学会参加報告書
| 報告者氏名 | 田中那智 |
| 発表論文タイトル | 大腸腹腔鏡動画像における腸間膜内走行血管の強調 |
| 発表論文英タイトル | Emphasizing Mesenteric Blood Vessels in Laparoscopic Colon Cancer Surgery Video Images |
| 著者 | 廣安知之, 田中那智，萩原明於，小座本雄軌，横内久猛 |
| 主催 | IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBS) |
| 講演会名 | 37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE Engineering in Medicine and Biology Society |
| 会場 | MiCo – Milano Congressi |
| 開催日程 | 2015/08/25-2015/08/29 |
- 講演会の詳細
2015/08/25から2015/08/29にかけて，イタリアのミラノにて開催されました37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE Engineering in Medicine and Biology Societyに参加いたしました．この学会は，IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBS)によって主催され，健康管理の向上と技術革新における医工学の中心的役割だけでなく，健康を維持する方法にテーマの焦点を当てて開催されています．
私は26，27, 28日のみ参加いたしました．本研究室からは他に廣安先生，林沼さん，村上が参加しました．また，MISLの卒業生である5期生の福島さんが参加されました．
- 研究発表
- 発表概要
私は26日の午後のセッション「Image Segmentation」に参加いたしました．発表の形式は口頭発表で，12分の講演時間と3分の質疑応答時間となっておりました．
今回の発表は，Emphasizing Mesenteric Blood vessels in Laparoscopic Colon Cancer Surgery Video Imagesで，以下に抄録を記載致します．
| This study aims to reduce surgeon burden by emphasizing mesenteric blood vessels buried in the mesentery using image processing techniques. We have developed an image processing system that can be connected to a laparoscope. The first step of the method is superficial vessel deletion using an opening process. Next, the mesenteric blood vessels are extracted by multiple regression analysis using hue, saturation, and value color space information in the image. Finally, the mphasized regions are determined by areas obtained by a labeling process. Although examples with both true and false positives are observed, the proposed technique demonstrates sufficient accuracy. |
- 質疑応答
今回の講演発表では，以下のような質疑を受けました．
・質問内容1
質問者の氏名を控える事ができませんでした．質問内容はリアルタイム処理できるのかというものでした．この質問に対し，リアルタイム処理は可能であるが，実際は２fps程度であるので，改善の必要があると解答しました．
・質問内容2
質問者は私のセクションのchairであった，Dr．Krishnan Karthikでした．質問内用は，それぞれのフレームにおいてセグメンテーションしているのかという質問でしたが，うまく質問を捉える事ができず，解答できませんでした．
・質問内容3
質問者の氏名を控える事ができませんでした．強調領域の選別を行うための面積の閾値を固定してしまっているのが問題ではないのかという質問を受けましたが，こちらもうまく質問内容をとえらえられず，解答できませんでした．
- 感想
廣安教授や，元同志社大学教授の横内氏は良かったとほめてくださいましたが，自分としては悔しさの残る発表でした．発表がかなり早く進んでしまい，それを埋めあわせようとして，結果，最後の３分ほどはつまりながらの発表になってしまった事，さらにそれに焦り，質問も答えられるような質問を聞き取れなかったり，答えられなかったりしました．しかし，途中までの発表は練習通りにスムーズに進める事ができたことや，自分はライトアップされて，スクリーンの位置が高いなど，今までにない大舞台のような緊張感のあるステージでの発表は非常に良い経験になりました．内容に関しても，訂正するべきところはあったものの，良い結果を良い見せ方で示す事ができたと思うので，次回に活かしていきたいと思います．
- 聴講
今回の講演会では，下記の2件の発表を聴講しました．
| 発表タイトル ： DEVELOPMENT OF 2D+T TRACKING ALGORITHM IN ULTRASOUND IMAGES FOR RADIOTHERAPY著者 ： Abdouni, Abdenaceur ; Presles, Benoît ; Fargier-Voiron, Marie ; Rit, Simon ; Sarrut, Davidセッション名 ： Deformable image registartionAbstruct ： The aim of this study is to develop and validate a deformable tracking algorithm for monitoring the motion of the target volume on 2D ultrasound (US) images during a radiotherapy fraction. The proposed method is applied on images acquired with a transperineal ultrasound (TP-US) probe on 31 treatment patient’s sessions, treated with a prostate or after a surgery, called a prostatectomy. The developed algorithm is based on Speeded-Up Robust Features (SURF) to find and match the corresponding salient points in the reference and moving images, and Thin Plate Spline (TPS) to warp the image. The results are promising and show that the proposed algorithm performs well with either artificial transforms, or in comparison with a rigid intensity based algorithm used in clinic. |
