内視鏡動画のための有益なフレームの分類

pdf

Informative frame classi cation for endoscopy video

Medical Image Analysis, Vol. 11, No. 2, pp.110{127 2007

ビデオ技術の進歩により,人間の身体の内部の検査や診断,治療は傷つけずに,または小さな傷で行えるように
なった.軟性鏡は食道や胃,小腸,大腸,気道を検査するために用いられ,一方,硬性鏡は低侵襲手術(例えば,
腹腔鏡手術,関節鏡視下手術,神経内視鏡手術)で用いられる.これらの内視鏡には様々な大きさがあるが,全
て先端に小さなビデオカメラが付いている.内視鏡検査や治療が行われる間,小さなビデオカメラは人間の臓器
の内部の映像信号を生成し,医師がリアルタイムで解析するためにモニターに表示される.しかし,現在の内視
鏡は単焦点の広角レンズを搭載しているため,焦点の合っていない多くのフレームが内視鏡映像の中に存在する.
我々は自動または半自動のコンピュータ支援診断(CAD)において焦点が合っていないまたは焦点が合っている
フレームの情報を利用するために,これらを区別する必要がある.この分類は医師が見る画像やCAD システム
によって解析される画像の数を減らすことができる.我々は焦点が合っていないフレームを非有益なフレームと
呼び,焦点が合っているフレームを有益なフレームと呼ぶ.焦点が合っていないフレームは焦点が合っているフ
レームと異なった特徴を持つ.本論文では,我々は動画のフレームを有益フレームと非有益フレームの2 クラス
に分類するために新たな2 つの手法(エッジベースおよびクラスタリングベース)を提案する.しかし,集中的
な鏡面反射は分類の精度を下げるため,我々はさらに鏡面反射を検出する手法を提案し,有益フレームの分類精
度を上げるために検出された鏡面反射の情報を使用する.実験では鏡面反射および2 つの有益フレーム分類の正
確度,感度,特異性,精度はそれぞれ90%または95%以上であることが示された.

時間制約を持つアプリケーションのための自律成長型ニューラルガス:最適なパラメータ推定

pdf

Autonomous Growing Neural Gas for applications with
time constraint: Optimal parameter estimation

Neural Networks, vol.32, pp.196-208, 2012.

本稿では,リアルタイムアプリケーションを管理するための自己組織化ニューラルネットワークモデルの性能
について述べることを目的とする.具体的には,成長型ニューラルガス(GNG) の増加モデルを修正した学習アル
ゴリズムであるfAGNG (fast Autonomous Growing Neural Gas) を紹介する.成長,柔軟性,迅速な適応及び入
力空間の表現の優れた品質を持つGNG はリアルタイムアプリケーションのための適切なモデルとなる.しかし,
時間の制約の下でGNG は,任意の入力データセットに対して最適なトポロジカルマップを生成することができな
い.既存のアルゴリズムとは対象的に,提案されたfAGNG アルゴリズムは繰り返し毎に複数のニューロンを導
入する.挿入されるニューロンや生成される入力データの数は,オンライン学習モデルに基づいて自律的,動的
に制御される.時間制限または表現要件の特定の品質の下で,異なる線形及び非線形入力空間を表現するための
最良の選択肢を見つけるために,トポロジーの維持とニューラルネットワークのパラメータ選択に応じた表現の
質の詳細な調査が行われる.

タスクが注意に及ぼす影響のモデル化

pdf

Modeling the influence of task on attention
Vision Research Vol.45 (2005) pp.205-231

