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第 45 回 月例発表会 - 医療情報システム研究室
Vol.5, No.2, 6 May 2015 Monthly Lecture Meeting 第 45 回 月例発表会 第5巻2号 同志社大学生命医科学部 医療情報システム研究室 Published by the Medical Information System Laboratory of Doshisha University, Kyotanabe, Japan Medical Information System Laboratory Monthly Lecture Meeting Contents MRI グループ 田中 美里，小淵 将吾，大谷 俊介，岡村 達也，石田 和，原田 圭 . . . 1 NIRS 班 滝 謙一，村上 晶穂，信楽 慧，田中 勇人 . . . 2 BMI 研究グループ 田中 健太 . . . 3 Data Mining Group 塙 賢哉，佐藤 琢磨，田村 陵大，西田 潤 . . . 4 医用画像処理グループ 林沼 勝利，後藤 優大，田中 那智 . . . 5 医用システム研究グループ 三島 康平 . . . 6 MRI グループ D2 ⽥中u美⾥ M2 ⼩淵u将吾 M2 ⼤⾕u俊介 M2 岡村u達也 M1 ⽯⽥u和 B4 原⽥u圭 MRI(MagneticuResonanceuImaging) 強⼒な磁場を⽤いた⽣体内情報の画像化 脳⾎流変化の測定を⾏う. functionaluMRI ⾼コントラストでの体内の 構造の画像化 ⾎流量の変化を計測 することで脳の活動を 推定する メリット ・非侵襲 ・空間分解能が⾼い Diffusion Tensor Imaging MR画像 デメリット ・撮像時間が⻑い ・時間分解能が低い DTI画像 脳の⽔分⼦の運動を 計測し，脳の神経線維 を可視化する⼿法 賦活部位 fMR画像 MRI装置 ECHELONlVega(1.5T) 脳の深部まで計測が可能u 空間的な精度の⾼い計測が可能 神経線維 ⼈間の機能に関係する部位の特定 脳活動の詳細な情報の取得u 脳活動から感性的な情報を 数値化 快や好みの度合による脳活動 の検証 快画像 商品 快⾳ ユーザにとって快い・好ましい 情報の提⽰に活⽤ 脳の賦活 ⽔の拡散 線維と⽔平⽅向 Group Goal MRI から取得された 脳内の情報を⽤いて ⼈々のQOLを⾼める 神経線維の模擬体から DTIの撮像・描画能評価 DTIにおける 線維構造の模擬体を⽤いた 灌流と拡散の区別と性能評価 神経線維の模擬体 既存ソフトによる描画 撮像環境・描画⼿法を設定 ユーザ MRIで撮像 ソフトウェアで 解析・描画 神経線維を正確に描画出来る 撮像環境・描画⼿法の発⾒ 好き！快い！ ストレス時の脳活動と 代謝の反応を調査 脳機能と代謝の相関を検討 stressv ⽔分⼦は不規則な熱運動を⾏う． ． 神経線維付近の⽔分⼦は線維に 平⾏に移動するため，MR信号が 変化 神経線維の描画が可能 ストレス状態に さらされる 機能的・構造的 ネットワークの統合解析 ワーキングメモリ課題中の 脳内ネットワークの変化を解明 認知症やADHDの症状改善 ⽂章読解や問題解決能⼒の向上 DTI fMRI MRIデータを⽤いた 脳神経線維の可視化 神経線維を評価し，精神疾患に 対する予防，診断に貢献 線維追跡⼿法の開発 新規⼿法の模索 神経線維の模擬体 追跡結果 3Dプログラミングによる 神経線維の可視化システムの開発 脳活動が変化 代謝物が変化 より詳細で効果的な ストレス識別⽅法の提案 structural connectivity functional connectivity 描画 MRIデータ 3次元出⼒ MedicaluInformationuSystemuLaboratory 2015.5.6. NIRS班 M1 村上 晶穂 M1 ⽥中 勇⼈ M2 滝 謙⼀ M1 信楽 慧 脳機能の解明 概要 近年，様々な脳機能画像診断装置が普及している． その⼀つとしてNIRS(Near-infrared Spectroscopy)が注目されている． NIRSとは，近⾚外光を⽤いて脳⾎流変化を計測し，画像化を⾏う⼿法である． 