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Risk profiling for cardiovascular diseases using the retinal images

Research Project

Project/Area Number 23K24611
Project/Area Number (Other) 22H03353 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 58030:Hygiene and public health-related: excluding laboratory approach
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

川崎 良  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70301067)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 布施 昇男  東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (10302134)
原田 成  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10738090)
佐々木 真理子  独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), その他部局等, 研究員 (60276342)
大久保 孝義  帝京大学, 医学部, 教授 (60344652)
平良 摩紀子  東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (60792140)
中島 悠太  大阪大学, データビリティフロンティア機構, 教授 (70633551)
李 良知  大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任助教(常勤) (10875545)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords高血圧 / スクリーニング / 眼底写真 / 網膜血管 / 人工知能 / 循環器検診 / 健康診断 / 深層学習
Outline of Research at the Start

1970年代から眼底検査は「高血圧の臓器障害としての血管形態変化を検出する」という目的で用いられてきた。本研究では逆転の発想で眼底写真を入力とし、循環器疾患危険因子を出力に据え、血液検査でしか得られない循環器疾患危険因子の保有状況(リスクプロファイル)を眼底画像から推定し、国内外の複数の大規模疫学研究で検証する。その成果は、通常の健康診断を受ける以前により簡便に、非侵襲で、繰り返し測定できる個別化された新しい予防医療アプローチ(「新・眼底健診」)の可能性を切り拓くものとなる。

Outline of Annual Research Achievements

1970年代から眼底検査は「高血圧の臓器障害としての血管形態変化を検出する」という目的で用いられてきた。本研究では逆転の発想で眼底写真を入力とし、循環器疾患危険因子を出力に据え、血液検査でしか得られない循環器疾患危険因子の保有状況(リスクプロファイル)を眼底画像から推定し、国内外の複数の大規模疫学研究で検証する。その成果は、通常の健康診断を受ける以前により簡便に、非侵襲で、繰り返し測定できる個別化された新しい予防医療アプローチ(「新・眼底健診」)の可能性を切り拓くものとなる。本研究が目指すのは眼底写真を用いて複数の循環器リスク因子を簡便に推定できる深層学習モデル群を複数の大規模疫学研究のデータを用いて作成し、検証することである。本研究では、眼底画像を従来の「眼疾患の検診や高血圧の臓器障害の検診」に利用するという役割とは逆の視点で、新たなコンセプト「眼底画像のみで、循環器危険因子の保有状況(リスクプロファイル)を事前に推定する」点に独自性と創造性がある。本研究の成果の応用としては、「新・眼底健診」を提案したい。すなわち、血液検査を用いた従来の健診に先立って眼底画像のみで簡易的に循環器疾患のリスクプロファイルを得ることが可能となれば、検診の前のハイリスク者の絞り込み、健診受診の動機づけなど我が国の特定健診をはじめとした予防医療の文脈においても貢献が期待できる。国内外の疫学研究の協力のもと、畳み込みニューラルネットワークによる深層学習モデルを用いた研究を継続する。今年度はデータセットの確保と画像やデータの評価に重点を置いて研究した。また、派生的な取り組みとして国際コンソーシアムへの協力を通じて、より汎用性の高いモデルの作成にも貢献する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

データ収集はコロナ禍の影響がなくなり、予定通り収集が進んでいる。AI研究開発について、昨年度の遅れを取り戻し、概ね計画通りとなった。

Strategy for Future Research Activity

AI解析については世界的なコンソーシアムの動きがあり、積極的に参加し、国内データでのモデル開発研究に加えて、国際的なモデル作成に参加することでさらに汎用性の高い研究への貢献の道筋が見えてきた。このような国際的な貢献を通じて本研究の結果のより大きな成果につながる可能性が出てきた。

Report

(3 results)
  • 2024 Research-status Report
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2025 2024 2023 2022

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Prevalence and Associations of Epiretinal Membrane by OCT in a Japanese Population-Based Cohort: Tohoku Medical Megabank Organization Eye Study2025

    • Author(s)
      Shiraki Akihiko、Hirayama Atsushi、Fuse Nobuo、Kawasaki Ryo、Fujimoto Satoko、Okazaki Tomoyuki、Sakimoto Susumu、Maeno Takatoshi、Taira Makiko、Saito Tomo、Nakamura Tomohiro、Ogishima Soichi、Hozawa Atsushi、Kinoshita Kengo、Yamamoto Masayuki、Nishida Kohji
    • Journal Title

