研究者業績

小橋 昌司

コバシ ショウジ  (Syoji Kobashi)

基本情報

所属
兵庫県立大学 工学研究科 教授 (研究所長)
学位
博士(工学)(姫路工業大学)

研究者番号
00332966
ORCID ID
 https://orcid.org/0000-0003-3659-4114
J-GLOBAL ID
200901031674454407
researchmap会員ID
6000003807

外部リンク

論文

 299
  • Rashedur Rahman, Naomi Yagi, Keigo Hayashi, Akihiro Maruo, Hirotsugu Muratsu, Syoji Kobashi
    Scientific Reports 14(1) 8004-8004 2024年12月  査読有り最終著者責任著者
    Pelvic fractures pose significant challenges in medical diagnosis due to the complex structure of the pelvic bones. Timely diagnosis of pelvic fractures is critical to reduce complications and mortality rates. While computed tomography (CT) is highly accurate in detecting pelvic fractures, the initial diagnostic procedure usually involves pelvic X-rays (PXR). In recent years, many deep learning-based methods have been developed utilizing ImageNet-based transfer learning for diagnosing hip and pelvic fractures. However, the ImageNet dataset contains natural RGB images which are different than PXR. In this study, we proposed a two-step transfer learning approach that improved the diagnosis of pelvic fractures in PXR images. The first step involved training a deep convolutional neural network (DCNN) using synthesized PXR images derived from 3D-CT by digitally reconstructed radiographs (DRR). In the second step, the classification layers of the DCNN were fine-tuned using acquired PXR images. The performance of the proposed method was compared with the conventional ImageNet-based transfer learning method. Experimental results demonstrated that the proposed DRR-based method, using 20 synthesized PXR images for each CT, achieved superior performance with the area under the receiver operating characteristic curves (AUROCs) of 0.9327 and 0.8014 for visible and invisible fractures, respectively. The ImageNet-based method yields AUROCs of 0.8908 and 0.7308 for visible and invisible fractures, respectively.
  • Daisuke FUJITA, Yuki ADACHI, Syoji KOBASHI
    Journal of Japan Society for Fuzzy Theory and Intelligent Informatics 36(2) 610-615 2024年5月15日  査読有り最終著者
  • Kenta Takatsuji, Yoshikazu Kida, Kenta Sasaki, Daisuke Fujita, Yusuke Kobayashi, Tsuyoshi Sukenari, Yoshihiro Kotoura, Masataka Minami, Syoji Kobashi, Kenji Takahashi
    The Journal of bone and joint surgery. American volume 2024年5月14日  査読有り
    BACKGROUND: Ultrasonography is used to diagnose osteochondritis dissecans (OCD) of the humerus; however, its reliability depends on the technical proficiency of the examiner. Recently, computer-aided diagnosis (CAD) using deep learning has been applied in the field of medical science, and high diagnostic accuracy has been reported. We aimed to develop a deep learning-based CAD system for OCD detection on ultrasound images and to evaluate the accuracy of OCD detection using the CAD system. METHODS: The CAD process comprises 2 steps: humeral capitellum detection using an object-detection algorithm and OCD classification using an image classification network. Four-directional ultrasound images of the elbow of the throwing arm of 196 baseball players (mean age, 11.2 years), including 104 players with normal findings and 92 with OCD, were used for training and validation. An external dataset of 20 baseball players (10 with normal findings and 10 with OCD) was used to evaluate the accuracy of the CAD system. A confusion matrix and the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) were used to evaluate the system. RESULTS: Clinical evaluation using the external dataset resulted in high AUCs in all 4 directions: 0.969 for the anterior long axis, 0.966 for the anterior short axis, 0.996 for the posterior long axis, and 0.993 for the posterior short axis. The accuracy of OCD detection thus exceeded 0.9 in all 4 directions. CONCLUSIONS: We propose a deep learning-based CAD system to detect OCD lesions on ultrasound images. The CAD system achieved high accuracy in all 4 directions of the elbow. This CAD system with a deep learning model may be useful for OCD screening during medical checkups to reduce the probability of missing an OCD lesion. LEVEL OF EVIDENCE: Diagnostic Level II. See Instructions for Authors for a complete description of levels of evidence.
  • Kenta Sasaki, Daisuke Fujita, Kenta Takatsuji, Yoshihiro Kotoura, Masataka Minami, Yusuke Kobayashi, Tsuyoshi Sukenari, Yoshikazu Kida, Kenji Takahashi, Syoji Kobashi
    International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 2024年1月17日  査読有り最終著者責任著者
    PURPOSE: Osteochondritis dissecans (OCD) of the humeral capitellum is a common cause of elbow disorders, particularly among young throwing athletes. Conservative treatment is the preferred treatment for managing OCD, and early intervention significantly influences the possibility of complete disease resolution. The purpose of this study is to develop a deep learning-based classification model in ultrasound images for computer-aided diagnosis. METHODS: This paper proposes a deep learning-based OCD classification method in ultrasound images. The proposed method first detects the humeral capitellum detection using YOLO and then estimates the OCD probability of the detected region probability using VGG16. We hypothesis that the performance will be improved by eliminating unnecessary regions. To validate the performance of the proposed method, it was applied to 158 subjects (OCD: 67, Normal: 91) using five-fold-cross-validation. RESULTS: The study demonstrated that the humeral capitellum detection achieved a mean average precision (mAP) of over 0.95, while OCD probability estimation achieved an average accuracy of 0.890, precision of 0.888, recall of 0.927, F1 score of 0.894, and an area under the curve (AUC) of 0.962. On the other hand, when the classification model was constructed for the entire image, accuracy, precision, recall, F1 score, and AUC were 0.806, 0.806, 0.932, 0.843, and 0.928, respectively. The findings suggest the high-performance potential of the proposed model for OCD classification in ultrasonic images. CONCLUSION: This paper introduces a deep learning-based OCD classification method. The experimental results emphasize the effectiveness of focusing on the humeral capitellum for OCD classification in ultrasound images. Future work should involve evaluating the effectiveness of employing the proposed method by physicians during medical check-ups for OCD.
  • Kenta Sasaki, Daisuke Fujita, Syoji Kobashi
    The 24th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (ISIS), 519-524 2023年12月  査読有り最終著者責任著者

