などの本来無視すべき構造がアピアランスモデルの関心領域(region of interence;ROI)に含まれ、PCAにおける主成分ベクトルの情報量の大きな部分を占めてしまうことにより、性能に影響を及ぼす場合が多いことが明らかとなった。これを改善するため、ランドマーク検出のための情報量の多い領域のみを抽出した最適ROI形状を自動作成する手法を開発した。ROI形状を最適化する際の評価基準として、そのROIでのランドマーク検出力をleave one out法でROCを描くことにより繰り返し評価する手法を開発し、この評価関数を最大化するようにROI形状を決定した。最適化後のROIを用いてランドマーク検出を試み、従来の球形ROIでの結果と比較したところ、14個中9個のランドマークにおいて検出性能(ROC下面積)の改善を認めた。(著者抄録)
  • 根本 充貴, 増谷 佳孝, 花岡 昇平, 野村 行弘, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 2013年8月 日本医用画像工学会
    我々はこれまで、体幹部CT画像に対する170以上の解剖学的ランドマーク(ALM)の同時検出法を開発してきた。我々の手法は高い検出感度を示すものである反面、検出結果の中には10mm以上の誤差が含まれるものもあった。本研究では、自動検出ALMの位置を調整するpictorial structure matchingベースの手法を提案する。提案法で用いるpictorial structure modelには、ALMの局所アピアランスの情報と複数ALMの空間分布情報が含まれる。39例のCTを用いた5ALMの位置調整評価実験を行ったところ、3.60mmの平均検出誤差の改善が見られ、本手法の有用性を示すことができた。(著者抄録)
  • 野村 行弘, 増谷 佳孝, 根本 充貴, 花岡 昇平, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 2013年8月 日本医用画像工学会
    病変サイズの変化に対応した病変自動検出として、複数の画素サイズのデータを併用する手法が提案されている。小病変の検出性能向上のためには解像度の高い画像を用いることが望ましいが、元画像より解像度を高いデータを併用している手法は調べた限りではなかった。本研究では、元画像より解像度の高いデータを含む画素サイズ毎の画素識別処理を併用した頭部MRA画像の脳動脈瘤検出手法を提案する。提案手法では複数の画素サイズで画素識別処理をそれぞれ行い、これらの出力を統合して病変候補領域を得る。装置や撮像条件が異なる多施設データを用いた評価を行った結果、提案手法が病変サイズの変化に対応した検出方法として有効であることが示唆された。(著者抄録)
  • 花岡 昇平, 増谷 佳孝, 根本 充貴, 野村 行弘, 三木 聡一郎, 吉川 健啓, 林 直人, 大友 邦
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2013年7月18日
    我々はこれまで、Graphical lassoにより推定した人体内の解剖学的ランドマークの空間分布の統計学的モデルを用いたランドマーク自動検出を試みてきた。これまでの研究では、統計学的モデルを決定する精度行列を学習サンプルから推定する際にTikhonovの正則化もしくはL1ノルム正則化を用いてきた。しかしながら、後者では大きな精度行列の要素について既知のバイアスの問題があり、最適な精度行列の推定がなされていなかった。これを解決するため、SCAD(Smoothly Clipped Absolute Deviation)を罰則項として導入することにより、ランドマーク自動検出システムの性能改善を試みた。非造影CT39例を用いて4-fold cross validationで評価した結果、SCADによるモデルはL1ノルムによるモデルと比して最適パラメータでの検出性能はほぼ同等であったが、より幅広いパラメータで高い検出性能を示し、パラメータの変化により頑健である傾向が示された。

共同研究・競争的資金等の研究課題

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