小橋研究室 | Kobashi Laboratory

Medical Image Processing Group (MIPG) - University of Hyogo

医用画像処理における人工知能研究

兵庫県立大学 先端医療工学研究所に所属する当研究室では、医用画像処理とコンピュータ支援診断を中心とした最先端の研究を行っています。深層学習などの人工知能技術を活用し、臨床医との共同研究を通じて、患者さんの診断や治療をサポートする革新的なシステムの開発に取り組んでいます。

研究目標

  • 新しいアルゴリズムの発見:医用画像処理のための革新的な深層学習手法を開発します
  • 臨床応用の推進:患者の診断精度向上と手術プロセスの改善に貢献します
  • 新分野の開拓:医用画像処理アルゴリズムの新しい応用領域を探索します

研究分野

医用画像処理

CT・MRI・超音波などの医用画像を対象とした解析、臓器・病変抽出、特徴量設計。

深層学習・機械学習

CNN・Transformer 等を用いた分類・検出・セグメンテーション、少量データ学習。

コンピュータ支援診断(CAD)

臨床医と連携し、診断・治療プロセスを支える知能化システムの研究開発。

最近の研究トピック(過去10年の研究成果より)

近年(概ね2016–2025)の論文をもとに、研究成果を5つのテーマに整理して紹介します。 各テーマの「代表論文」は DOI に直接リンクしています。

1. 脳卒中・脳画像:血腫拡大予測と脳MRIの高精度分類

初期画像(CT/MRI)から臨床的に重要なイベント(例:血腫拡大)を予測したり、 脳疾患の鑑別を支援する学習モデルを研究しています。

主な成果:
・臨床適用を意識した血腫拡大予測モデルの提案
・注意機構(Attention)を活用した脳MRIの鑑別性能向上

代表論文(DOI):
Clinically Applicable Machine Learning Approach to Predict Intracerebral Hematoma Expansion
Differentiating Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus Using Multi-Head Attention CNN with Diversify-Loss in Brain MRI

2. 整形外科×スポーツ医学:肘OCDの超音波CAD(早期発見支援)

野球肘などスポーツ起因障害の早期発見を目的に、超音波画像を用いた病変検出・診断支援(CAD)を開発しています。

主な成果:
・超音波画像に対する病変検出を深層学習で実現し、臨床利用可能性を提示
・局在推定と検出を組み合わせた実装指向のCADパイプラインを構築

代表論文(DOI):
Deep Learning-Based Computer-Aided Diagnosis of Osteochondritis Dissecans of the Humeral Capitellum Using Ultrasound Images
Deep learning-based osteochondritis dissecans detection in ultrasound images with humeral capitellum localization

3. 歯科パノラマX線:歯・補綴物・埋伏智歯の自動検出と分類

パノラマX線画像から歯や補綴物を自動検出し、歯列の認識、埋伏智歯の分類など診療・教育・業務効率化に資する手法を研究しています。

主な成果:
・歯と補綴物の同時検出や、知識ベース併用による安定化
・埋伏智歯の深さ/状態分類など、臨床ニーズに直結するタスクへの展開

代表論文(DOI):
Optimization technique combined with deep learning method for teeth recognition in dental panoramic radiographs
Teeth and prostheses detection in dental panoramic X-rays using a deep learning-based object detector and a priori knowledge-based algorithm
Automated Detection and Classification of Mandibular Third Molar Impactions in Panoramic X-Rays

4. 外傷・骨折画像診断:解剖学的知識×注意機構による高信頼な診断支援

骨折の見落としを減らすため、解剖学的整合性を意識した特徴統合(Fusion)や注意機構を活用し、 「見えにくいが重要」な所見も拾える診断支援モデルを研究しています。

主な成果:
・解剖学的な対応付けに基づく特徴融合で、外傷診断の頑健性を向上
・臨床説明性(どこを根拠に判断したか)に繋がる設計を志向

代表論文(DOI):
Invisible Yet Detected: PelFANet with Attention-Guided Anatomical Fusion for Pelvic Fracture Diagnosis

5. 治療アウトカム予測と説明可能AI:臨床データを用いた意思決定支援

医療現場の意思決定を支えるため、治療成績(例:ESWLの治療結果など)を機械学習で予測し、 さらにSHAP等を用いて「なぜそう予測したか」を説明する枠組みを研究しています。

主な成果:
・アウトカム予測モデルに説明可能性(SHAP)を組み込み、解釈性を向上
・臨床導入を見据えた特徴量設計と評価

代表論文(DOI):
Prediction of Ureter ESWL Outcome by Machine Learning and Model Interpretation Approach Using SHAP