MISC

 238
  • 佐々木研太, 藤田大輔, 高辻謙太, 琴浦義浩, 南昌孝, 小林雄輔, 祐成毅, 木田圭重, 高橋謙治, 小橋昌司
    日本医用画像工学会大会予稿集(CD-ROM) 41st 2022年  
  • 西尾 祥一, Hossain Belayat, 八木 直美, 新居 学, 平中 崇文, 小橋 昌司
    日本医用画像工学会大会予稿集 38回 492-497 2019年7月  
    整形外科手術は腹腟鏡手術や開腹手術と比較して手術工程および使用する手術器具が多く,外科手術中に医療器具の受け渡しを行う看護師は大きな負担を強いられている.我々は過去に人工膝関節置換術を対象とした整形外科手術における手術室看護師を支援するためのナビゲーションシステムを提案した.この研究では畳み込みニューラルネットワークを用いて手術画像全体に基づいた画像認識により手術工程の認識を試みたが,実用化に必要とされる精度には及ばなかった.本研究では整形外科手術における手術工程の認識精度の改善を実現するために,手術映像から取得したフレーム毎に物体検出(YOLO)を行い,器具のクラス情報と位置座標を検出する.スマートグラス(眼鏡型のデバイス)を用いて記録した整形外科手術映像は手術間で照明環境や撮影角度が大きく異なっており,それらの影響を低減させるための最適なデータの前処理法やデータ拡張法を検討した.(著者抄録)
  • 久保有輝, 井城一輝, 盛田健人, 新居学, 無藤智之, 田中洋, 乾浩明, 小橋昌司, 信原克哉
    電子情報通信学会技術研究報告 117(518(MI2017 63-106)) 93‐98 2018年3月12日  
  • 盛田健人, 盛田健人, ALAM Saadia Binte, 新居学, 若田ゆき, 安藤久美子, 石藏礼一, 清水昭伸, 小橋昌司
    電子情報通信学会技術研究報告 117(518(MI2017 63-106)) 87‐91 2018年3月12日  
  • 丸居航, ALAM Saadia Binte, 寒重之, 柴田政彦, KOH Min‐sung, 小橋昌司
    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM) 61st ROMBUNNO.345‐2 2017年5月23日  