超音波画像における画像処理は多く行われているが，この発表では，可動な前立腺の動きを追跡するというものであった．この手法では私が最近注目している，SURFが使われており，また，結果の精度も高かったため，非常に興味深い発表であった．
| 発表タイトル ：Electroencephalogram Measurement from the Hairy Part of the Scalp using Polymer-Based Dry Microneedle Electrodes著者 ： Arai, Miyako ; Kudo, Yuta ; Miki, Norihisaセッション名 ： Biolelectric sensors and sensor systemsAbstruct ： This paper reports a successful electroencephalogram (EEG) measurement from the hairy part of the scalp using a polymer-based dry microneedle electrode. The electrode consists of 25 pillars, each of which has a sharp microneedle on the top. Hairs are collected into the gaps of the pillars and the microneedles can reach the scalp surface. Since the microneedles can penetrate through the stratum corneum, no conductive gel is necessary to acquire high quality EEG. We experimentally investigated the pillar diameters in EEG measurement from the occipital region with hairs. The fabricated electrodes successfully measured EEG without any skin preparation or conductive gel. |
この発表ではEEGの電極の開発を行っていた．通常必要な電極用のゲルを必要としないマイクロニードルの開発を行っていた．医療情報システム研究室においてもEEGを用いて研究しているが，EEGのデータを解析しているのみで，ハードな開発は行っていない．そういった意味で，私の知らない世界を見る事ができ，これは腹腔鏡動画を用いている私には腹腔鏡のハードとしての開発も多くの人が開発しているのだと感じられ，面白くも新鮮であった．
| 発表タイトル ：Smartphone Measurement of Peripheral Blood Flow著者 ： McDuff, Daniel Jonathan ; Smith, Ann DeBord ; Vosburgh, Kirby ; Nguyen, Louisセッション名 ： Cardiovascular assessment and diagnostic technologiesAbstruct ： Photoplethysmography is a non-invasive method of measuring the blood volume pulse and can be captured using a low-cost camera and ambient light. We present a proof-of-concept smartphone-based system to detect restricted peripheral blood flow in the legs with the aim of characterizing symptoms of Peripheral Artery Disease. We designed a novel interface to quantify the perfusion signal strength. In initial tests we observed differences between affected and non-affected limbs, such a system could simplify diagnosis in patients at risk. |
この発表ではスマートフォンで撮影した動画を簡易に処理し，血流信号を定量化し末梢動脈疾患の検出を行うシステムを提案していた．スマートフォンでチェックできるという簡便さは興味深く，簡便さを必要とする私の研究に対しても刺激となった．
| 発表タイトル ：Evaluating Tortuosity in Retinal Fundus Images of Diabetic Patients Who Progressed to Diabetic Retinopathy著者 ： Leontidis, Georgios ; Wigdahl, Jeffrey ; Al-Diri, Bashir ; Ruggeri, Alfredo ; Hunter, Andrewセッション名 ： Retinal imagingAbstruct ： Tortuosity is believed to be an early indicator of the changes in the retinal vasculature during the progression of diabetes. Different methods have been proposed in literature but their application in progressed patients (from diabetes to DR) has been inadequate. In this study different metrics of tortuosity were measured using twenty fives diabetic patients in two time intervals; three to four years before DR and the first year of diabetic retinopathy. The standard deviation of the tortuosity measurements differed significantly showing an increase in the variability of tortuosity in the vasculature in the first year of DR by 19.6%. |
この発表では網膜の血管の抽出を行っている．網膜の血管抽出は私の研究において参考にしており，目に留まった．私の研究では，オープニング処理を用いて血管を抽出，削除しているが，現在はガボールフィルタを用いた手法が優秀で広く用いられているという話を聞く事ができ，良いディスカッションとなった．