本稿では実世界の景色での視覚的注意の課題特有な誘導の計算的モデルの提案を行う.我々の提案するモデルは
生物学的見解において重要な以下の4 つの見地を強調している.実体のタスクの関連性の決定,目的の低次な視
覚的特徴に注意を傾けること,同じ低次の特徴を用いた目標の認識,そしてあらゆる場面においてタスクに関連
性がある視覚的地図を段階的に構築していくことである.キーワード形式でタスクの定義を与えると,モデルは
まず,長期記憶に格納されている知識を利用して,タスクに関連性のある実態を決定してワーキングメモリに貯
蔵していく.これは低次の特徴より視覚的注意システムを実態に偏らせることにより,最も関連性の高い実態を決
定しようとしている.そして場面内の最も顕著な場所に対して行われ,長期記憶に格納されている対象に対して
階層的マッチングを通じて注意を働かせ認識しようとしている.認識された実体のタスク関連性でワーキングメ
モリは更新され,タスク関連性のマップが認識された場所により更新されていく.
このモデルは以下の3 種類の課題で検証された.343 の自然風景と合成画像の中からの単一目標を探索する課題
は,目標への注意を傾けることで平均よりも倍以上の速度で目標の探索が加速する.28 の自然風景画像の中から
連続的に複数目標を探索する課題は,先入観,認知,ワーキングメモリ,長期記憶がすべての目標の素早い探索に
貢献する.例えば,高速道路を走っているとき,車の中でビデオクリップから場所を把握することである.
単一目標もしくは特徴の組み合わせの探索時のモデルのパフォーマンスは,精神物理学のデータと矛盾してい
ないことが明らかとなった.これらの生物学的動機づけアーキテクチャの結果は,このモデルが複雑なタスク要
因の視覚的な作用に関連する多くの脳内過程に,正当な推量を与えている可能性があることが示唆された.

外向性は認知の更新を伴う身体運動を調節する

pdf

Agentic extraversion moderates the effect of physical
exercise on executive shifting performance
Journal of Research in Personality,Vol.52,2014,pp.37-41

本研究では,身体運動が認知の更新にどのような影響を及ぼすか,外向性の高い24 人と低い24 人に対して調
査した.被験者は更新機能を必要とする課題と,その課題よりは中央実行系を必要としない統制課題を行った.身
体運動は被験者ごとに変え,順番はカウンタバランスを保った.休息後,外向性が高い群は低い群よりも認知の
柔軟性を示したが,運動後は外向性の低い群だけがパフォーマンスが向上した.この結果は,外向性が更新機能
に影響を与えることを示した.また,ドーパミンの作用の可能性であることが分かった.

網膜色 素上皮の細胞画像を, 蛍光補償光学に基づいて, 自動的に細胞領域分処理する手法に関する検討

Automated segmentation of retinal pigment epithelium
cells in uorescence adaptive optics images

JOSA A, Vol. 30, Issue 12, pp. 2595-2604 (2013).

補償光学に基づいた画像処理法は, 網膜を構成するモザイク細胞, 例えば光受容体細胞や網膜色素上皮細胞など
の組織的な特徴付けを, in vivo での研究を可能にする. 眼科用の画像処理装置から, 補償光学を利用して得られた
高解像度の画像は, 手動での定量化が困難であり面倒な情報を, 豊富に手に入れることができる. 検査中のモザイ
ク細胞の定量的数値を, 再現可能な状態で提供できる, 堅牢かつ自動化された解析ツールのニーズは高まっている.
自動化されたアルゴリズムは, 個々の光受容体細胞の位置を検出できるように開発される. しかしながら, これら
のアルゴリズムのほとんどは, 網膜色素上皮のモザイク細胞を特徴付けるには適していない. そこで, 私たちは, 網
膜色素上皮細胞の細胞領域を分割させるアルゴリズムを改良した. この提案アルゴリズムの領域分割性能を, 手動
で領域分割を行った場合とで比較したところ, 90%のこの細胞領域の分割アルゴリズムは, 網膜色素上皮のモザイク細
胞に適しており, モザイク細胞の状態が正常かどうか素早く分析することができる.

分散データベースシステムにおけるデータ再分配のための遺伝的アルゴリズムの新しい手法

pdf

New Method of Genetic Algorithm for Data Allocation
in Distributed Database Systems

Education Technology and Computer Science, First International Workshop on (Volume:1),pp.1037-1041,2009

分散データベースシステム(DDBs) の重要な問題は「データ配分」である.この問題に対する手法は多く存在
し,これらの問題を比較するために二つの指標がある.それが最小のコストとパフォーマンスである.本稿では,
遺伝的アルゴリズムを用いた新しい手法を使用する.初めに,サイトの間でコミュニケーションコストに基づく
集団を生み出し,そしてどちらが最高の状況であるかを見つけるためにこれらの集団上で遺伝的アルゴリズムを
実行する。そして最後に同じ方法でサイトにデータを分配する.遺伝的アルゴリズムとグループ分けされたサイ
トを使ったことによるコミュニケーションコストやデータ冗長性,そして最小にした総データ転送コストを用い
てDDB の性能を向上させる.そして,我々はもう一つのモデルを用いて結果を比較し,提案するモデルがより高
い性能を示した.

