機械学習を用いた胸部X線画像診断補助ソフトを用いた診断能に関する研究

• Project/Area Number: 23K14891
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: 高木 海 滋賀医科大学, 医学部, 特任助教 (50647930)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2027: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000); Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: AI / 胸部単純写真 / CAD / 主要５因子性格検査 / 認知の柔軟性尺度日本語版（CFI-J） / 画像診断 / 読影実験 / 放射線診断

Outline of Research at the Start

機械学習を用いた診断補助ソフト（CAD）を用いることで、診断精度の向上する人としない人がいることが報告されている。読影者の性格や認知機能が影響するのではないかと考えられるが、診断精度の向上と読影者の性格や認知機能との間に関連があるかを調べることが目的である。また
また、CADソフトは、何万もの教師データを用いて作成されているが、統一された撮影方法で収集されたデータのため、教師データが各施設のデータに最適化されていないため、各CADソフトが各施設に適応した場合の精度変化や読影精度に影響を及ぼす可能性を調べることが目的である。

Outline of Annual Research Achievements

令和5年度では、当院で撮影された1000例の胸部X線写真をEnlitic社が開発中である胸部単純X線CADソフトを用いて病変の検出能についての精度検証を行う予定であった。本年度の前半で症例の集積を行った。当院で撮影された240例の胸部X線写真で結節影、浸潤影を認める症例を放射線科レポートおよび肺がんのデータベースから抽出した。すべての症例は胸部CTにて病変が確認されている症例とした。この症例を用いて、CADソフトの当院症例での精度検証を行った。
当初の計画では、CADソフトを当院の画像を用いて最適化したものと、最適化を行っていないものでそれぞれ読影実験を行うことで、CADソフトの最適化による影響を明らかにする予定であったが、CADソフトが予定より早く市販化されたことにより、CADソフトにおける権利関係の問題が生じる可能性があることから、実験の目標の一つである、CADソフトと読影者の性格や認知機能の関連性が解明することを優先するため、まずはCADソフトを用いた読影実験を優先する方針とした。
画像の集積および解析が予定より早く終了した事から、令和6年度で予定した読影実験の準備を開始した。120症例を準備し、それらを40症例ずつ3セットに分けた。真陽性、真陰性、偽陽性、偽陰性などがセット毎に大きな差が出ないように調節した。また2人の放射線科専門医が協議を行い、難易度を検討し、セット毎に大きな差が生じないように行った。
読影実験を参加する被験者に施行する心理テストについては、当院精神科の医師の助言のもと、性格検査（主要５因子性格検査 サクセスベル社 回答時間5-10分）および認知的柔軟性検査（認知の柔軟性尺度日本語版（CFI-J） 回答時間5-10分）を行う方針で検討を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、予定通り当院の症例を用いて、CADソフトの当院症例での精度検証を行った。
当初の計画では、CADソフトを当院の画像を用いて最適化したものと、最適化を行っていないものでそれぞれ読影実験を行うことで、CADソフトの最適化による影響を明らかにする予定であったが、CADソフトが予定より早く市販化されたことにより、CADソフトにおける権利関係の問題が生じる可能性があることから、実験の目標の一つである、CADソフトと読影者の性格や認知機能の関連性が解明することを優先するため、まずはCADソフトを用いた読影実験を優先する方針とした。
そのため、症例集積や読影実験の準備は予定より早く進行しているが、CADソフトの最適化が進行していないため、総合的には上記区分とした。

Strategy for Future Research Activity

今後、予定通り読影実験および心理テストを行い、診断精度向上と読影者の性格や認知機能との間に関連を調べる予定である。
また、当院症例を用いたCADソフトの最適化については、今後の方針を含めて検討する予定である。