Realization of exhaustive mathematical analysis of micro-anatomical structure for micro computational anatomy

实现微观计算解剖学中微观解剖结构的详尽数学分析

• 批准号: 21K19898
• 负责人: 森 健策
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19898/
• 关键词: 微細構造解析; マイクロ計算解剖; マイクロ計算解剖学; マイクロCT; 画像処理; 微細解剖構造; 医用画像

本研究ではマイクロ解剖学創成に向けた網羅的解剖構造解析のための画像認識技術の開発を行う。マイクロ解剖構造認識において重要となる解剖構造を明らかにすることのできる画像認識技術の開発を行う。今後は、微細血管・微細気管支といった10μm程度の微細な解剖構造（マイクロ解剖構造）の認識が医用画像処理では重要となる。このような画像処理技術は、機械学習による単なる画像認識のみで解決できるものではなくトポロジー解析など数多くの数理的な基盤が必要となる。複雑な接続関係を持つ血管や細気管支などの微細解剖構造をコンピュータが自動認識しトポロジーなども含めた数理的な解析ができる技術開発を目指すものであり、画像解析と離散的な数理構造解析が融合した挑戦的でありかつ探索的な研究である。今年度は(1) 高精度マイクロCT画像データベース構築、(2) 微細膜構造情報抽出手法開発、(3) 微細構造分離手法の開発を実施した。(1)では前年度に引き続き肺がん切除標本のマイクロCT画像を行い、腫瘍領域および正常領域を含む3DマイクロCT画像からなるデータベースを充実させた。(2)ではヘッセ行列の固有値を利用した局所濃淡構造解析を利用して膜状構造の強調フィルタを作成し、3次元的な膜構造抽出を行った。(3)ではこれまで開発した微細脈管構造抽出手法と微細膜状構造抽出手法を基に、微細なスケールの画像に含まれる複数の構造を分離解析する方法の基礎的検討を行った。

这项研究将开发图像识别技术，用于旨在创建微型解剖的综合解剖分析。我们将开发图像识别技术，以阐明在微解剖结构识别中很重要的解剖结构。将来，对大约10μM的细胞解剖结构（微血管和细支气管）的识别将在医学图像处理中变得重要。这种图像处理技术不能仅通过使用机器学习的图像识别来解决，而是需要大量数学基础，例如拓扑分析。目的是开发技术，使计算机可以自动识别具有复杂连接的血管和支气管等细胞的精细解剖结构，并进行数学分析，包括拓扑。这是一项具有挑战性的探索性研究，结合了图像分析和离散的数学结构分析。今年，我们已经实施了（1）构建高精度Micro-CT图像数据库，（2）开发一种用于提取精细膜结构信息的方法，以及（3）开发一种分离精细结构的方法。在（1）中，我们像上一年一样进行了肺癌切除标本的微观图像，并扩展了由包含肿瘤和正常区域的3D MicroCT图像组成的数据库。在（2）中，使用局部阴影结构分析使用Hessian矩阵的特征值创建了膜状结构增强滤波器，并提取了三维膜结构。 （3）基于先前开发的微管结构提取方法和细膜状结构提取方法，我们对分离和分析精细图像中包含多个结构的方法进行了一项基本研究。

项目成果

nnU-Netによる肺マイクロCT像からの小葉間隔壁抽出

使用 nnU-Net 从肺显微 CT 图像中提取小叶间隔

• 发表时间: 2023
• 作者: Tong Zheng;Hirohisa Oda;Yuichiro Hayashi;Shota Nakamura;Masaki Mori;Hirotsugu Takabatake;Hiroshi Natori;Masahiro Oda;Kensaku Mori;深井 大輔，小田 紘久，椎名 健，林 雄一郎，鄭 通，中村 彰太， 小田 昌宏，森 健策
• 通讯作者: 深井 大輔，小田 紘久，椎名 健，林 雄一郎，鄭 通，中村 彰太， 小田 昌宏，森 健策

The Way of Medical Care in the AI Era - A New Era of Medical Care through Coexistence with AI

AI时代的医疗之道——与AI共存的医疗新时代

• 发表时间: 2022
• 作者: 三谷塁一;片山茂;中村宗一郎;芦田均;森 健策
• 通讯作者: 森 健策

AI-based endoscopic procedure - Current and Future

基于人工智能的内窥镜手术——当前和未来

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Koga;S. Kikuchi;Kudo Nobuki;川見文紀・松川杏寧・立木茂雄;森 健策
• 通讯作者: 森 健策

Carotid Artery Vessel Wall Segmentation Challenge Report

颈动脉血管壁分割挑战报告

• 发表时间: 2021
• 作者: Ruiyun Zhu;Masahiro Oda;Yuichiro Hayashi;Hideki Ota,Hitomi Anzai;Makoto Ohta;Takanobu Yagi;Masaaki Shojima;Soichiro Fujimura;Kensaku Mori
• 通讯作者: Kensaku Mori

GNN による血管名自動命名手法における臓器特徴の利用に関する検討

基于GNN的器官特征在自动血管命名方法中的应用研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 出口 智也;林 雄一郎;北坂 孝幸;小田 昌宏;三澤 一成;森 健策
• 通讯作者: 森 健策