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人工知能による予後予測精度の高い早期変形性膝関節症診断基準作成にむけた疫学研究

Research Project

Project/Area Number 22K10522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 58030:Hygiene and public health-related: excluding laboratory approach
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

佐々木 英嗣  弘前大学, 医学研究科, 講師 (60587038)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中路 重之  弘前大学, 医学研究科, 特任教授 (10192220)
千葉 大輔  弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (70587055)
石橋 恭之  弘前大学, 医学研究科, 教授 (80292142)
玉田 嘉紀  弘前大学, 医学研究科, 教授 (80435495)
石橋 恭太  弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (80898388)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords変経性膝関節症 / 早期 / 人工知能 / 予後予測 / 変形性膝関節症 / 疫学 / 機械学習 / MRI
Outline of Research at the Start

変形性膝関節症(膝OA)は有病率が高く、末期に至ると人工関節置換術以外の治療法がない。早期診断・予防的介入によりその進行を抑制できる可能性も指摘されており、我々は地域住民健診プロジェクトを通して膝OAの自然史を詳細かつ多面的に観察してきた。本研究では既知の膝OAの危険因子のみならず、生活環境因子や食習慣、内科的疾患を含めて人工知能の技術を応用して治療方針決定に寄与できる診断基準作成を目的とした。

Outline of Annual Research Achievements

岩木健康増進プロジェクト健診では、平成19年度から変形性膝関節症(膝OA)の調査を施行しているが、本研究は早期膝OAに着目し疫学調査を進めてきた。早期膝OAは女性での有病率が高いことに加え、進行期OAの有病率が急増する60歳台の直前に当たる50歳台での有病率が最も高く、20%に至ることを明らかにした(Sasaki E, KSSTA 2020)。MRIを用いた調査ではX線学的変化のない膝であっても早期OAに該当する人では滑膜炎や骨髄病変、半月板病変の有病率が高く、痛みに強く関係していた(Ota S, Sci Rep 2021)。特に骨髄病変を有する例では全身骨密度が低く、高骨代謝回転を示しており、骨粗鬆症との新たな関連を示すことができた(Ota S, Arthritis Res Ther. 2019)。さらに下肢アライメントとの関連をみても脛骨内側高原の局所内反が強い骨形態が骨髄病変のリスクとなっていた(Ishibashi K, KSSTA 2021)。一方滑膜炎に注目すると、早期OAにおける滑膜炎の程度をMRIおよび血液データより証明した(Ishibashi K, Sci Rep 2020)。半月板病変に関してはこれまで超音波を用いた評価を継続して行ってきたが、内側半月板が4mm以上内側に逸脱している群では5年後にOAを発症・進行するリスクが高いことを明らかにした(Chiba D, Euro Radiol. 2020)。Biomarkerに注目した解析では女性の卵巣加齢マーカーの一つである抗ミュラー管ホルモンが閉経移行期女性における早期OAの予測マーカーになることを報告した(Sasaki E, Sci Rep 2021)。
現在はAI解析プラットフォームであるDataRobotを用いた解析を開始しており、各年度のデータ整理を行っているところである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在、過去データを用いた縦断的解析を行っており、2024年度にはMRIを用いた調査を行う計画を進めている。また、機械学習でのデータ解析に関しては解析手法はおおむね確立できたため、過去データを本ソフトで解析可能な形式に整理しているところである。以上より、概ね順調に進んでいると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後も人工知能を疫学の場に導入すべく、データ調整を進めていく。莫大な量のデータを整理するのには時間がかかるため、迅速に進めたいと考えている。本手法が確立すれば新たな知見を効率よく得られるものと期待している。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Therapeutic effect of knee extension exercise with single-joint hybrid assistive limb following total knee arthroplasty: a prospective, randomized controlled trial2024

    • Author(s)
      Maeda Takaya、Sasaki Eiji、Kasai Takayuki、Igarashi Shigesato、Wakai Yuji、Sasaki Tomoyuki、Tsuda Eiichi、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 3889-3889

    • DOI

      10.1038/s41598-024-53891-7

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cartilage regeneration is related to superior mid‐term patient‐reported outcomes after open‐wedge high tibial osteotomy2024

    • Author(s)
      Tsushima Takahiro、Sasaki Eiji、Sakamoto Yukiko、Kimura Yuka、Tsuda Eiichi、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy

      Volume: 32 Issue: 3 Pages: 725-735

    • DOI

      10.1002/ksa.12091

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lower bone mineral density can be a risk for an enlarging bone marrow lesion: A longitudinal cohort study of Japanese women without radiographic knee osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Chiba Daisuke、Sasaki Eiji、Ota Seiya、Oyama Tetsushi、Ishibashi Hikaru、Kimura Yuka、Nakaji Shigeyuki、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Modern Rheumatology

      Volume: 33 Issue: 5 Pages: 1044-1051

    • DOI

      10.1093/mr/roac079

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Greater medial proximal tibial slope is associated with bone marrow lesions in middle-aged women with early knee osteoarthritis2023