| 発表タイトル ：Automatic Segmentation of Corneal Endothelial Cells Contour著者 ： Scarpa, Fabio ; Ruggeri, Alfredoセッション名 ： Corneal imaging , Image segmentation , Confocal microscopyAbstruct ： Corneal images acquired by in-vivo microscopy provide clinical information on the cornea endothelium health state. The reliable estimation of the clinical morphometric parameters requires the accurate detection of cell contours in a large number of cells. Thus for the practical application of this analysis in clinical settings an automated method is needed. We propose the automatic segmentation of corneal endothelial cells contour through an innovative technique based on a genetic algorithm. Ground truth values for the clinical parameter were obtained from manually drawn cell contours. For each clinical parameters, the mean difference between its manual estimation and the automated one is always less than 4%, and the maximum difference is always less than 7%. |
医療情報システム研究室においても角膜細胞の輪郭抽出を行っている．しかし，この発表では非常に精度の高いセグメンテーションがなされていた．私はこの研究には関与していないが，身近な研究であり，私の研究室内でやっていることも，世界に出るとレベルが高く，更なる努力が必要なのだと，改めて感じさせる発表であった．
参考文献
2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2015)
学会参加報告書
| 報告者氏名 | 林沼勝利 |
| 発表論文タイトル | テクスチャ解析を用いた内視鏡画像解析のためのノイズ除去とヒストグラム平滑化による前処理 |
| 発表論文英タイトル | Preprocessing with Image Denoising and Histogram Equalization for Endoscopy Image Analysis Using Texture Analysis |
| 著者 | Tomoyuki Hiroyasu, Katsutoshi Hayashinuma, Hiroshi Ichikawa and Nobuaki Yagi |
| 主催 | IEEE EMBS |
| 講演会名 | 37th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society |
| 会場 | MiCo Milano Congressi |
| 開催日程 | 2015//08/25-2015/08/29 |
- 講演会の詳細
2015/08/25から2015/08/29にかけて，ミラノにて開催されましたEMBC 2015に参加いたしました．私は8/26から8/28にかけて参加し，また本研究室からは他に廣安先生，M1の田中那智，村上が参加しました．
- 研究発表
- 発表概要
私は「2.33 Image Classification and Feature Extraction II」のセッションにてポスター発表いたしました．発表の形式は90分間の質疑応答でした．
今回の発表では，テクスチャ解析を用いて内視鏡画像解析時における前処理の検討を行いました．以下に抄録を記載致します．
| A preprocessing method for endoscopy image analysis using texture analysis is proposed. In a previous study, we proposed a feature value that combines a co-occurrence matrix and a run-length matrix to analyze the extent of early gastric cancer from images taken with narrow-band imaging endoscopy. However, the obtained feature value does not identify lesion zones correctly due to the influence of noise and halation. Therefore, we propose a new preprocessing method with a non-local means filter for de-noising and contrast limited adaptive histogram equalization. We have confirmed that the pattern of gastric mucosa in images can be improved by the proposed method. Furthermore, the lesion zone is shown more correctly by the obtained color map. |
- 質疑応答
今回の講演発表では，以下のような質疑を受けました．
・質問内容1
名前を控え損ねてしまいましたが，「特徴量はどのように求めているのか」との質問をいただきました．この質問に対しては「同時生起行列とランレングス行列の2つの特徴量を組み合わせている」と回答しました．
・質問内容2
こちらも名前を控え損ねてしまいましたがが，「色素内視鏡画像と比べてメリットはどこにあるのか」との質問をいただきました．この質問に対しては「NBI内視鏡は胃粘膜の模様や血管を観察することができるため，より詳細に病変範囲を診断することができる」と回答しました．
- 感想
今回2回目の国際学会ということもあり，前回より落ち着いて発表することができたと思います．ただ，ポスターの配置の関係上，隣の人が話していると自分が説明できないということがあったため，もっと積極的に話しかければよかったなと思いました．
- 聴講
今回の講演会では，下記の4件の発表を聴講しました．
| 発表タイトル ： Transfer Learning for Bag-of-Visual Words Approach to NBI Endoscopic Image Classification著者 ： Sonoyama, Shoji; Hirakawa, Tsubasa; Tamaki, Toru; Kurita, Takio; Raytchev, Bisser; Kaneda, Kazufumi; Koide, Tetsushi; Yoshida, Shigeto; Kominami, Yoko; Tanaka, Shinjiセッション名 ： 2.33 Image Classification and Feature Extraction IIAbstract ： We address a problem of endoscopic image classification taken by different (e.g., old and new) endoscopies. Our proposed method formulates the problem as a constraint optimization that estimates a linear transformation between feature vectors (or Bag-of-Visual words histograms) in a framework of transfer learning. Experimental results show that the proposed method works much better than the case without feature transformation. |
