人工知能を応用した精度の高い運動負荷心電図自動判読スクリーニングシステムの開発

• Project/Area Number: 21K15650
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52010:General internal medicine-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 伊藤 剛 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (50770773)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 運動負荷心電図

Outline of Research at the Start

運動負荷心電図は安定狭心症を診断する目的で行われるが、冠動脈の解剖学的な狭窄を検出する陽性基準が設定されており、機能的な心筋虚血の有無に基づいて治療を行う現代の実臨床に適合していない。本研究では安定狭心症が疑われる患者に運動負荷心電図とワイヤーシステムを用いた心臓カテーテル検査で詳細な心筋虚血評価を行い、そのデータを最新の人工知能技術に融合させて、狭心症を包括的に自動診断する精度の高い運動負荷心電図判読システムを開発する。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は患者登録とデータ収集を中心に進めた。また冠循環の詳細な評価が可能なCoroFlow Cardiovascular systemを当院で導入しデータ収集を行った。運動が可能な慢性冠動脈疾患が疑われる患者に対して運動負荷を行い12誘導心電図を連続的に記録している。心臓カテーテル検査（冠動脈造影）では解剖学的な狭窄度の判定を行った上で、温度圧センサーを冠動脈内に挿入し、Coroflow systemを用いて安静時の心筋虚血の指標となるRFR(Resting Full Cycle Ratio)、最大充血時の心筋虚血の指標となる部分冠血流予備能比(fractional flow reserve;FFR)、冠動脈血流予備能比(coronary flow reserve; CFR)、微小血管抵抗指数(index of myocardial resistance; IMR)を測定し包括的な冠循環の評価を行っている。従来の負荷心電図の陽性基準（0.1 mV以上の水平型ないし下行傾斜型の ST下降）では冠動脈造影上の解剖学的な高度狭窄だけでなく、心筋虚血を検出する感度、特異度も不十分であることを確認した。現在、データ収集と同時に心筋虚血を判定可能な人工知能を作成するための学習データベースを作成中である。また、症例ごとに検査前確率やベースラインの心電図に応じて判定基準を変更する必要がある可能性があることが判明し、患者の臨床情報や胸部症状の性質、安静時心電図の所見に応じた最適な手法を模索している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

FFR-CTの普及によりカテーテルを用いて心筋虚血の評価を行う症例が減ったことが原因と考えられる

Strategy for Future Research Activity

データ収集を継続し、今年度中に人工知能の作成を行う。データに不足があればレトロスペクティブなデータ収集を追加する。