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スパースモデリングを応用した外科学知識の体系化基盤の構築

使用稀疏建模构建系统化的外科知识平台

基本信息

批准号：
19H04484
负责人：
中尾恵
金额：
$ 9.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は外科医の医学知識や経験を体系化し，外科医自身の新たな洞察や知識の獲得に資する機械学習方法と情報システムの探究である．特に，日常的に得られる手術計画の事例データから客観的かつ自動的に手術プロセスを定式化するスパースモデリングの枠組みを提案し，大きく次の三つの研究目標を置いて理論構築と実証を目指している．本年度は下顎骨再建術を対象に，これまでに開発してきた対話型の術前計画システムを用い，患者固有の手術計画データベースの構築を行った．手術計画データについては異なる医療機関に所属する研究分担者及び歯科技工士にも協力を仰ぎ収集を行った．口腔外科において治療を行った患者29名の3次元CT画像を対象に8パターンの下顎骨切除領域を定義し，計3名の専門家による696例の手術計画データを集積した．得られた手術計画データベースを対象に患者個人の医用画像と臨床医学用語，手術計画データ間の関係を解析した．複数医師共通の特徴量組と医師個別の特徴量組を得て，2通りのデータ駆動型の外科手術コーパスを構築した．複数医師共通の特徴量組に基づくモデルと，各医師個別の特徴量組に基づくモデルによる推定性能を比較し，各医師個別の推定性能のほうが8%程度高くなることが確認され，各医師個別の特徴量組に基づくモデルの有効性を確認した．3名の各医師個別の特徴量組における推定性能はそれぞれ93.33%，90.56%，93.33% となっており，それぞれ 90% を超える手術計画モデルの構築に成功した．

The purpose of this study is to systematize the medical knowledge of surgeons and explore the mechanical learning methods and information systems for surgeons to gain new insights and knowledge. In particular, the case study of daily operation planning, the automatic operation planning, the formalization of operation planning and the proposal of group planning for the three major research objectives are set up in the theoretical framework and the purpose of demonstration. This year's mandible reconstruction is aimed at developing a preoperative plan for the patient's own surgical plan. The surgical plan is designed to be a collaborative effort between research collaborators and scientists belonging to different medical institutions. 3D CT images of 29 patients in oral surgery were collected from 8 patients with mandible resection. To analyze the relationship between surgical planning and clinical medicine. The characteristic sets common to a plurality of physicians and the characteristic sets of individual physicians are obtained. Comparison of the estimated performance of the base set of feature sets common to a plurality of physicians, and comparison of the estimated performance of the base set of feature sets individual to physicians, the estimated performance of the base set of feature sets individual to physicians was 8% higher than that of the estimated performance of the base set of feature sets individual to physicians, and the estimated performance of the base set of feature sets individual to physicians was 93.33%, 90.56%, 93.33% of the patients were successful in constructing the surgical plan.