胸部医用画像の自動疾患分析に基づく肺知能診断支援システムの開発

基于胸部医学图像疾病自动分析的肺部智能诊断支持系统开发

• 批准号: 22KJ1573
• 负责人: 鄭 通
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1573/
• 关键词: 微細構造解析; 疾患自動分析; 特徴抽出; 超解像

今年、我々は医用画像から肺の病変特徴を抽出し、それを基に治療計画を自動生成する手法の開発に注力しました。これは、医療分野におけるAIの応用を一歩進める試みです。初めに、我々はクラスタリングという手法を活用して、肺の病変部位の抽出を行いました。これは、画像上の類似性に基づいてピクセルをグループ化する方法で、特定の病変の形状や位置を明確に識別するのに役立ちます。この抽出結果に基づいて、ボクセル（3次元画像データの基本的な単位）の数を計算し、それにより疾患部位の体積と全肺に対する割合を算出しました。これは、病状の重篤さを評価し、治療の方向性を決定する上で重要な情報となります。次に、我々は病変部位の超解像についての研究を積極的に進めました。我々は、切除した肺の標本を用いて、臨床CTとmicro CTの両方で撮影を行い、肺の医用画像データセットを作成しました。これにより、約0.5mmの解像度を持つ臨床CT画像と、マイクロメートルスケールの解像度を持つmicro CT画像を得ることができました。これら2種類の画像を位置合わせ（レジストレーション）し、対応する臨床CT - micro CTデータセットを作成しました。このデータセットを基に、我々は新たな超解像手法を開発しました。この手法により、臨床CT画像が超解像技術によりmicro CTと同じ解像度を達成できるようになりました。この進展は、臨床CTの撮影だけでmicro CTと同等の解像度を達成することを可能にしました。これにより、撮影コストを大幅に削減し、医師と患者の負担を軽減することが可能となりました。

今年，我们重点开发一种从医学图像中提取肺部病变特征并根据这些特征自动生成治疗计划的方法。这是人工智能在医疗领域的应用更进一步的一次尝试。首先，我们使用一种称为聚类的方法来提取肺部病变。这是一种根据图像上像素的相似性对像素进行分组的方法，有助于清楚地识别特定病变的形状和位置。根据该提取结果，我们计算了体素（3D图像数据的基本单位）的数量，从而计算出病变区域的体积及其占整个肺部的比例。这是评估疾病严重程度和确定治疗方向的重要信息。接下来，我们积极开展病变部位超分辨率的研究。我们使用切除的肺部标本进行临床 CT 和显微 CT 成像，以创建医学肺部图像数据集。结果，我们能够获得分辨率约为0.5毫米的临床CT图像和分辨率达到微米级的显微CT图像。对这两种类型的图像进行对齐（配准）并创建相应的临床 CT - 微型 CT 数据集。基于这个数据集，我们开发了一种新的超分辨率方法。通过这种方法，临床CT图像现在可以使用超分辨率技术达到与显微CT相同的分辨率。这一进展使得仅使用临床 CT 成像即可获得与显微 CT 相当的分辨率。这使得显着降低成像成本、减轻医生和患者的负担成为可能。

项目成果

Rapid artificial intelligence solutions in a pandemic-The COVID-19-20 Lung CT Lesion Segmentation Challenge.

• DOI: 10.1016/j.media.2022.102605
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: MEDICAL IMAGE ANALYSIS
• 影响因子: 10.9
• 作者: Roth, Holger R.;Xu, Ziyue;Tor-Diez, Carlos;Jacob, Ramon Sanchez;Zember, Jonathan;Molto, Jose;Li, Wenqi;Xu, Sheng;Turkbey, Baris;Turkbey, Evrim;Yang, Dong;Harouni, Ahmed;Rieke, Nicola;Hu, Shishuai;Isensee, Fabian;Tang, Claire;Yu, Qinji;Soelter, Jan;Zheng, Tong;Liauchuk, Vitali;Zhou, Ziqi;Moltz, Jan Hendrik;Oliveira, Bruno;Xia, Yong;Maier-Hein, Klaus H.;Li, Qikai;Husch, Andreas;Zhang, Luyang;Kovalev, Vassili;Kang, Li;Hering, Alessa;Vilaca, Joao L.;Flores, Mona;Xu, Daguang;Wood, Bradford;Linguraru, Marius George
• 通讯作者: Linguraru, Marius George

L-former: a lightweight transformer for realistic medical image generation and its application to super-resolution

• DOI: 10.1117/12.2653776
• 发表时间: 2023-04
• 作者: Tong Zheng;H. Oda;Y. Hayashi;Shota Nakamura;M. Mori;H. Takabatake;H. Natori;M. Oda;K. Mori