    • Author(s)
      Ishibashi Hikaru K.、Sasaki Eiji、Ishibashi Kyota、Chiba Daisuke、Tsushima Takahiro、Kimura Yuka、Kumagai Gentaro、Tsuda Eiichi、Sawada Kaori、Mikami Tatsuya、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Journal of Orthopaedics and Traumatology

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 60-60

    • DOI

      10.1186/s10195-023-00739-x

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Association between bone marrow lesions and bone mineral density of the proximal tibia in end-stage osteoarthritic knees2023

    • Author(s)
      Sasaki Eiji、Araki Ryo、Sasaki Tomoyuki、Wakai Yuji、Yamamoto Yuji、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 6516-6516

    • DOI

      10.1038/s41598-023-33251-7

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 縦断的疫学研究からみた早期変形性膝関節症の発症・進行の危険因子.2023

    • Author(s)
      佐々木英嗣
    • Journal Title

      整形外科

      Volume: 74 Pages: 649-653

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  • [Journal Article] Higher fasting blood glucose worsens knee symptoms in patients with radiographic knee osteoarthritis and comorbid central sensitization: an Iwaki cohort study2022

    • Author(s)
      Chiba Daisuke、Ohyama Tetsushi、Sasaki Eiji、Daimon Makoto、Nakaji Shigeyuki、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Arthritis Research and Therapy

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 269-269

    • DOI

      10.1186/s13075-022-02951-2

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effusion detected by ultrasonography and overweight may predict the risk of knee osteoarthritis in females with early knee osteoarthritis: a retrospective analysis of Iwaki cohort data2022

    • Author(s)
      Ishibashi Kyota、Sasaki Eiji、Chiba Daisuke、Oyama Tetsushi、Ota Seiya、Ishibashi Hikaru、Yamamoto Yuji、Tsuda Eiichi、Sawada Kaori、Jung Songee、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      BMC Musculoskeletal Disorders

      Volume: 23 Issue: 1 Pages: 1021-1021

    • DOI

      10.1186/s12891-022-05989-0

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolomics with severity of radiographic knee osteoarthritis and early phase synovitis in middle-aged women from the Iwaki Health Promotion Project: a cross-sectional study2022

    • Author(s)
      Sasaki Eiji、Yamamoto Hiroyuki、Asari Toru、Matsuta Rira、Ota Seiya、Kimura Yuka、Sasaki Shizuka、Ishibashi Kyota、Yamamoto Yuji、Kami Kenjiro、Ando Masataka、Tsuda Eiichi、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Arthritis Research & Therapy

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 145-145

    • DOI

      10.1186/s13075-022-02830-w

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 【整形外科画像診断・評価の進歩】MRI 早期変形性膝関節症におけるMRI所見.2022

    • Author(s)
      石橋 恭太, 佐々木 英嗣, 太田 聖也, 千葉 大輔, 石橋 恭之
    • Journal Title

      整形外科

      Volume: 73 Pages: 617-621

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  • [Journal Article] 一般住民検診におけるMRIを用いた早期変形性膝関節症の病態評価.2022

    • Author(s)
      石橋 恭太
    • Journal Title

      整形外科

      Volume: 73 Pages: 238-238

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  • [Journal Article] Bone marrow lesion severity was associated with proximal tibial inclination in early knee osteoarthritis2021

    • Author(s)
      Ishibashi Kyota、Sasaki Eiji、Ota Seiya、Oyama Tetsushi、Chiba Daisuke、Yamamoto Yuji、Tsuda Eiichi、Uemura Nozomi、Sawada Kaori、Ishibashi Yasuyuki
    • Journal Title

      Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy

      Volume: 30 Issue: 2 Pages: 668-679

    • DOI

      10.1007/s00167-020-06378-7

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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症の特徴とロコモティブシンドローム2023

    • Author(s)
      佐々木英嗣
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      「岩木健康増進プロジェクト健診」結果報告会
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症のMRI所見の特徴と進行危険因子に関する縦断的疫学研究.2023

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      佐々木英嗣, 千葉大輔, 佐藤英太郎, 太田聖也, 石橋恭太, 石橋恭之.
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      第17回膝OAと運動・装具療法セミナー
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  • [Presentation] 変形性膝関節症の発症および進行に寄与する食習慣 -4年間の縦断的疫学調査-2023

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      佐々木英嗣, 千葉大輔, 佐藤英太郎, 木村由佳, 對馬誉大, 高橋佳子, 石橋恭之.
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      第96回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症のバイオマーカー探索に関する疫学研究.2023

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      佐々木英嗣
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      HMTメタボロームWEBセミナー
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症の疫学調査 骨髄病変に注目した縦断研究2023

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      佐々木英嗣, 千葉大輔, 石橋恭太, 石橋光, 佐藤英太郎, 木村由佳, 對馬誉大, 山内翔平, 熊谷玄太郎, 津田英一, 石橋恭之.
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
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  • [Presentation] 脛骨近位骨密度による人工膝関節置換術後ゆるみの予測2023