課題 fNIRS装置 (ETG-7100) 異なる照明環境が脳活動に及ぼす影響の fNIRSを⽤いた検討 協調作業による相互作⽤が脳活動に及ぼす 影響のfNIRSを⽤いた基礎的な検討 研究目的 知的⽣産性を向上させるための照明 環境の検討 研究内容 Red,White,Blueの環境が注意を 測る課題の成績に及ぼす影響の検討 研究目的 コミュニケーション⽀援システム の提案 研究内容 ⼈－機械モデルにおける 同期タッピング課題時の脳活動の検討 単純モデル︓⼈が⼀⽅的に合わせる ランダムな間隔の⾳を提⽰ fNIRS 実験結果 Redでの⼼理状態が 前頭前野背外側部の活性に影響 =functional Near-infrared Spectroscopy 同期モデル︓機械と⼈が互いに合わせる ⼈のタッピング間隔に合わせた⾳を提⽰ 近⾚外光を照射し 脳活動を計測する ＋ 機械から 提⽰される ⾳に合わせて タッピング 実験結果 ⾼成績群 低成績群 脳機能を理解 下前頭回付近が協調に 関する部位と⽰唆 異なる感覚が及ぼす相互作⽤の fNIRSを⽤いた検討 マガーク効果 知覚 ⼝の動き 感覚間相互作⽤ 異なる感覚情報が統合され 知覚が変化する現象 右側頭部 左側頭部 ダブルフラッシュ錯覚 ⾳声 ● ⼝の動きと⾳声を統合することで， ⾳声知覚の精度が上がる． ⽇常⽣活において統合は常に ⾏われるため知覚機構を知る上で重要 ●ダブルフラッシュ錯覚は，⾳を2回， 図形を1回提⽰した時に，図形を 2回⾒たように知覚する錯覚 BMI研究グループ M2 ⽥中 健太 E lectro E ncephalo G raph BMIの仕組み 脳内神経細胞から⽣じる 電気活動である脳波を 計測する装置 Signal Acquisition B rain 脳から機械，機械から脳 M achine と感覚運動器官を介さず I nterface 直接相互作⽤させる技術 Degitized Signal Signal Processing Feature Extraction Translation Commands ⽣体情報を⽤いてアプリケ ーションや機器を操作する ことで⽣活援助を⾏う BMI Application BMIの関⼼領域 補聴器を受⾳量を個⼈に 合わせて制御 ⼈⼯義⼿や⾞椅⼦を 脳波により操作 医療 ⾔語障害者との 意思疎通 脳機能の回復の為の リハビリテーション 脳波情報を利⽤した アミューズメントゲーム 集中⼒や注意⼒などの⽋如 を認識し、注意喚起 PC・ゲーム 周辺環境 PC上のカーソル操作と ⽂字⼊⼒ 快不快感を検知し、ライト の明るさなど周辺機器を制御 点滅光刺激を利⽤したBMI EEGを⽤いたBMIシステム 運動イメージングによるBMIシステム 右⼿をあげる ヒト 機械 四肢運動をすることをイメージした際の 脳波を特徴量解析することで⼈と機械 を相互作⽤させる LEDの点滅刺激を注視時の脳波情報から機械を 操作する Medical Information System Laboratory 2015.5.6. 医⽤画像処理グループ M2 林沼 勝利 M1 後藤 優⼤ M1 ⽥中 那智 画像処理技術の医療への応⽤ ディジタル画像処理技術 ディジタル画像内から，特定の領域を抽出したり ⾒たい情報を強調するなど様々な⽤途で⽤いられる． 