人工知能(AI)による脳動脈瘤破裂リスク予測システムの開発
Project/Area Number |
20J30001
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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Research Institution | Tokyo University of Science |
Principal Investigator |
藤村 宗一郎 東京理科大学, 工学部, 特別研究員(PD)
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Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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Keywords | 脳動脈瘤 / 人工知能 / 数値流体力学 |
Outline of Research at the Start |
脳血管の一部がコブ状に膨らむ脳動脈瘤は,破裂すると致死率の高い,くも膜下出血を引き起こすことがある.くも膜下出血の発症を防ぐためには,脳動脈瘤が破裂する前に外科的な治療を行う必要がある.一方で,外科的治療にもリスクが伴うため,個別の患者における脳動脈瘤の破裂リスクを予測し,リスクに合わせた脳動脈瘤治療を行えるようにする必要がある.本研究ではこれまでに診断治療した脳動脈瘤のデータを収集するとともに,医療用画像を元にした数値流体力学による血流解析を行う.収集したデータ並びに血流解析の結果に対して機械学習を行うことで,脳動脈瘤の破裂リスクを個別に予測可能なシステムの開発を行う.
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Outline of Annual Research Achievements |
本年度は脳動脈瘤の破裂前後における形態学的変化の調査について研究を実施した.経過観察中に破裂した脳動脈瘤のうち,破裂前後で血管造影検査を実施した計21症例の破裂前後における三次元形状をそれぞれ再構成して形態学的パラメータを算出した.これらパラメータの破裂前後における変化について統計学的に比較した結果,脳動脈瘤の高さ,体積,AR(Aspect Ratio),UI(Undulation Index)が破裂後に統計学的に有意に増加していた.いずれも破裂後に増加しており,破裂によって脳動脈瘤は縦長で大きく,複雑な形状へ変化していた.先行研究では,脳動脈瘤は破裂によって形状が変化しない,あるいは小さくなると議論されることもあったが,調査対象となる症例数が少なかったり,2次元画像をもとにした測定値より議論をしているものがほとんどであった.特に,未破裂脳動脈瘤に対する破裂リスク予測モデルを構築する研究では,破裂後に取得したデータを破裂症例と定義して未破裂症例と比較し,予測モデルを構築している研究がほとんどである.これは,破裂前後において脳動脈瘤の形態が変化しないと仮定して実施されてきたものであるが,本研究結果はこのような仮定が適切なものでない可能性を示している.脳動脈瘤の破裂予測を行う上では,本研究で実施してきたように,破裂前に取得したデータをもとに予測モデルを構築すべきであると示唆される点で重要な結果である. 本年度は以上の研究結果を始めとして,国際学術雑誌に現在投稿中である.また,学会発表として国内学会にて13件(内,プレナリーシンポジウムでの講演1件),国際学会にて11件(内,招待講演1件)の研究報告を行った(共著含).その他,脳動脈瘤の診断における数値流体力学解析の活用方法に関する書籍記事を執筆するなど,学術的に高く評価される成果を上げた.
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(78 results)
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[Presentation] Attempt to Develop a Machine Learning Model to Estimate the Risk of Un-ruptured Cerebral Aneurysms with Big Database2022
Author(s)
Fujimura S, Kudo G, Sunami S, Takao H, Kodama T, Ishibashi T, Suzuki M, Fukudome K, Ohwada H, Yamamoto M, Murayama Y
Organizer
Interdisciplinary Cerebrovascular Symposium 2022 (ICS2022)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] 未破裂脳動脈瘤ビックデータベースに対する人工知能(AI)による学習2022
Author(s)
藤村宗一郎, 高尾洋之, 工藤元樹, 柳澤毅, 児玉智信, 石橋敏寛, 福留功二, 大和田勇人, 山本誠, 山城重雄, Aman B. Patel, 村山雄一
Organizer
第38回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2022)
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[Presentation] Investigation on Hemodynamic Force Related to Thin-walled Regions in Intracranial Aneurysm by Using CFD2022
Author(s)
Masuda K, Kakizaki S, Nagayama G, Kato N, Takao H, Fujimura S, Sunami S, Kasai T, Yuzawa K, Uchikawa H, Ishibashi T, Fukudome K, Yamamoto M, Murayama Y
Organizer
The Society of Vascular and Interventional Neurology 2022 Annual Meeting (SVIN2022)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Computational Fluid Dynamics Simulation of de novo Aneurysms in Experimental Animal Model2022
Author(s)
Kasai T, Koseki H, Takao H, Fujimura S, Kato N, Kan I, Sunami S, Yuzawa K, Uchikawa H, Ishibashi T, Fukudome K, Murayama Y, Yamamoto M
Organizer
44th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC 2022)
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[Presentation] Investigation of Aneurysmal Initiation Factor with Experimental Animal Model by Computational Fluid Dynamics Analysis2022
Author(s)
Kasai T, Koseki H, Takao H, Fujimura S, Kato N, Kan I, Sunami S, Yuzawa K, Uchikawa H, Ishibashi T, Fukudome K, Murayama Y, Yamamoto M
Organizer
The Society of Vascular and Interventional Neurology 2022 Annual Meeting (SVIN2022)
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[Presentation] Investigation of Aneurysmal Initiation Factor with Experimental Animal Model by Computational Fluid Dynamics Analysis2022
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Kasai T, Koseki H, Takao H, Fujimura S, Kato N, Kan I, Sunami S, Yuzawa K, Uchikawa H, Ishibashi T, Fukudome K, Murayama Y, Yamamoto M
Organizer
Interdisciplinary Cerebrovascular Symposium 2022 (ICS2022)
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[Presentation] The Study about Rupture Prediction Model Building for Small Unruptured Cerebral Aneurysms by Using Random Forest2022