講演・口頭発表等

 197
  • 多田 翔平, 小橋 昌司, 今村 史明
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2015年11月11日 電子情報通信学会
  • 田下 徳起, 小橋 昌司, 森 勇樹
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2015年11月11日 電子情報通信学会
  • 古川 翔一, 上浦 尚武, 小橋 昌司
    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集 2015年5月20日 システム制御情報学会
  • 湯河惇, 河野淳, 西井達矢, 上浦尚武, 小橋昌司, 畑豊
    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年
  • 中野 椋介, 小橋 昌司, 倉本 圭, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    Medical Imaging Technology 2015年 日本医用画像工学会
    新生児脳疾患の計算機診断支援を目的に,アトラスモデルによるMR画像からの脳領域抽出法が提案されている.しかし,新生児は成長に伴い脳形状が大きく変形するため,単一のモデルでは不十分であり,成長に合わせて変形するモデルが必要となる.成長の指標としては年齢があるが,新生児は成長速度に個人差が大きく,年齢を基準としたモデルでは,ばらつきが大きく,鮮鋭なモデルが得られないことが予想される.本論文では,脳領域の解剖学的特徴点を用いた多様体学習により推定された脳発達度をもとにファジィ物体成長モデル(fuzzy object growth model: FOGM)を構築する.そして,FOGMを用いたファジィ連結度領域抽出法を提案し,脳領域を抽出する.提案法による抽出結果を単一のモデルでの抽出結果,年齢を基準としたFOGMによる抽出結果と比較し,抽出精度が向上していることを示す.
  • 小橋 昌司, 澁谷 浩伸, 野村 保, 石川 智基, 上浦 尚武
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2014年11月18日 一般社団法人電子情報通信学会
    頭部MRA画像からの脳血管領域抽出は,動脈瘤検出や,脳血管構造理解のため,必要不可欠の処理である.MRA画像はMRI装置での撮影であるため,装置間,画像間でコントラストの違いが大きく,全自動化処理の妨げとなっている.そこで,本研究では,ファジィ連結度を用いた脳血管領域の自動抽出法を提案し,同手法において解析パラメータの全自動設定法を示す.すなわち,本手法では,完全に脳血管領域処理を自動化,パイプライン化することができる.実験では,磁気強度の異なる複数装置で撮影された,様々な症状を有する被験者に本手法を適用した.本手法は,磁気強度の違い,動脈瘤の有無,糖尿病,高血圧,高脂血症などの他疾患の有無に関わらず,良好に脳血管領域を自動抽出できた.
  • Kobashi Syoji, Iwasa Kenjiro, Fujishiro Takaaki, Hayashi Shiya, Hashimoto Shingo, Kuroda Ryosuke, Kurosaka Masahiro, Kamiura Naotake
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2014年6月24日 一般社団法人電子情報通信学会
    Outcome of total hip arthroplasty (THA) is strongly correlated to the orientation of the acetabular cup. This paper proposes an assessment method of the acetabular cup using multidetector-row computed tomography (MDCT) images. The method measures angles between the cup implanting axis and the pelvic anatomical coordinate axis. The method was applied to phantoms. We acquired multiple set of MDCT image to evaluate the reliability. The standard deviations of measured angles in multiple acquisitions were 1.27 deg for the inclination angle and 1.83 deg for the anteversion angle.
  • 中野 椋介, 小橋 昌司, 倉本 圭, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2014年1月26日 一般社団法人電子情報通信学会
    新生児脳疾患の診断支援を目的に,アトラスモデルを用いたMR画像からの脳領域抽出法が検討されている.しかし新生児は成長に伴い脳形状が大きく変形するため,単一のモデルでは不十分で成長モデルが必要である.本文では,複数人の脳MR画像をその脳発達度で荷重平均するファジィ物体成長モデル生成(FOGM; fuzzy object growth model)法を2つ提案する.方法1では脳発達度として年齢を用いる.方法2では,新生児においては脳成長に個人差が大きいため,多様体学習を用いた脳MR画像からの発達度推定法を提案する.提案法を評価するため,FOGMを用いて単純しきい値法による脳領域抽出を行った.修正齢0から2歳の16名の被験者に対する実験より,従来の単一モデルより提案するFOGMが高精度に,さらに方法1より方法2が高精度に脳領域抽出を行えた.また多様体学習により推定した発達度は,脳体積,年齢との有意な相関が得られた(p<0.001).
  • 盛田 健人, 小橋 昌司, 倉本 圭, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 2014年1月26日 一般社団法人電子情報通信学会
    脳機能解析やVBM (voxel-based-morphometry)などにおいてMR画像を用いた個人脳間の画像位置合わせが用いられている.従来法では主に画像位置合わせの尤度を,脳全体の信号値の一致度とし,脳溝の一致を評価していないため,異なる脳回に位置合わせされる危険性がある.また,新生児脳はMR信号特徴が異なり,脳溝が狭いため,成人を対象とする従来法の適用は困難である.本文では,脳表近傍のMR信号値から算出される脳溝特徴分布(SDI; sulcal-distribution index)を定義し,SDIを特徴量としたFlatteningにより,パラメトリック曲面上で画像間のSDI相互情報量を最大化する3次元非剛体変形を行うことで,脳溝の一致度を尤度とした脳形状位置合わせを可能とする.本手法は脳輪郭周囲のMR信号値を用いるため,脳抽出精度に対する影響が少なく,特に脳溝内の正確な脳輪郭抽出が困難な新生児脳MR画像には有効である.提案法を修正齢3から5週間の新生児3名のMR画像に適用した結果,特徴点間のずれが小さくなることが確認できた.
  • 多田 翔平, 小橋 昌司, 今村 史明
    臨床バイオメカニクス 2014年 日本臨床バイオメカニクス学会
  • 橋岡 亜弥, 倉本 圭, 小橋 昌司
    ファジィシステムシンポジウム講演論文集 2012年9月12日 日本知能情報ファジィ学会
    新生児脳疾患の診断には,長期的に観察可能なMR (magnetic resonance) 画像を用いた脳容積や脳表面積の計測が有効である.これらの測定には脳領域の抽出が必要だが,新生児を対象とした脳領域自動抽出法はまだ確立されていない. 本研究では,ファジィ形状モデルから得られる知識に基づいたファジィ動的輪郭モデルによる脳領域抽出法を提案する.提案法では複数の被験者データからファジィ形状モデルを作成する.ファジィ形状モデルから得られる知識とMR信号値に基づき,動的輪郭モデルが脳領域に属するファジィ所属を求め,これを最大化するように動的輪郭モデルを変形する.実験では,本手法を12名の新生児被験者に適用し,従来法と抽出精度を比較する.
  • 佃 光樹, 江川 正人, 谷口 和彦, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012年3月6日 一般社団法人電子情報通信学会
  • 郭 悠翔, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012年3月6日 一般社団法人電子情報通信学会
  • 藤本 達弘, 土屋 直樹, 中嶋 宏, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012年3月6日 一般社団法人電子情報通信学会
  • 九鬼 正人, 中嶋 宏, 土屋 直樹, 倉本 圭, 小橋 昌, 畑 豊
    電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012年3月6日 一般社団法人電子情報通信学会
  • 小橋 昌司, 喜多村 祐里, 倉本 圭, 下野 九理子, 谷池 雅子, 畑 豊
    映像情報メディア学会技術報告 2012年 一般社団法人 映像情報メディア学会