この発表では大腸NBI内視鏡画像の分類時において，新旧装置の画像を用いることができるように転移学習を行うというものでした．私の研究でも同じ装置を用いているため，今後の研究の参考にしたいと思います．
| 発表タイトル ：Image Segmentation of Pyramid Style Identifier based on Support Vector Machine for Colorectal Endoscopic Images著者 ：Okamoto, Takumi; Koide, Tetsushi; Sugi, Koki; Shimizu, Tatsuya; Hoang, Anh-Tuan; Tamaki, Toru; Raytchev, Bisser; Kaneda, Kazufumi; Kominami, Yoko; Yoshida, Shigeto; Mieno, Hiroshi; Tanaka, Shinjiセッション名 ： 2.35 Image Segmentation, Compression and EnhancementAbstract ： With the increase of colorectal cancer patients in recent years, the needs of quantitative evaluation of colorectal cancer are increased, and the computer-aided diagnosis (CAD) system which supports doctor’s diagnosis is essential. In this paper, a hardware design of type identification module in CAD system for colorectal endoscopic images with narrow band imaging (NBI) magnification is proposed for real-time processing of full high definition image (1920 x 1080 pixel). We propose a 2-step identifier based on SVM to realize a 3-class identification and a pyramid-style bottom-up approach, which can be implemented with small circuit area in FPGA and achieves high throughput and high accuracy, for the actual complex colorectal endoscopic images in real time. A newly proposed pyramid style image segmentation with SVMs for multi-size and multi-layer scan windows enables smaller circuit area in FPGA and higher throughput with higher identification accuracy than the conventional method for actual complex colorectal endoscopic images. The proposed CAD system with the gradation map for the corresponding colorectal endoscopic image is very effective as a diagnostic support system for both non-expert and expert clinical doctors. |
この発表ではNBI内視鏡動画における大腸がんの分類を行うためにピラミッド型の特徴量検出手法を用いた提案が行われていました．わたくしの研究でもwindowを操作した手法の提案を行っており，今後参考になりそうな内容でした．
| 発表タイトル ：Automatic Segmentation of Corneal Endothelial Cells Contour著者 ：Scarpa, Fabio; Ruggeri, Alfredoセッション名 ： 2.LB1 Biomedical Imaging and Image ProcessingAbstract ：Corneal images acquired by in-vivo microscopy provide clinical information on the cornea endothelium health state. The reliable estimation of the clinical morphometric parameters requires the accurate detection of cell contours in a large number of cells. Thus for the practical application of this analysis in clinical settings an automated method is needed. We propose the automatic segmentation of corneal endothelial cells contour through an innovative technique based on a genetic algorithm. Ground truth values for the clinical parameter were obtained from manually drawn cell contours. For each clinical parameters, the mean difference between its manual estimation and the automated one is always less than 4%, and the maximum difference is always less than 7%. |
この発表ではGAを用いて角膜内皮細胞の領域分割を行う手法の提案が行われていました．研究室でも同様の研究が行われており，とても興味深い内容でした．