様々な医⽤画像 MRIやCT，PETなど診断に⽤いられる画像 がん細胞などを顕微鏡で撮影した細胞画像 内視鏡治療や腹腔鏡⼿術時の動画 MR画像 領域分割 フィルタ画像処理 がん細胞画像 3D構築 細胞画像 画像処理技術 医⽤データ パターンマッチング 腹腔鏡画像 内視鏡画像 本研究グループでの取り組み 角膜再⽣医療における 角膜内⽪細胞の品質評価 背景 角膜再⽣医療において培養角膜内⽪ 細胞の品質評価が重要である ・画像から細胞の特徴を正確に 検出する処理が必要 ・画像ごとに処理内容が異なる ユーザーの⼤きな負担となる 目的 画像処理の知識を必要としない 培養指標抽出システムを作成し， 培養角膜内⽪細胞の品質評価を⽀援 提案⼿法 ・画像を連結し，広範囲が観察可能 な画像を作成 ・GNGを⽤いて細胞境界を抽出 ⼤腸腹腔鏡画像からの⾎管抽出 内視鏡画像における 病変範囲の検出 背景 腹腔鏡⼿術の増加 ・⾼度な技量が求められる ・⽣活習慣により内臓脂肪が増加 背景 内視鏡画像における胃癌の 病変範囲は医師の目視により 決定している ⾎管の⾛⾏状態の 確認が困難 目的 ⼿術時の腹腔鏡映像から⾎管抽出 を⾏い，術者の負担軽減を図る 提案⼿法 様々な⾊空間やフィルタを使って 目的とする⾎管を抽出する 医師によって診断結果に ばらつきが⽣じる 目的 内視鏡画像診断時における 定量的な指標の作成 提案⼿法 テクスチャ解析を⽤いて画像の 特徴量を求め，カラーマップを 描画する． 処理後 GNG:GGrowingGNeuralGGas ⼊⼒画像 MedicalGInformationGSystemGLaboratory 出⼒結果 2015.5.6. 医療システム研究グループ M2 三島康平 Linked Open Dataを⽤いた問診型病院選択⽀援システムの構築 web上にある情報をRDF(Resource Description Framework)を⽤いて記述することで， データ共有かつ機械処理を可能としている． web上 問診 病院データ 医療データ その他データ 従来のweb 医薬品データ 患者データ Linked Open Data Resource Description Framework .... ・⼈間に読みやすい形式 ・データの構造が不統⼀ ・データ参照⽤APIが不統⼀ 医者データ ・ある程度⼈間が読みやすい ・RDFにデータ構造を統⼀ ・標準化されたSPARQLクエリ 機械可読性 無 webアプリケーションへの実装 web web上 DPC データ Disease-Symptom データ 機械可読性 有 ■ データの統⼀化 データ形式をRDFヘと標準化 することにより，データ検索が可能 下記にRDFの⼀例を⽰す ■ 問診から病院推薦までの流れ 1. 気になる症状の部位を選択 2. どのような症状があるかをチェックしていく 3. 推定された疾患名をクリック 4. その疾患名を主に扱っている病院リストと地図を表⽰ 札幌医科⼤学附属病院 Subject web系 ⾔語 HTML, CSS JavaScript webフレームワーク Django ( Python ) Predicate 938 Object ■ 問い合わせ⾔語 SPARQLを⽤いることにより、 正確にデータ検索が可能 LOD Server ⾝につく技術 総病床数 展望 サーバ系 OS Linux ( Debian ) DB MySQL, SQLight MongoDB, Redis Linked Open Data DPCデータによる医療マネジメント データのリンク・検索の半⾃動化 Medical Natural Language Processing カルテや医療⽂書をテキストマイニングにより 新たな医療的知⾒の抽出や診療⾏為の結果評価など 総合的な医療の質の向上を図った 医療システム構築 Medical Information System Laboratory 2015.5.6.