    現在,てんかん原性域の確定診断は硬膜内電極による侵襲的な手法で行われているため,脳外科手術適用が決定された患者にのみ適用されている.さらに同手法では,てんかん原性域の場所は特定できるが,範囲限定が困難である.そこで,本研究ではMR画像を用いた非侵襲的なてんかん原性域の場所特定,範囲限定を行うためのソフトコンピューティング画像処理法を提案する.同手法は,(1)粒子化法,(2)特徴抽出,(3)パターン識別で構成される.粒子化とは,特徴抽出,パターン識別を行うボクセル集合を求めることである.特徴抽出は,粒子よりこれを表現するいくつかの数値ベクトルを算出すること,パターン識別とは,数値ベクトルを基に,てんかん原性域である度合いを求めることである.
  • 橋岡 亜弥, 小橋 昌司, 倉本 圭, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石蔵 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    映像情報メディア学会技術報告 2012年 一般社団法人 映像情報メディア学会
    低酸素性虚血性脳症などの新生児脳疾患は脳形状を変形させ,脳機能を低下させる危険性がある.脳疾患の悪化は,早期発見と早期治療により防ぐことができる.定量的な診断として,脳容積や脳表面積の測定が注目されている.本研究では,脳容積や脳表面積の測定のための,新生児頭部MR画像を対象とした自動脳領域抽出法を提案する.提案法は,学習データから脳の特徴を取得し,ファジィ物体モデルを構築する.ファジィ物体モデルは脳の特徴をファジィメンバーシップ関数によって表現する.ファジィ物体モデルに基づいた動的輪郭モデルを適用することで,被験者の脳領域を推定する.提案法を12名の被験者に適用した結果,高精度に脳領域を抽出できた.
  • 黒住 亮太, 田中 基史, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    バイオエンジニアリング講演会講演論文集 2012年 一般社団法人 日本機械学会
  • 郭 悠翔, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2012年 日本知能情報ファジィ学会
    本研究では姫路市における来月の喘息発作数を予測する.喘息発作数の多い1~4歳,65歳以上の年代の2001~2005年のデータを用い て2006~2010年の各年代の喘息発作数を予測する.Fuzzy-ARモデルを用いて予測し,予測結果を相関係数と絶対平均誤差を用いてAR モデルと比較する.ここで,ARモデルの次数pは赤池の情報量基準 (AIC) に基づいて決定し,ARパラメータa(i)はYule-Walker方程式により決定する.Fuzzy-ARモデルはARモデルに喘息発作の要因である気温,気圧,湿度から構成されるファジィメンバーシップ関数の項を加えたものとなっている.実験結果として,65歳以上の年代では,両モデルとも正 確な予測ができていなかった.1~4の年代においてはFuzzy-ARモデルの方がARモデルよりも高精度な予測を行えた.
  • 菊池 翔, 郭 悠翔, 倉本 圭, 畑 豊, 小橋 昌司
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2012年 日本知能情報ファジィ学会
    AR(自己回帰)モデルは統計学において時系列データに適用されるモデルで、過去のデータからその将来を予測するために用いられる。 本研究では姫路市における地域別の喘息発作数をARモデルを用いて予測し、その喘息発作原因と地域の関連性を調査すると共に、年代別喘息発作数予測システムの精度向上を目指した。予測には2001~2005年のデータを学習データとし、2006~2010年の喘息発作数を推算し真値との比較を行った。自己相関の低いと考えていた高齢者の予測が特定の地域においてはよく再現できるケースもみられ、時系列予測には年齢だけでなく地域性を含めることも必要であることを示唆する結果を得た。
  • 横道 大督, 小橋 昌司, 若田 ゆき
    ファジィシステムシンポジウム講演論文集 2011年9月12日 日本知能情報ファジィ学会
  • 中村 匡斗, 石川 智基, 小橋 昌司
    ファジィシステムシンポジウム講演論文集 2011年9月12日 日本知能情報ファジィ学会
    日本における死亡原因として高い割合を占めている脳血栓(梗塞)は,発症からの時間経過とともに脳細胞の壊死が進むため,迅速な診断と治療が求められている.しかし,現在使用されている装置は高価でありその診断に時間がかかる.また,多大な電力を使用するため災害時に使用することが出来ない.そこで,安価で診断時間が短く,低電力で使用できる超音波装置を用いて,頭蓋骨下における脳血管の血流位置と血流方向の特定を行う超音波システムを提案する.本手法では,移動物体に超音波が当たると,移動物体の速度と移動方向に関係して,ドプラ効果による周波数遷移が発生する事を利用して,血流位置と血流方向の特定を行う.頭蓋骨と脳血管の代用として牛の肩甲骨とシリコンチューブを用いて実験を行ったところ,ドプラ効果によって血流位置と血流方向を確認できたため,頭蓋骨下におけるシステムの有用性を確認することができた.
  • 武田 隆宏, 倉本 圭, 小橋 昌司
    ファジィシステムシンポジウム講演論文集 2011年9月12日 日本知能情報ファジィ学会
  • 橋岡 亜弥, 倉本 圭, 山口 弘祐, 小橋 昌司, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石倉 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像 2011年8月30日 一般社団法人電子情報通信学会
    新生児脳疾患の診断法には,MR(magnetic resonance)画像を用いた脳容積,脳表面の計測が有効であるが,新生児を対象とした計算機による脳領域自動抽出法は少ない.本文では,新生児脳MR画像を対象とした脳領域抽出法を提案する.提案法はファジィ動的モデルを用いて脳領域を抽出し,頭蓋形状を基に抽出結果を評価することで抽出パラメータを更新する.脳領域の抽出,評価,パラメータ更新を繰り返すことで,頑健性が高く,精度が高い脳領域抽出が可能となる.初期パラメータはベイジアン識別を用いて求める.本提案法を34名の新生児被験者(修正齢-2週1日から2年5カ月)に適用した結果,sensitivityが98.1%,false-positive rateが27.9%と,高精度に脳領域を抽出できた.
  • 橋岡 亜弥, 小橋 昌司, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 倉本 圭, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア(CVIM) 2011年5月12日 一般社団法人情報処理学会
    脳疾患を超早期に発見・治療を行うために,新生児を対象とした脳疾患診断法が求められている.成人脳 MR (magnetic resonance) 画像を用いた脳疾患の計算機診断支援システムの一つとして,VBM (voxel-based morphometry) が提案されている.VBM では診断対象者の脳形状を標準脳に正規化し,統計解析によって疾患部位領域を検出する.しかし従来の脳形状正規化法では成人脳由来の標準脳が用いられているため,新生児脳への適用が困難と考えられる.本研究では,新生児脳の正規化法を3種提案する.第 1 の提案法では新生児の単一個人脳を標準脳とする.第 2 の提案法では第 1 の手法に頭蓋除去を前処理として適用する.第 3 の提案法では複数の新生児脳から標準脳を作成する.これら 3 種の提案法と従来法を 14 例の新生児脳 (修正齢- 4 週から 4 週) に適用した.解剖学的ランドマークと相互情報量を用いて精度比較を行った結果,提案法は従来法に比べ有意に高精度な結果が得られた.In order to diagnose the cerebral diseases in early stage, a diagnosing method for neonates is required. As a diagnosis method using adult magnetic resonance (MR) images, voxel-based morphometry (VBM) has been proposed. VBM normalizes an evaluating brain into a template, and detects disease area using statistical analysis. However, because the conventional normalization method uses an adult template, it is difficult to analysis to the neonatal brain. This study proposes three new normalization approaches for the neonatal brain. The 1st approach defines an individual brain as a template. The 2nd approach introduces skull stripping into preprocessing of the 1st approach. The 3rd approach produces a neonatal template from some neonatal brains. Three approaches and conventional method were applied to 14 neonatal brains (revised age were between -4 and 4 weeks). The normalization accuracy evaluated by using anatomical landmarks and mutual information showed that the proposed methods were superior to the conventional method.