研究プロジェクト

※ 科研費(KAKEN)情報から自動生成( NRID

研究実績

論文数

-編の査読付き論文を発表
(researchmap から自動取得)

口頭発表

-
(researchmap から自動取得)

特許

12件の産業財産権を保有
(2024年に2件登録)

研究費

25件の競争的資金を獲得
(現在3件が進行中)

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所在地

兵庫県立大学 工学研究科
先端医療工学研究所

研究者番号

00332966
J-GLOBAL

Artificial Intelligence in Medical Image Analysis

Our laboratory at the Advanced Medical Engineering Research Institute, University of Hyogo, specializes in cutting-edge research in medical image processing and computer-aided diagnosis. We develop innovative systems using deep learning and AI technologies through collaborative research with clinicians to support patient diagnosis and treatment.

Research

Medical Image Processing

Analysis of CT/MRI/ultrasound images, organ/lesion segmentation, and feature engineering.

Deep Learning & Machine Learning

Classification, detection, and segmentation with CNNs/Transformers; learning from limited data.

Computer-Aided Diagnosis (CAD)

Developing intelligent systems with clinicians to support diagnosis and treatment workflows.

Recent Research Topics (selected outcomes from the last ~10 years)

Based on publications mainly from 2016–2025, we summarize our recent outcomes into five research themes. “Representative papers” link directly to DOI pages.

1. Neuroimaging for stroke care: hematoma expansion prediction & brain MRI classification

We develop machine learning models for early risk prediction (e.g., hematoma expansion) and differential diagnosis using CT/MRI.

Key achievements:
• Clinically oriented prediction models for hematoma expansion
• Improved discrimination using attention mechanisms in brain MRI

Representative papers (DOI):
Clinically Applicable Machine Learning Approach to Predict Intracerebral Hematoma Expansion
Differentiating Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus Using Multi-Head Attention CNN with Diversify-Loss in Brain MRI

2. Orthopedics & sports medicine: ultrasound CAD for elbow osteochondritis dissecans (OCD)

We study deep learning-based CAD to support early detection of sports-related disorders using ultrasound images.

Key achievements:
• Deep learning detection pipelines suitable for clinical workflow
• Lesion localization + detection for practical CAD implementation

Representative papers (DOI):
Deep Learning-Based Computer-Aided Diagnosis of Osteochondritis Dissecans of the Humeral Capitellum Using Ultrasound Images
Deep learning-based osteochondritis dissecans detection in ultrasound images with humeral capitellum localization

3. Dental panoramic X-rays: detection/classification of teeth, prostheses, and third molar impaction

We develop automated detection and recognition methods for panoramic radiographs to support clinical tasks and improve efficiency.

Key achievements:
• Robust teeth/prosthesis detection combining deep learning and prior knowledge
• Clinically relevant classification tasks such as third molar impaction

Representative papers (DOI):
Optimization technique combined with deep learning method for teeth recognition in dental panoramic radiographs
Teeth and prostheses detection in dental panoramic X-rays using a deep learning-based object detector and a priori knowledge-based algorithm
Automated Detection and Classification of Mandibular Third Molar Impactions in Panoramic X-Rays

4. Trauma imaging: anatomy-aware fusion and attention for reliable fracture diagnosis

We explore anatomy-guided feature fusion and attention mechanisms to improve robustness and reliability in fracture diagnosis.

Key achievements:
• Anatomy-aware fusion for robust evidence aggregation
• Designs that support explainability (where the model “looks”)

Representative paper (DOI):
Invisible Yet Detected: PelFANet with Attention-Guided Anatomical Fusion for Pelvic Fracture Diagnosis

5. Outcome prediction & explainable AI: decision support with clinical data

We build outcome prediction models (e.g., ESWL treatment outcome) and incorporate explainability (e.g., SHAP) to support clinical decision-making.

Key achievements:
• Explainability-enabled outcome prediction using SHAP
• Feature engineering and evaluation for practical deployment

Representative paper (DOI):
Prediction of Ureter ESWL Outcome by Machine Learning and Model Interpretation Approach Using SHAP

Projects

*Auto-generated from KAKEN ( NRID)

Research Achievements

Publications

- peer-reviewed papers
(auto-fetched from researchmap)

Presentations

-
(auto-fetched from researchmap)

Patents

12 industrial property rights
(2 registered in 2024)

Research Funding

25 competitive grants
(3 currently active)

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Advanced Medical Engineering Research Institute
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Researcher ID

00332966
J-GLOBAL