      Ophthalmology Science

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: 100752-100752

    • DOI

      10.1016/j.xops.2025.100752

    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Study Profile of the Tsuruoka Metabolomics Cohort Study (TMCS)2024

    • Author(s)
      Harada S, Iida M, Miyagawa N, Hirata A, Kuwabara K, Matsumoto M, Okamura T,...Hirayama A, Ishikawa T, Saito R, Sato A, Soga T, Sugimoto M, Tomita M, Komaki S, Ohmomo H, Ono K, Otsuka-Yamasaki Y, Shimizu A, Sutoh Y, Hozawa A, Kinoshita K, Koshiba S, Kumada K, Ogishima S, Sakurai-Yageta M, Tamiya G, Takebayashi T.
    • Journal Title

      Journal of Epidemiology

      Volume: 34 Issue: 8 Pages: 393-401

    • DOI

      10.2188/jea.JE20230192

    • ISSN
      0917-5040, 1349-9092
    • Year and Date
      2024-08-05
    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Is cardiovascular risk profiling from UK Biobank retinal images using explicit deep learning estimates of traditional risk factors equivalent to actual risk measurements? A prospective cohort study design2024

    • Author(s)
      Qian Yiming、Li Liangzhi、Nakashima Yuta、Nagahara Hajime、Nishida Kohji、Kawasaki Ryo
    • Journal Title

      BMJ Open

      Volume: 14 Issue: 10 Pages: e078609-e078609

    • DOI

      10.1136/bmjopen-2023-078609

    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Automated grading system of retinal arterio-venous crossing patterns: A deep learning approach replicating ophthalmologist’s diagnostic process of arteriolosclerosis2023

    • Author(s)
      Li Liangzhi、Verma Manisha、Wang Bowen、Nakashima Yuta、Nagahara Hajime、Kawasaki Ryo
    • Journal Title

      PLOS Digital Health

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 174-174

    • DOI

      10.1371/journal.pdig.0000174

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure-Oriented Transformer for retinal diseases grading from OCT images2023

    • Author(s)
      Shen Junyong、Hu Yan、Zhang Xiaoqing、Gong Yan、Kawasaki Ryo、Liu Jiang
    • Journal Title

      Computers in Biology and Medicine

      Volume: 152 Pages: 106445-106445

    • DOI

      10.1016/j.compbiomed.2022.106445

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Is Retinal Assessment still Useful for Cardiovascular Risk Stratification in the Modern Era?2022

    • Author(s)
      Kawasaki Ryo
    • Journal Title

      Journal of Atherosclerosis and Thrombosis

      Volume: 29 Issue: 10 Pages: 1430-1431

    • DOI

      10.5551/jat.ED190

    • ISSN
      1340-3478, 1880-3873
    • Year and Date
      2022-10-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Noninvasive Retinal Angiographic Parameters for Cardiovascular Risk Assessment: A New Insight into “Old Classics”2022

    • Author(s)
      Kawasaki Ryo
    • Journal Title

      Journal of Atherosclerosis and Thrombosis

      Volume: 29 Issue: 5 Pages: 563-564

    • DOI

      10.5551/jat.ED179

    • NAID

      130008052915

    • ISSN
      1340-3478, 1880-3873
    • Year and Date
      2022-05-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Using Artificial Intelligence to Analyse the Retinal Vascular Network: The Future of Cardiovascular Risk Assessment Based on Oculomics? A Narrative Review2022

    • Author(s)
      Arnould Louis、Meriaudeau Fabrice、Guenancia Charles、Germanese Clement、Delcourt Cecile、Kawasaki Ryo、Cheung Carol Y.、Creuzot-Garcher Catherine、Grzybowski Andrzej
    • Journal Title

      Ophthalmology and Therapy

      Volume: 12 Issue: 2 Pages: 657-674

    • DOI

      10.1007/s40123-022-00641-5

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Match them up: visually explainable few-shot image classification2022

    • Author(s)
      Wang Bowen、Li Liangzhi、Verma Manisha、Nakashima Yuta、Kawasaki Ryo、Nagahara Hajime
    • Journal Title

      Applied Intelligence

      Volume: - Issue: 9 Pages: 1-22

    • DOI

      10.1007/s10489-022-04072-4

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cardiovascular Disease Risk Prediction using Retinal Images via Explainable-AI based models with Traditional CVD risk factor estimation2022

    • Author(s)
      Ryo Kawasaki, Yiming Qian, Liangzhi Li, Kohji Nishida, Yuta Nakashima, Hajime Nagahara
    • Organizer
      The Association for Research in Vision and Ophthalmology
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2025-12-26  

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