  • 橋岡 亜弥, 小橋 昌司, 倉本 圭, 若田 ゆき, 安藤 久美子, 石藏 礼一, 石川 智基, 廣田 省三, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像 2011年1月12日 一般社団法人電子情報通信学会
    脳疾患を超早期に発見・治療を行うため,新生児に対する脳疾患診断法が求められている.従来,MRI(magnetic resonance imaging)を用いた脳疾患診断法の一つとして,VBM(voxel-based morphometry)が用いられる.VBMでは頭部解剖構造を標準脳に正規化することで,統計処理により異常部位を検出する.しかし,標準脳が成人脳由来であるため,正規化法の新生児脳への適用が困難となり,VBMを新生児脳に適用できない.本研究では,新生児脳の正規化法を3種提案する.第1の提案法では新生児の個人脳を標準脳とする.第2の提案法では第1の手法に頭蓋除去を前処理として適用する.第3の提案法では複数の新生児脳を基に標準脳を構築する.実験では,14例の新生児脳(修正齢4週から4週)に対して相互情報量と,前交連(AC)と後交連(PC)の位置と,ACとPCを結ぶ線(AC-PC line)の角度を用いて精度評価を行った.実験結果より,第3の提案法を用いることで,位置誤差が約1.7mm,角度誤差が約1.6°と,従来手法と比較し有意に高精度な結果が得られた.
  • 外丸 昭知, 小橋 昌司, 今村 史明, 倉本 圭, 石川 智基, 吉矢 晋一, 畑 豊
    インテリジェントシステム・シンポジウム講演論文集 2011年 日本機械学会
    Total knee arthroplasty (TKA) is an operation that substitutes artificial knee joint of injured knee joint. The 3D kinematics of the postoperative artificial knee joint is focused in the research area of orthopaedics. There are some studies based on 2-D/3-D image registration of 2-D fluoroscopy images and 3-D geometric model. However, these conventional studies are designed for still statics image analysis. This article proposes a method for analyzing 3D knee joint kinematics by using 2-D/3-D image registration with particle filter method. The method can analyze 3D knee joint kinematics with no outlier in inter-frame. By applying the method to computer-synthesized digital radiograph (DR) images, the estimation accuracy was evaluated. In addition, the effectiveness of the method was validated by applying it to DR video of TKA applied knee joint.
  • 谷井 秀謙, 中嶋 宏, 土屋 直樹, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    インテリジェントシステム・シンポジウム講演論文集 2011年 日本機械学会
    This paper proposes the human body weight prediction method using autoregressive (AR) model. We employ 474 volunteers&#039; body weight change data of 730 days. AR model predicts human body weight of a day from these time-series data. We calculate the order of AR model for each volunteer by Akaike&#039;s Information Criterion (AIC) and AR parameter by Yule-Walker equation. We use body weight change data from 1st to 365th day to fix AR model. In the experiment, we predicted body weight change of next day in those from 366th to 730th day. As the result, we obtained high correlation coefficients between predicted and truth values on all volunteers.
  • 武田 隆宏, 酒井 良忠, 倉本 圭, 小橋 昌司, 石川 智基, 畑 豊
    インテリジェントシステム・シンポジウム講演論文集 2011年 日本機械学会
    This paper describes a foot age estimation system using fuzzy logic. The method estimates the foot age from sole pressure distribution change data. The sole pressure data is acquired by a mat type load distribution sensor. The proposed method extracts step length, step center of sole pressure width, distance of single support period and time of double support period as gait features. The fuzzy degrees for young age, middle age and elderly groups are calculated from these gait features. The foot age of the walking person on the sensor is estimated by fuzzy MIN-MAX center of gravity method. In the experiment, the proposed method estimated foot ages with good correlation coefficient.
  • 高島 祐弥, 石川 智基, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    インテリジェントシステム・シンポジウム講演論文集 2011年 日本機械学会
    This paper describes a testicular tubules evaluation using ultrasonic array probe. In this system, we evaluate a diameter of testicular tubules for azoospermia patients. We employ an ultrasonic array probe. We employ cumulative relative frequency of amplitude values as the evaluation index. In the experiment, we employ large and small nylon lines as the good and bad testicular tubules. Amplitude of large nylon line echo is larger than that of small nylon line echo. For the evaluation, we calculate cumulative relative frequency amplitude of acquisition data. Fuzzy if-then rules are made by the cumulative relative frequency of large and small lines. We evaluate a rete of large lines among all lines by using the fuzzy MIN-MAX center-of-gravity method. In this experiment, the proposed method successfully evaluated the rate of the large lines.