Author(s)
Sunami S, Takao H, Fujimura S, Kudou G, Kasai T, Yuzawa K, Uchikawa H, Ishibashi T, Fukudome K, Murayama Y, Yamamoto M
Organizer
The Society of Vascular and Interventional Neurology 2022 Annual Meeting (SVIN2022)
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[Presentation] ポーラスモデルで再現したコイル塞栓後の脳動脈瘤における血流解析に対して血液の非ニュートン性が及ぼす影響に関する研究2022
Author(s)
金林春希, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内川 隼杜, 葛西 智基, 角南昭太, 湯澤和也, 増田和範, 石橋敏寛, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第38回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2022)
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[Presentation] 医科大学と理工系総合大学の大学間協定に基づいた医工連携による脳血管内領域での数値解析研究の実施2021
Author(s)
藤村宗一郎, 高尾洋之, 工藤元樹, 石橋敏寛, 菅一成, 加藤直樹, 渡邉信之, Katharina Otani, 福留功二, 大和田勇人, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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Invited
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[Presentation] 脳動脈瘤ビックデータベースの構築と人工知能(AI)の学習による未破裂脳動脈瘤に対するリスク予測2021
Author(s)
藤村宗一郎, 高尾洋之, 佐々木 貴大, 工藤元樹, 児玉智信, 石橋敏寛, Katharina Otani, 鈴木正昭, 福留功二, 大和田勇人, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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[Presentation] Kasai T, Koseki H, Takao H, Fujimura S, Kato N, Kan I, Uchiyama Y, Yamanaka Y, Ishibashi T, Fukudome K, Murayama Y, Yamamoto M2021
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[Presentation] 動物実験モデルにおける動脈瘤発生に対するCFD解析の研究2021
Author(s)
葛西智基, 小関宏和, 高尾洋之, 加藤直樹, 菅一成,藤村宗一郎, 内山祐也, 山中悠真, 石橋敏寛, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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[Presentation] Effects of Patient-specific Blood Properties and Inflow Conditions on Hemodynamics in Cerebral Aneurysms2021
Author(s)
Uchiyama Y, Takao H, Fujimura S, Suzuki T, Yamanaka Y, Otani K, Ishibashi T, Fukudome K, Yamamoto H, Yamamoto M, Murayama Y
Organizer
The Society of Vascular and Interventional Neurology 2021 Annual Meeting (SVIN 2021)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] 脳動脈瘤の血流解析における患者固有血液物性及び流入境界条件の影響に関する研究2021
Author(s)
内山祐也, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 鈴木貴士, 山中悠真, Katharina OTANI, 石橋敏寛, 福留功二, 山本秀樹, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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[Presentation] 血液の非ニュートン性がコイル塞栓術後の脳動脈瘤の血流解析に及ぼす影響に関する研究2021
Author(s)
佐藤実季, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 山中悠真, 内川隼杜, 湯澤和也, 石橋敏寛, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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[Presentation] CFD解析を用いた脳動脈瘤壁の菲薄化に関与する血行力学的因子の特定に関する研究2021
Author(s)
増田和範, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 蠣崎昭太,内山祐也, 山中悠真, 葛西智基, 角南昭太, 石橋敏寛, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第37回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2021)
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[Presentation] 脳血管の血流解析における3D syngo iFlowの有用性の検証2020
Author(s)
山中 悠真,菅一成, 長尾将寛, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 石井匠, 奥平拓真, 大谷カタリーナ, 石橋敏寛, 福留功二, 村山雄一, 山本誠
Organizer
日本機械学会 第31回バイオフロンティア講演会
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[Presentation] 脳動脈瘤破裂前後の形状変化が破裂因子の特定に及ぼす影響2020
Author(s)
山中 悠真, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山裕也, 大野宏, 石井匠, 奥平拓真, 石橋敏寛, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
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第43回日本バイオレオロジー学会年会
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[Presentation] Comparative Study of Longitudinal and Cross-sectional Models to Predict Intracranial Aneurysm Rupture2020
Author(s)
Uchiyama Y, Takao H, Fujimura S, Ono H, Ishii T, Okudaira T, Detmer FJ, Hadad S, Salimi FA, Mut F, Ishibashi T, Fukudome K, Cebral JR, Murayama Y, Yamamoto M
Organizer
42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2020)
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[Presentation] Flow Diverter留置症例の血流解析における患者固有血液物性値の影響の調査2020
Author(s)
内山祐也, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 鈴木貴士, 石井匠, 奥平拓真, Katharina OTANI, 石橋敏寛, 福留功二, 山本秀樹, 山本誠, 村山雄一
Organizer
第36回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2020)
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