疾患のリバーフローモデル

River Flow Model of Diseases

Proceedings of International Conference on Biomedical Ontology, 833 (2011)

この記事では,「一般医科学のためのオントロジー(OGMS)」の枠組みとして疾患の存在論的取り扱いについて
議論している.我々は,臨床医によりやさしい疾患の定義を提供し,疾患に対応するモデルを提案する.依存的
持続物は,臨床疾患の一つまたは複数の因果の鎖から構成されたとして病気を定義している.因果連鎖の存在論
的意味を明確にするために,我々は2 種類のプロセスである累積連続プロセスと非累積プロセスを紹介する.こ
れらは,オブジェクトやプロセスの新たな存在論的理論に基づいて説明できる.次に臨床的不均衡と因果連鎖と
して,疾患のコアアイデアを紹介する.我々は,結果は傾向として病気のOGMS ビューの具体化として考えるこ
とができると信じている。

皮質表面ベースの分析I. セグメンテーションと表面再構成

pdf

Cortical Surface-Based Analysis I. Segmentation and Surface Reconstruction

NeuroImage, volume.9, issue.2 , page.179-194 , 1999

その柱状と層状組織を含む大脳皮質の特性ならびに皮質領域の地形組織は,適切な皮質表面の固有の二次元構
造との関連で理解することができる.人における脳皮質の特性を研究するためには,個々の被験者における皮質
表面の正確かつ明示的な表現を得る必要がある.ここでは,100 人以上の被験者から得られたデータに適用されて
いる皮質表面の正確な構造を取得するための自動化された手順を記述する.皮質表面を展開し,平滑化のための
自動化処理は関連論文に記載されている.これらの手順は,脳機能イメージングにおける皮質表面ベースの解析
と可視化手法を可能とする.

暗算を使用したワーキングメモリトレーニングが前頭及び頭頂部の局所的な灰白質に与える影響

pdf

Working Memory Training Using Mental Calculation
Impacts Regional Gray Matter of the Frontal and
Parietal Regions

PLoS ONE, 2011, Vol.6, No.8

ワーキングメモリトレーニングは訓練されていない認知課題パフォーマンスを向上させ,機能的な活動も変化
する.しかしながら,灰白質形態や幅広い認知課題に対するWMトレーニングの効果は未だ未知である.我々は,
典型的なWMタスクである訓練されていなかったWM課題及び創造性課題のような様々な心理尺度,そして,暗
算を用いたWMの集中的な適応トレーニング(IATWMMC)を使用し,ボクセルに基づいた形態測定(VBM) を
利用してこの問題を調査した.IATWMMC は,前頭頭頂部と左上側頭回における局所的な灰白質量の縮小と関係
していた.それは言語の文字スパン及び複雑な算数能力を向上したが,創造性を低下させた.これらの結果は,ト
レーニングによって誘導された心理学メカニズムにおける可塑性及び強い遺伝子制御下にあると仮定された領域
における灰白質構造の可塑性を裏付ける.

日本人男性労働者における認知タスク時の前頭前部の機能と社会的機能の関連:多チャネル型fNIRS 研究

pdf

Relationship between prefrontal function
during a cognitive task
and social functioning in male Japanese workers:
A multi-channel near-infrared spectroscopy study

Psychiatry Research: Neuroimaging, Volume 214, Number 1, 2013, Pages 73-79

認知タスク中の前頭前野の機能が日本人男性労働者の社会的機能を反映するかどうかを調査するために,181 人
の男性労働者のワーキングメモリ課題中の前頭前部の機能をfNIRS を用いて計測した.社会的機能は社会的適応
自己評価規模(SASS) を使用して評価した.その結果,背外側前頭前野における酸素レベルの増加が,SASS
の興味と動機づけの要因と静の相関を示した.これらの結果は,前頭前野背外側の機能は,男性労働者における
社会的機能の興味と動機づけに関連があること,そしてNIRS はメディカルヘルスの検査におけるこのような特
徴を観察するメディカルツールの一つに成り得ることを示唆している.