  • 中村 篤史, 倉本 圭, 鈴木 春洋, 小橋 昌司, 畑 豊
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2011年 日本知能情報ファジィ学会
    X線電子分光法XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)は物質の表面近傍の組成の評価などを行うために材料開発によく用いられる手法で,近年では有機物や生体分子の解析にも応用されている.本研究ではこの光電子スペクトルの詳細・高精度解析のための理論的手段として量子化学計算とファジィ推論を用いた新たな手法を提案し,よく知られた数十の有機分子の内殻電子スペクトルについて適用し,手法の有効性を検討した.有機分子や生体分子の解析に重要である含炭素分子15種のスペクトルに対して適用したところ,従来法に対して13種について精度よく記述ができた.
  • 金澤 聖悟, 浅利 一成, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2011年 日本知能情報ファジィ学会
    侵入者検知システムはこれまで重要視され,様々な場所で利用されてきた.しかし,夜間に野生動物などによる誤警報が相次いでおり,現在はセンサの感度を調節することによってこれに対処している.本研究では赤外線3D距離カメラを用いて人物,動物,他物体に識別し,侵入者検出を目的とした高精度な状態監視を行う手法を提案する.赤外線3D距離カメラを定点に設置し赤外線飛行時間に基づき距離分布画像を取得する.取得した距離画像から背景情報を除去し,複数の注目領域を検出する.検出した領域から,カメラ設置パラメータと距離値を基に高さ,縦横比,表面起伏等の特徴量を抽出する.ファジィ推論に基づき抽出した特徴量より,注目領域に対する幼年,少年,青年それぞれの所属度を算出し,それらを比較することによって識別を行う.センサ検出範囲内に対し,各種類の物体に対し提案手法を適用し識別を行う実験を行ったところ,良好な識別結果が得られた.
  • 谷井 秀謙, 中嶋 宏, 土屋 直樹, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2011年 日本知能情報ファジィ学会
    本論文ではAutoRegressive (AR) モデルおよびFuzzy-ARモデルを用いて,体重変動の予測を行う手法を提案する.まず,被験者842人の1年間の体重データに対し,ARモデルを用いて1日後の体重を予測する.このとき,ARモデルの次数pは赤池の情報量基準 (AIC) に基づいて決定する.この結果,予測値と実測値との相関係数の平均は0.842となった.次に,過去p日間の体重データから次のp日間における体重変動をARモデルおよびFuzzy-ARモデルにより予測する.また,各モデルの予測精度を相関係数により比較する.ここで,Fuzzy-ARモデルは,過去p日間の体重データから作成したファジィメンバーシップ関数の項を,ARモデルに加えたモデルとなっている.ARモデルとFuzzy-ARモデルを10人の被験者に対して用いた結果,ARモデルでは0.250,Fuzzy-ARモデルでは0.396の相関係数を得た.
  • 高島 祐弥, 石川 智基, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集 2011年 日本知能情報ファジィ学会
    本論文では,男性不妊症患者のための超音波アレイプローブを用いた非侵襲精細管計測システムの開発を行う.本論文では精巣内の健康な精細管の割合を評価する.評価には,中心周波数1.0MHzの超音波アレイプローブを用いて測定を行い,取得波形の振幅値の累積相対度数を用いて評価する.本研究では精細管の代用として2種類の径の異なるナイロン製の糸を用いる.前実験として,糸を24本平行に並べた対象物に対して測定を行った結果,径が大きい糸からの反射波の大きさは径が小さい糸からの反射波より大きいという結果を得た.割合評価では,取得データより振幅値の累積相対度数を計算し,径が太い糸と細い糸の振幅値累計相対度数の値に関する知識よりファジィIF-THENルールを構築する.ファジィMIN-MAX重心法を用いて対象物中の径が大きい糸の割合を推測する.実験より取得したデータに対して提案手法を用いた結果,高精度で径が大きい糸の割合を推測できた.
  • 畑 豊, 山川 剛史, 小橋 昌司, 倉本 圭, 浅利 一成, 谷口 和彦
    電気学会論文誌. C, 電子・情報・システム部門誌 = The transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. C, A publication of Electronics, Information and System Society 2010年11月1日 一般社団法人 電気学会
    Personal classification using sole pressure change is essential for intelligent control, security on home because the users do not need to have anything, such as ID-Card, PIN code and so on. In our study, we propose a personal classification system by sole pressure change obtained by mat type pressure sensor. Mat type pressure sensor is placed on the floor in the entrance of home. We employ four features for classifying each family member and do personal classification based on Euclidean distance based method. As the experimental result on healthy 60 volunteers ranged from 20 to 80 years old, we have evaluated the performance. The results showed that the proposed system successfully classified them and it is especially useful in home intelligent system.
  • 川上 順祥, 小橋 昌司, 倉本 圭
    ファジィシステムシンポジウム講演論文集 2010年9月13日 日本知能情報ファジィ学会
  • 小橋 昌司, 倉本 圭, 畑 豊
    Medical imaging technology 2010年5月25日 日本医用画像工学会
  • 横道 大督, 小橋 昌司, 若田 ゆき, 石藏 礼一, 倉本 圭, 今脇 節朗, 廣田 省三, 畑 豊
    情報処理学会研究報告. CVIM, [コンピュータビジョンとイメージメディア] 2010年3月18日 情報処理学会
    新生児低酸素性虚血性脳症は脳形状の変化を伴うため,症状進行度の診断にはMR画像を用いた評価が有効である.しかし,手作業で脳表抽出を行うと医師に多大な負担がかかる.そのため,新生児頭部 MR 画像から脳表を自動的に抽出する手法が望まれている.成人脳を対象とする脳表抽出法は多く提案されているが,新生児脳を対象とする手法は少ない.本研究では,新生児頭部MR画像を対象とした粒子を用いる大脳表面抽出法を提案する.提案手法は,MR 信号値を基に粒子を脳領域に配置し,粒子を移動させ,粒子の分布を MR 画像と一致させることで脳表の抽出を行う.新生児頭部 MR 画像に対して提案手法を適用した結果,良好に脳表を抽出できた.It is effective to evaluate magnetic resonance (MR) images for diagnosis of the acuteness of symptom because hypoxic ischemic encephalopathy (HIE) accompanies the change in the brain shape. However, there are many problems for the doctor when brain surface is manually extracted. Therefore, it is required that brain surface is extracted from neonatal MR images automatically. There are many techniques to extract brain surface from adult MR images, but there are few technique to extract brain surface from neonatal MR images. In this paper, we propose a new extraction method using particle method from neonatal MR images. First, particles are assigned based on MR signal. Second, particles are moved based on neighboring particles. The proposed method applied to neonatal MR images. The results showed that proposed method extracted brain surface with high accuracy.