| 発表タイトル ：Time-Resolved Transmittance Measurement for Biological Tissues with a High Time-Resolution CMOS Lock-In Pixel Imager著者 ：Sobue, Keita; Seo, Min-Woong; Niwayama, Masatsugu; Kagawa, Keiichiro; Yasutomi, Keita; Kawahito, Shojiセッション名 ： Undergraduate Student PostersAbstract ：We have been developed a time-resolved CMOS image sensor with the lock-in pixels. The developed imager achieves a very high time-resolution of 10ps, a short own intrinsic response time of 180ps at 374nm, and a low temporal noise of 1.75e-rms. In this paper, the time-resolved near-infrared spectroscopy(NIRS) measurement with the developed imager is implemented and and described. |
この発表ではCMOSセンサを用いたNIRS装置の開発に関する内容でした．従来より高時間分解能で観察できるそうなので，今後のNIRS装置の発展が楽しみになりました．
参考文献
- EMBC 2015 Conference Proceedings, http://emb.citengine.com/event/embc-2015/details
学会参加報告書
| 報告者氏名 | 村上晶穂 |
| 発表論文タイトル | 学会参加報告書 |
| 発表論文英タイトル | Conference Report |
| 著者 | 村上晶穂，後藤真櫻, 横内久猛, 廣安知之 |
| 主催 | 医療情報システム研究室 |
| 講演会名 | EMBC |
| 会場 | Milano Conference Center |
| 開催日程 | 2015/08/25-2015/08/29 |
- 講演会の詳細
2015/08/25から2015/08/29にかけて，イタリアのMilano Conference Centerにて開催されましたEMBC(http://embc.embs.org/2015/)に参加いたしました．このEMBCは，生体工学に関する参加者の多い学会です．私は26～28日のみ参加いたしました．本研究室からは他に廣安先生，林沼，田中那智が参加しました．
- 研究発表
- 発表概要
私は28日の午前にポスター発表しました．Signal Processing in Physiological Systemというセッションで，発表時間は90分でした．今回の発表は，Brain activities during synchronized tapping taskという内容で発表しました．以下に抄録を記載致します．
| This study aims to investigate how people process information about other people to determine a response during human-to-human cooperative work. As a preliminary study, the mechanism of cooperative work was examined using interaction between a machine and a human. This machine was designed to have an” other person “model that simulates an emotional model of another person. The task performed in the experiment was a synchronized tapping task. Two models were prepared for this experiment, a simple model that does not employ the other person model and a synchronized model that employs the other person model. Subjects performed cooperative work with these machines. During the experiment, brain activities were measured using functional near-infrared spectroscopy. It was observed that the left inferior frontal gyrus was activated more with the synchronized model than the simple model. |
- 質疑応答
今回の講演発表では，以下のような質疑を受けました．
・どんな研究をしているか
→2分くらいで研究の概要を話した
・ｆNIRSについて
・何チャネルものを使用したのか
→100以上のチャネル
・どこの製品のものか
→日立メディコ
・実験を行う際に被験者にどのように指示しているのか
→ 聞こえてくる音に合わせるようにタッピングをしてもらうように指示した
- 感想
・初めての国際学会で不安が大きかったですが，予想以上にいろんな方と議論することができて良かったと思います．研究の概要をまず聞かれることが多かったので，リハーサルでしたような３分くらいで自分の研究の概要を話す練習が役に立ちました．私の英語力不足で，相手の質問が理解できなかったことが残念でした．
- 聴講
今回の講演会では，下記の4件の発表を聴講しました．
| 発表タイトル ： Electroencephalogram Measurement from the Hairy Part of the Scalp using Polymer-Based Dry Microneedle Electrodes著者 ： Arai, Miyako ; Kudo, Yuta ; Miki, Norihisaセッション名 ： Bioelectric Sensors and Sensor Systems Abstruct ： This paper reports a successful electroencephalogram (EEG) measurement from the hairy part of the scalp using a polymer-based dry microneedle electrode. The electrode consists of 25 pillars, each of which has a sharp microneedle on the top. Hairs are collected into the gaps of the pillars and the microneedles can reach the scalp surface. Since the microneedles can penetrate through the stratum corneum, no conductive gel is necessary to acquire high quality EEG. We experimentally investigated the pillar diameters in EEG measurement from the occipital region with hairs. The fabricated electrodes successfully measured EEG without any skin preparation or conductive gel. |
