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AI-based platform to tailor treatment for obstructive sleep apnea

Research Project

Project/Area Number 19K10236
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57050:Prosthodontics-related
Research InstitutionNeuropsychiatric Research Institute

Principal Investigator

對木 悟  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (90376765)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福田 竜弥  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (90624833)
中山 秀章  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (30444144)
竹内 暢  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (80360296)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords閉塞性睡眠時無呼吸 / AI / 口腔内装置 / 顎顔面形態
Outline of Research at the Start

本研究はOSAに対し、適切な介入選択を支援するために計画された実証的研究である。これまでに申請者らはOSA発症・重症化に関わる歯科的特徴を明らかにし、その特徴を有する患者では口腔内装置が奏功しやすいことを突き止めた。そこでAIを用いて試験的な機械学習を行ったところ、上記の特徴を検出できる可能性を見出した。よって本研究では、(1)その知見を再検証した上で、(2)口腔内装置治療効果を予測するモデルを設計し、(3)その有効性を前向き研究で検証する。本研究でAI活用型プラットフォームが構築できれば、口腔内装置治療効果に関する情報を事前に得ることで、主観・経験や特殊技術によらない治療法選択が可能となる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、閉塞性睡眠時無呼吸(Obstructive Sleep Apnea; OSA)に対し、適切な介入選択を支援するために計画されている。顎顔面領域に形態的異常がみられる場合、OSAは重症化しやすい。一方、OSAに対する保存的治療法である口腔内装置は、このような形態的異常が顕著でない患者ほど奏功しやすい。つまり顎顔面領域の解剖学的特徴に着目し、OSAの早期発見と口腔内装置治療適応患者の選択が可能となるかもしれない。そこで我々は、人工知能(AI)と画像を用いて試験的な機械学習を行ったところ、顎顔面領域の解剖学的特徴を検出できる可能性を見出した。本研究では、その知見をディープラーニングを用いて再検証した上で、口腔内装置治療効果を予測するモデルを設計し、その有効性を検証する。これまでに、終夜ポリグラフ検査結果に基づき正解ラベルを付与した側面頭部X線規格写真をサンプルとした機械学習を行い、重症OSA患者を高精度で検出できることを見出し、その知見を公表した。一方、複数のネットワークモデルを用い、Limitationであった軽症例や中等症例との識別を試みてみたものの精度は限定的であった。この知見をあわせ、ニューラルネットワークを用いた口腔内装置治療効果予測モデルの作成を行う。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の協力企業との共同研究が打ち切りとなった。その後、新規に他の企業からの協力を得て共同研究開始するために準備を要したため。

Strategy for Future Research Activity

ニューラルネットワークを用いた口腔内装置治療効果予測モデルの作成を行う。

Report

(2 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of British Columbia(カナダ)

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] The University of British Columbia(カナダ)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Sleep Apnea Syndrome (SAS) Clinical Practice Guidelines 20202022

    • Author(s)
      Akashiba Tsuneto、Inoue Yuichi、Uchimura Naohisa、Ohi Motoharu、Kasai Takatoshi、Kawana Fusae、Sakurai Shigeru、Takegami Misa、Tachikawa Rho、Tanigawa Takeshi、Chiba Shintaro、Chin Kazuo、Tsuiki Satoru、Tonogi Morio、Nakamura Hiroshi、Nakayama Takeo、Narui Koji、Yagi Tomoko、Yamauchi Motoo、et al.
    • Journal Title

      Respiratory Investigation

      Volume: 60 Issue: 1 Pages: 3-32

    • DOI

      10.1016/j.resinv.2021.08.010

    • NAID

      40022810958

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of head rotation on upper airway morphology and respiratory events: perspectives from polysomnographic technologists2022

    • Author(s)
      武井 洋一郎、下川 絢子、井上 雄一、對木 悟
    • Journal Title

      Journal of Oral and Sleep Medicine

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2-8

    • DOI

      10.24695/josm.8.1_2

    • NAID

      130008098261

    • ISSN
      2188-6695, 2433-8524
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Machine learning for image-based detection of patients with obstructive sleep apnea: an exploratory study2021

    • Author(s)
      Tsuiki Satoru、Nagaoka Takuya、Fukuda Tatsuya、Sakamoto Yuki、Almeida Fernanda R.、Nakayama Hideaki、Inoue Yuichi、Enno Hiroki
    • Journal Title

      Sleep and Breathing

      Volume: 25 Issue: 4 Pages: 2297-2305

    • DOI

      10.1007/s11325-021-02301-7

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gradual reduction in the STOP score in patients with obstructive sleep apnea undergoing oral appliance therapy2021

    • Author(s)
      Narahara-Eno Y et al.
    • Journal Title

      Journal of Prosthodontic Research

      Volume: 65 Issue: 3 Pages: 360-364

    • DOI

      10.2186/jpr.JPR_D_20_00118

    • NAID

      130008077094

    • ISSN
      1883-1958, 1883-9207
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] AIと画像を用いた閉塞性睡眠時無呼吸の早期発見2021

    • Author(s)
      對木 悟
    • Organizer
      第31回 日本シミュレーション外科学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 舌と閉塞性睡眠時無呼吸の病態2021

    • Author(s)
      對木 悟
    • Organizer
      第13回 クラニオフェイシャルセンターワークショップ
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] AI×画像を利活用した閉塞性睡眠時無呼吸の早期発見: 睡眠医療の近未来2021

    • Author(s)
      對木 悟ら
    • Organizer
      日本歯科医学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 舌位置保持装置2021

    • Inventor(s)
      對木悟、福田竜弥
    • Industrial Property Rights Holder
      對木悟、福田竜弥
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-125898
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 疾患判定装置、及び、疾患判定プログラム2021

    • Inventor(s)
      對木悟,遠野宏季
    • Industrial Property Rights Holder
      對木悟,遠野宏季
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-011378
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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