  • 中島 祐介, 小橋 昌司, 津森 洋平, 柴沼 均, 今村 史明, 倉本 圭, 今脇 節朗, 吉矢 晋一, 畑 豊
    情報処理学会研究報告. CVIM, [コンピュータビジョンとイメージメディア] 2010年3月18日 情報処理学会
    人工膝関節置換術後の生体内の人工膝関節の 3 次元位置姿勢の推定には,X 線透視画像を用いたイメージマッチングによる手法が提案されてきた.しかし,従来手法では大腿骨・脛骨コンポーネント間の位置関係を深く考慮していなかった.本研究ではパーティクルフィルタを用いた人工膝関節の 3 次元位置姿勢推定法を提案する.本手法は人工膝関節の位置関係に関する事前知識をファジィメンバーシップ関数として定義する.実験の結果,大腿骨,脛骨コンポーネント間の位置関係を考慮した位置姿勢の推定が可能となった.For estimating 3-D pose position of implanted knee joint in vivo after total knee arthroplasty, some studies proposed 2-D/3-D image registration using X-ray fluoroscopy images. However, these conventional method are not considered relationship between the femoral and the tibial component. This paper proposes a method for estimating 3-D pose position of implanted knee based on particle filter. A priori knowledge on the relationship of implanted knee joint are utilized by using fuzzy membership functions. The experimental results for a patient and computer synthesized DR images showed that the proposed method adequately estimate 3-D pose position of the implanted knee joint with a priori knowledge on the relational position between the components.
  • 武田 隆宏, 谷口 和彦, 浅利 一成, 倉本 圭, 小橋 昌司, 畑 豊
    電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010年3月2日 一般社団法人電子情報通信学会
  • Syoji Kobashi, Nao Shibanuma, Yutaka Hata
    Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 2010年3月
    Three-Dimensional (3-D) shape reconstruction of total knee arthroplasty (TKA) implants in vivo plays a key role to investigate implanted knee kinematics. TKA implants typically consist of metal femoral and tibial components and a polyethylene tibial insert. X-ray computed tomography (CT) causes severe metal artifacts, making the 3-D shape in reconstructed images extremely difficult to understand. This article proposes a new method of 3-D reconstruction from X-ray cone-beam images. Called a fuzzy visual hull, it introduces fuzzy logic in recognizing X-ray images. X-ray cone-beam images are fuzzified and back-projected into a fuzzy voxel space. Defuzzifying the fuzzy voxel space enables the 3-D TKA implant shape to be reconstructed. The results of evaluation using TKA implants in vitro and computer-synthesized images demonstrated that the fuzzy visual hull provides high robustness against noise added to X-ray cone-beam images. The new approach also reconstructed the 3-D polyethylene insert despite the difficulty of recognizing the region in conventional X-ray CT.
  • Hayato Yamaguchi, Hiroshi Nakajima, Kazuhiko Taniguchi, Syoji Kobashi, Yutaka Hata
    IEICE TRANSACTIONS ON INFORMATION AND SYSTEMS 2010年3月 IEICE-INST ELECTRONICS INFORMATION COMMUNICATIONS ENG
    This paper proposes a sensing system for a behavior detection system using an ultrasonic oscillosensor and an air pressure sensor. The ultrasonic oscillosensor sensor has a cylindrical tank filled with water. It detects the vibration of the target object from the signal reflected from the water surface. This sensor can detect a biological vibration by setting to the bottom bed frame. The air pressure sensor consists of a polypropylene sheet and an air pressure sensor, and detects the pressure information by setting under the bed&apos;s mattress. An increase (decrease) in the load placed on the bed is detected by the increase (decrease) in the pressure of the air held in the tube attached to the sheet. We propose a behavior detection system using both sensors, complementally. The system recognizes three states (nobody in bed, keeping quiet in bed, moving in bed) using both sensors, and we detect the behavior before getting out of bed by recognized these states. Fuzzy logic plays a primary role in the system. As the fundamental experiment, we applied the system to five healthy volunteers, the system successfully recognized three states, and detected the behavior before getting out of bed. As the clinical experiment, we applied the system to four elderly patients with dementia, the system exactly detected the behavior before getting out of the bed with enough time for medical care support.
