| Project/Area Number |
23K07067
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
工藤 崇 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (20330300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井手口 怜子 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (10457567)
西 弘大 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (10719496)
平田 健司 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (30431365)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 人工知能 / 患者フレンドリー / 脳血管予備能 / 心筋血流 / 骨 / アミロイドーシス / 核医学 / コンピューター支援診断 / 循環機能 |
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| Outline of Research at the Start |
核医学検査は生体機能を画像化する検査で、特に心疾患や脳血管障害においては、循環機能測定を画像化できるという特徴があり、治療方針決定、予後の推定などに大きな役割を持つ。一方、検査が煩雑、長時間になりやすく「患者フレンドリー」とは言いがたい。本研究は、コンピューター支援診断（CAD）および人工知能（AI）を利用することで，検査時間の短縮・検査の簡便化・患者の苦痛低減といった患者に優しい＝「患者フレンドリー」な核医学検査が可能であるかを検討し、「患者フレンドリー」な核医学検査のためのCAD/AIの開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳については、前年度行った69例の脳血管障害症例（内頚動脈閉塞43, 中大脳動脈狭窄8, もやもや病18例）において、動脈血採血によらない脳血管予備能の予測が可能であるかの検討で、小脳に対して正規化した画像を用いての手法では好ましい結果が得られなかったため、正規化の手法を変更しての検討に加え、AIを利用した判定の可能性を現在長崎大学情報データ科学部と連携して検討中である。
心臓については、負荷時心筋血流シンチから得られる人工知能のパラメーター（ANN値）で安静時血流が正常であることを予測するために約1300例の対象症例が得られた。これらの対象症例において、心機能、位相解析、人工知能解析を含む69パラメーターの抽出が完了し、負荷時画像が正常に近い症例（負荷時血流スコアSSSが4以下）の約500例とそれを除く症例に分類を行い、負荷単独画像による患者フレンドリーな疾患判定が可能であるかを検討中である。また心臓については、長崎大学情報データ科学部との協力で現在約20分のSPECT診断が必須とされる心アミロイドーシスの骨シンチグラフィ画像約150例について、5分間の平面投影画像を人工知能によって高精度に診断可能であるかの検討を開始した。内半数については、平面投影画像による診断精度の検討について論文化して発表済みである。
腫瘍に関しては、骨シンチにおける人工知能による自動診断の精度が人工知能のバージョン違いで異なるかの検討を開始した。約1000例の解析の結果から、性別の異なるデータベースによる人工知能のトレーニングが、正診率の向上につながることがわかり、論文投稿中である。また同じ症例から疾患別の人工知能診断精度についての検討を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脳については、前年度に小脳を基準とした正規化手法では望ましい結果が得られなかったため、正規化手法の変更を行うと同時に、長崎大学情報データ科学部の協力で人工知能を用いた正規化手法によらない診断法の開発への取り組みについて協議中である。一部は予定より遅れているが、データ科学部の協力で人工知能を応用した別手法開発への取り組みが開始されている。
心臓については、約1300例のデータの症例選択、パラメーター抽出が完了しているが、データが大量であるため、解析にまでは至っていない。その一方で、心アミロイドーシス診断という新しい対象疾患への取り組みを開始し、一部は論文化が完了、さらに情報データ科学部の協力で人工知能を用いた診断への取り組みを行うことができることとなった。腫瘍については骨シンチの人工知能トレーニングに症例の性別を組み込むことによる診断能改善について論文化が完了し、本年度は新たな取り組みに進むことができるようになり、予定より若干進んでいると思われる。以上、一部の計画は解析手法の問題やデータ量の問題から取り組みが遅れているが、新たな疾患への取り組みや、人工知能を用いた別の方向性への展望も見いだせており、総じて実施計画と同程度の進捗であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳については、正規化の手法に問題があると考えられたため、正規化のみでなく、人工知能を用いた正規化に頼らない手法の開発に取り組む。また、2023年度に副産物として得られた知見であるもやもや病と内頚動脈閉塞における脳血流の反応性の違いについては、2025年度中に論文化を行う。心臓に関しては、現在得られているデータの解析を進めて、負荷単独心筋血流シンチグラフィーの精度検証を行い、患者フレンドリーな検査の開発を進める。加えて、新たなテーマとして、心アミロイドーシスにおける人工知能を用いた患者フレンドリーな診断の開発に着手する。腫瘍については、骨シンチについて一つの結果を論文化したが、原疾患の違いについての研究を進める。一方、新規AIについては、長崎大学情報データ科学部の協力を得て取り組んでいく予定である。
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