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      佐々木英嗣, 荒木亮, 佐々木知行, 若井裕司, 津田英一, 石橋恭之.
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      第1回日本膝関節学会.
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症のMRI所見の特徴と進行危険因子に関する縦断的疫学研究.2023

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      佐々木英嗣, 千葉大輔, 佐藤英太郎, 太田聖也, 石橋恭太, 石橋恭之.
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      第17回膝OAと運動・装具療法セミナー シンポジウム
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  • [Presentation] 変形性膝関節症の発症および進行に寄与する食習慣 -4年間の縦断的疫学調査-2023

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      佐々木英嗣, 千葉大輔, 佐藤英太郎, 木村由佳, 對馬誉大, 高橋佳子, 石橋恭之
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      第94回日本整形外科学会
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  • [Presentation] METABOLOMICS OF OSTEOARTHRITIS WITH SYNOVITIS IN MIDDLE AGED WOMEN FROM THE IWAKI HEALTH PROMOTION PROJECT.2022

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      Sasaki E, Yamamoto H, Asari T, Matsuta R, Ota S, Ishibashi K, Yamamoto Y, Kami K, Ishibashi Y.
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      Osteoarthritis Research Society International 2022
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  • [Presentation] Synovitis detected by ultrasonography predict the risk of developing knee osteoarthritis in early knee osteoarthritis from the Iwaki cohort study.2022

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      Ishibashi K, Sasaki E, Chiba D, Oyama T, Ota S, Ishibashi H, Yamamoto Y, Ishibashi Y.
    • Organizer
      Osteoarthritis Research Society International 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中高年女性において高い骨密度は膝関節骨髄浮腫軽減と関連する.2022

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      千葉大輔, 佐々木英嗣, 大山哲司, 中路重之, 石橋恭之
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      第43回東北骨代謝・骨粗鬆症研究会
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  • [Presentation] 地域一般住民を対象とした早期変形性膝関節症とQOLの関連2022

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      太田聖也,佐々木英嗣,千葉大輔,山本祐司,津田英一,沢田かほり,石橋恭之
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      第95回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 超音波で観察した滑膜炎が早期変形性膝関節症の進行へ及ぼす影響の縦断的解析.2022

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      石橋 恭太、佐々木英嗣、太田聖也、千葉大輔、山本祐司、井原一成、中路重之、石橋恭之.
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      第95回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 変形性膝関節症に中枢神経感作を合併すると空腹時血糖は膝痛の悪化に関連する.一般地域住民の縦断追跡調査.2022

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      石橋光,千葉大輔, 佐々木英嗣, 木村由佳, 山本祐司, 大門眞, 中路重之, 石橋恭之.
    • Organizer
      第95回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] 自覚的下肢アライメントと早期変形性膝関節症の関係に関する疫学調査2022

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      中村 讓、佐々木 英嗣、千葉 大輔、木村 由佳、津田 英一、山本 祐司、鄭 松伊、石橋 恭之
    • Organizer
      第95回日本整形外科学会学術総会
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  • [Presentation] Morphologic feature of the proximal tibia in middle-aged women with early knee osteoarthritis from Iwaki cohort study.2022

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      Ishibashi H, Sasaki E, Ota S, Tsushima T, Chiba D, Kimura Y, Yamamoto Y, Ishibashi Y.
    • Organizer
      第119回東北整形災害外科学会.
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症の診断. 早期変形性膝関節症国際判定基準の予後予測力 2年間の縦断的疫学研究.2022

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      佐々木英嗣, 太田聖也, 石橋恭太, 千葉大輔, 木村由佳, 佐々木静, 山本祐司, 津田英一, 石橋恭之
    • Organizer
      14th JOSKAS-JOSSM 2022,
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  • [Presentation] 地域一般住民健診における中高年女性のspreading roots sign有病率と脛骨近位骨形態との関連.2022

    • Author(s)
      石橋光、佐々木英嗣、太田聖也、石橋恭太、千葉大輔、木村由佳、對馬誉大、山本祐司、津田英一、石橋恭之.
    • Organizer
      14th JOSKAS-JOSSM 2022,
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  • [Presentation] 早期変形性膝関節症国際判定基準の予後予測力とMRI所見との関連 2年間の縦断的疫学研究.2022

    • Author(s)
      佐々木英嗣, 太田聖也, 千葉大輔, 木村由佳, 對馬誉大, 山本祐司, 高橋佳子, 岩根拓郎, 津田英一, 石橋恭之.
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
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  • [Presentation] 変形性膝関節症の発症と進行に関する10年間の縦断的疫学調査.2022

    • Author(s)
      佐藤英太郎, 佐々木英嗣, 千葉大輔, 木村由佳, 對馬誉大, 山本祐司, 石橋恭之, 植村望, 津田英一.
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
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  • [Presentation] 中高年女性において高い骨密度は膝関節骨髄浮腫軽減と関連する.2022

    • Author(s)
      千葉大輔, 木村由佳, 佐々木英嗣, 大山哲司, 中路重之, 石橋恭之
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
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      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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