  • Syoji Kobashi, Yutaka Hata
    INTERNATIONAL JOURNAL OF INNOVATIVE COMPUTING INFORMATION AND CONTROL 2010年3月 ICIC INT
    In evaluating thoracic function, it is effective to segment the five lung lobes from multidetector-row computed tomography (MDCT) Images Almost all of the conventional methods tyre based on. extracting the lobar fissures, however, some are parts of the fissures may not be observed from MDCT images due to CT artifacts and/or adhesions between the lung lobes. This article proposes an, alternative method for segmenting the lung lobes It, is based on tubular tissue density, and is not . based on lobar fissure ea; traction. The tubular tissues are the peripheral blood vessels and peripheral bronchi Because tubular tissues do not exist on. the boundary between the lung lobes, our method determines the boundary by finding It continuous three-dimensional space In which tubular tissues are absent The boundary determination process is automatically performed using fuzzy control The proposal method was applied to five normal subjects, one patient with. chronic obstructive pulmonary disease. anal one patient With, emphysema. The absolute mean. error of detecting lobar boundaries was 3 4 mm and that the volumetric accuracy for the proposed method was an absolute ratio of 3 8 and 5 9% for inspiration and expiration, respectively The proposed method us also applicable to MDCT images in. which. the lobar fissures cannot be distinguished
  • 山口 弘祐, 小橋 昌司, 倉本 圭, 喜多村 祐里, 毛利 育子, 今脇 節朗, 谷池 雅子, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像 2010年1月21日 一般社団法人電子情報通信学会
    脳疾患は脳形状に領域特異的な変形をもたらすため,診断には脳形状変形の定量化が有効である.従来の定量化法は,ボクセルの輝度値に基づく評価を行うため,脳溝などの脳構造を考慮していない.そのため変形が著しい場合では,異なる解剖学的部位で評価する恐れがある.そこで我々は,脳溝特徴に基づく脳形状相同モデル化を提案する.同手法では脳溝特徴の指標となるsulcal-distribution index(SDI)を定義し,構築した標準脳モデルをSDIに基づいて各評価脳に対して変形を行う.本文では,同手法より変形した標準脳モデルを用いて移動量に基づく変形評価を行う.本手法を成人10名に適用した結果,従来法であるVBMと同様の部位に有意差が認められた.
  • 川上 順祥, 小橋 昌司, 倉本 圭, 喜多村 祐里, 下野 九理子, 今脇 節朗, 谷池 雅子, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像 2010年1月21日 一般社団法人電子情報通信学会
    皮質形成異常は難治性てんかん患者に多くみられる先天性脳疾患である.難治性てんかんの治療には責任病巣である皮質形成異常領域を切除する外科的手術が行われているため,小児頭部MR画像からの皮質形成異常部位検出は非常に有効である.しかし,皮質形成異常のMR画像上での画像特徴は明らかでなく,またその自動検出法も未だ確立されていない.本文では,大脳皮質の層構造に直交した直線の輝度値推移から算出される特徴量を用い,サポートベクターマシン(support vector machine; SVM)で皮質形成異常度を推定する手法を提案する.また,我々の提案した従来法との精度比較を行う.本手法を適用した結果,小児頭部MR画像から,感度90.9%,特異度93.1%,有効度92.0%で皮質形成異常領域を検出できた.
  • 藤本 裕子, 小橋 昌司, 若田 ゆき, 石藏 礼一, 倉本 圭, 今脇 節朗, 廣田 省三, 畑 豊
    電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像 2010年1月21日 一般社団法人電子情報通信学会
    脳疾患の進行度合いの診断に,脳形状の変化や脳容積の測定はとても有効である.本研究では,T1強調またはT2強調で撮像された新生児・幼児の頭部MR画像を対象とした頭蓋除去法を提案する.本提案法では幼児は成長に伴い白質の信号値が変化することを考慮したガウシアン識別を頭部MR画像に適用することで,白質,灰白質,脳脊髄液,脂質,その他領域の存在確率マップを自動生成する.識別後,白質と灰白質の和領域の表面に,脳形状や画像特徴に関する知識に基づくファジィ動的脳表モデルを適用し最適化することで,脳領域を自動抽出する.本提案法を,修正齢-4週間から4歳1ヶ月の26名の被験者に適用した結果,良好に脳領域抽出が行えた.
  • Nobuyoshi Kawakami, Syoji Kobashi, Kei Kuramoto, Yuri T. Kitamura, Kuriko Kagitani-Shimono, Seturo Imawaki, Masako Taniike, Yutaka Hata
    SCIS and ISIS 2010 - Joint 5th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 11th International Symposium on Advanced Intelligent Systems 2010年
    In case of pediatric, about 80% intractable epilepsy patients are accompanied with cortical dysplasia. It is very effective to detect cortical dysplasia lesions in order to we plan treatment of intractable epilepsy. Although MR image analysis attracts the considerable attentions because it is non-invasive for the human body, automated methods for detecting cortical dysplasia with MR images of pediatric brain are not established yet. In addition, image features on the pediatric brain MR images of cortical dysplasia are not clarified. This paper proposes an estimation method for detecting cortical dysplasia in pediatric brain MR images. And, fractal dimension is evaluated as a new image feature of cortical dysplasia. The experimental results in four patients (6, 7, 2 and 3 years old) with cortical dysplasia showed that a mean sensitivity of 94.2 %, a mean specificity of 93.8%, and a mean efficiency of 93.8 %.

担当経験のある科目(授業)

 17

共同研究・競争的資金等の研究課題

 25

学術貢献活動

 5

社会貢献活動

 2

メディア報道

 11