眼球内細胞学の確立：基礎から臨床までのシームレスな研究
| Project/Area Number |
21H03095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56060:Ophthalmology-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
坂本 泰二 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (10235179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 博満 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (20392079)
寺崎 寛人 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (20746888)
橋口 照人 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (70250917)
渡邊 睦 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (50325768)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | 人工知能 / 眼底観察 / 網膜 / 脈絡膜 / OCT / 硝子体 / 硝子体細胞 / 機械学習 / 画像解析 / 光干渉断層計 / 加齢黄斑変性 / 性別判定 / エントロピー / 糖尿病網膜症 / 血管走行 / 網膜剥離 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は硝子体サンプルの前処理が不要な新解析システムを導入して、Damage associated molecular pattern(DAMP)が重要である事を報告したが、それ以外にも重要なものが残されている。それが「ぺプチドーム」である。特に硝子体細胞に注目して、免疫の制御システムを研究する。局所環境解析に極性RPE細胞培養モデルを用いる。これらを臨床で生かすためには、生体観察システムと連動する研究が必須である。脈絡膜や硝子体という不規則な構造に人工知能の一部である特徴量解析と機械学習を組み合わせることで、肉眼では解釈不能な画像から、意味のある情報を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去20年間、眼球内生物学研究として眼内のホメオスタシスについての研究を行ってきた。ただし、その成果の実用化は困難であった。そこで、最終年度は人工知能を用いて、その実用化を図った。我々は脈絡膜血管走行には特定のパターンがあることがOCT-en face画像解析の過程でわかったので、そのパターン認識にmachine learningを用いた。大きな進歩であったが、人工知能の思考過程が不明という問題を克服できなかった。そのため、人間との比較を行った結果、人工知能が迷う点と人間が迷う点が一致することがわかった。つまり人工知能は何も特別な思考経路を経て診断するのではなく、人間と同じような経路を示すことが解明された。この点を考えると、人工知能-画像診断の思考過程における数値は人間の自信を表すことになる。そこで、その視点から人工知能を用いて病変を描出する方法を考案した。従来の方法では、大量のGPUを消費する必要があった。そこで画像のピクセルに内包される数値を人工知能のconfidenceとして画像と重ねることで、人間が診断に迷う所を指摘するという画期的な診断装置を開発することに成功した。このアルゴリズムは国産メーカーの医療機器として商業機に搭載された。さらに、眼球最周辺部の血管観察システムを確立した。眼球周辺の画像を観察すると、周辺画像の歪みが補正できないために不可能であった。その補正に人工知能を導入することで、周辺血管の体積を始めて観察することができた。いずれも、基礎研究を実用化するというだけでなく、産業化に結び付けることができたという点から、画期的な研究であった。
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(101 results)
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[Journal Article] Foundational Considerations for Artificial Intelligence Using Ophthalmic Images2022
Author(s)
Abramoff Michael D.、Cunningham Brad、Patel Bakul、Eydelman Malvina B.、Leng Theodore、Sakamoto Taiji、Blodi Barbara、Grenon S. Marlene、Wolf Risa M.、Manrai Arjun K.、Ko Justin M.、Chiang Michael F.、Char Danton、Abramoff Michael、Blumenkranz Mark、Chew Emily、Chiang Michael、Eydelman Malvina、Myung David、et al.
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Journal Title
Ophthalmology
Volume: 129
Issue: 2
Pages: e14-e32
DOI
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[Journal Article] A multicentre study of the risk factors associated with recurrence of central serous chorioretinopathy2022
Author(s)
Zhou X, Komuku Y, Araki T, Hozumi K, Terasaki H, Miki A, Kuwayama S, Niki M, Matsubara H, Kinoshita T, Nishi T, Gomi F
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Journal Title
Acta ophthalmologica
Volume: 100
Issue: 8
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Clinical Characteristics and Outcomes in 314 Japanese Patients with Bacterial Endophthalmitis: A Multicenter Cohort Study from J-CREST2021
Author(s)
Ishikawa H.,Uchida K.,Takesue Y.,Mori J.,Kinoshita T.,Morikawa S.,Okamoto F.,Sawada T.,Ohji M.,Kanda T.,Takeuchi M.,Miki A.,Kusuhara S.,Ueda T.,Ogata N.,Sugimoto M.,Kondo M.,Yoshida S.,Ogata T.,Kimura K.,Mitamura Y.,Jujo T.,Takagi H.,Terasaki H.,Sakamoto T.,Sugisawa T.,Komuku Y.,Gomi F.
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Journal Title
Pathogens
Volume: 10
Issue: 4
Pages: 390-390
DOI
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[Journal Article] Visual Outcomes and Mechanism of Open-Globe Injuries with No Light Perception.2021
Author(s)
Morikawa S, Okamoto F*, Okamoto Y, Mitamura Y, Ishikawa H, Harimoto K, Ueda T, Sakamoto T, Sugitani K, Sawada O, Mori J, Takamura Y, Oshika T; Japan Clinical Retina of Study Group
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Journal Title
Ophthalmol Retina.
Volume: 5
Issue: 5
Pages: 489-491
DOI
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Author(s)
Yoneda K, Yasukawa T, Terasaki H, Yamamoto Y, Jujo T, Wakuta M, Matsubara H, Mitamura Y, Katou A, Kondo M, Kimura K, Takagi H, Gomi F, Sakamoto T, Takeuchi M
Organizer
ARVO 2023
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