ドライのEEGが髪の毛が多いところだとうまく脳波を計測できないことを解決するために，マイクロニードルを用いてEEGの電極部分を新たに開発したという発表でした．この電極を使うとEEGの使用時にゲルや皮膚の研磨をしなくて済むところが便利だと思いました．
| 発表タイトル ：Brain-Machine Interfaces for Assistive Smart Homes: A Feasibility Study with Wearable Near-Infrared Spectroscopy著者 ： Ogawa, Takeshi ; Hirayama, Jun-ichiro ; Pankaj, Gupta ; Moriya, Hiroki ; Yamaguchi, Shumpei ; Ishikawa, Akihiro ; Inoue, Yoshihiro ; Kawanabe, Motoaki ; Ishii, Shinセッション名 ： Brain-Computer/Machine Interface V Abstruct ： Smart houses for elderly or physically challenged people need a method to understand residents’ intentions during their daily-living behaviors. To explore a new possibility, we here developed a novel brain-machine interface (BMI) system integrated with an experimental smart house, based on a prototype of a wearable near-infrared spectroscopy (NIRS) device, and verified the system in a specific task of controlling of the house’s equipments with BMI. We recorded NIRS signals of three participants during typical daily-living actions (DLAs), and classified them by linear support vector machine. In our off-line analysis, four DLAs were classified at about 70% mean accuracy, significantly above the chance level of 25%, in every participant. In an online demonstration in the real smart house, one participant successfully controlled three target appliances by BMI at 81.3% accuracy. Thus we successfully demonstrated the feasibility of using NIRS-BMI in real smart houses, which will possibly enhance new assistive smart-home technologies. |
この発表は，日常生活の4つの行動をNIRS信号から線形SVMを使って分類し，精度からスマートハウスの実現可能性を確認されたという内容でした．fNIRS装置を使っており，処理の仕方や実験設計の立て方が興味深いと思いました．
| 発表タイトル ：Ascending Stair Recognition using Depth Sensing for Improved Intent Recognition of Lower Limb Prostheses著者 ： Krausz, Nili Eliana, Lenzi, Tommaso, Hargrove, Leviセッション名 ： Human Machine Interfaces and Robotics Applications Abstruct ：The authors propose using vision to improve the performance of powered lower limb prostheses. They present an algorithm that uses depth information (from a Microsoft Kinect sensor) to segment stairs from the environment. This work details testing of the algorithm conducted at twelve different positions in the vicinity of a set of stairs, and summarized results of the segmentation process, and computed resulting distances and intersection angles between the Kinect and the stairs. These measures can provide data about whether the individual is intending to ascend the segmented stairs or not. |
この発表では，新しいアルゴリズムを用いて，ユーザーの意図を検出し，ユーザーと階段の距離や角度を認識するという内容でした．このシステムはユーザーの意図を推定できるところがすごいと思いました．
| 発表タイトル ：Brain Training System using Electroencephalography (EEG) Technology著者 ： Lin, Pei-Jung, Chen, Young-Quan, Wu, Jian-He, Xu, Min-Shengセッション名 ： neural and rehabilitation engineering Abstruct ：This study used NeuroSky MindWave electroencephalogram (EEG) headset device to detect and record test subjects’ EEGs. Three sets of monitoring and analysis systems were developed to analyze the subject’s mind states. In order to evaluate the relationship between attentiveness and the effectiveness of learning, we developed a brainwave-mind interactive system which can enhance the user’s attentiveness and relaxation through zazen meditation. The relationship between attentiveness and degrees of relaxation was analyzed the data obtained from 50 test subjects. |
この発表はEEGを使用して，被験者の注意力の検討していました．特定の脳波の状態が注意力を高めると言われており，新しい制御システムは、学生より良い効率を達成できることを示唆されていました．被験者が50名という多さも参考になりました．