光干渉断層法イメージングを応用した新しい冠動脈石灰化モデルの作成と治療機器の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08142
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 石田 大 岩手医科大学, 医学部, 講師 (20400484)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 智範 岩手医科大学, 医学部, 教授 (30347851) ; 土井 章男 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 教授 (60271839) ; 森野 禎浩 岩手医科大学, 医学部, 教授 (90408063)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 虚血性心疾患 / 石灰化 / 光干渉断層法 / 深層学習

Outline of Annual Research Achievements

今回、実臨床で得られた光干渉断層法（OCT）画像を用い、（１）得られた画像に含まれるの石灰化データから、全く新しい冠動脈の実験モデルをシミュレーターや3Dプリンタを用いて作成することを第一の目的とした。（２）そしてこの新しい冠動脈実験モデルを用いてステントの拡張が再現できるかどうか、（３）さらに、現在使用できる冠動脈石灰化の治療デバイスの効果を比較し、冠動脈石灰化治療の新しいデバイス開発に結びつく基礎データを取得することを今回の研究の目的とした。
冠動脈の石灰化は光干渉断層法（OCT）を用いた冠動脈内画像診断装置にて鮮明に描出する事が可能である。そのため、得られた画像の石灰化だけをコンピューターソフトを用いて抽出し、冠動脈内の石灰化部分を３Dプリンタを用いて再現することを試みることを当初の研究の目的とした。
研究開始後にコロナ禍となり、他施設の設備（3Dプリンタ）を利用する研究が困難となった。そこで、冠動脈石灰化をコンピュータによる深層学習を用いて半自動で抽出できるシステム作りを１年間行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ禍で3Dプリンタによる石灰化モデルの作成やそれを用いた実験は実施できなかったが、石灰化を抽出するシステム開発に注力し、冠動脈石灰化を深層学習で検出することがある程度可能となった。
今後はそのシステムを使用し、実際に石灰化が抽出できるかを検証する段階となっている。
深層学習を行うのには大量の正解画像が必要となるため、現在石灰化を抽出した画像データを大量に作成中である。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度上半期に十分な画像データを作成し、下半期に深層学習で冠動脈石灰化を抽出するシステムをある程度完成させる予定である。
令和4年度は上記システムの報告（論文化）を行い、コロナ禍が落ち着いていれば３Dプリンタを用いた実験を行いたい。

Causes of Carryover

コロナ禍のため、当初予定していた国内外の学会に参加するための旅費が不要となった。そのため、研究促進に繋がる用途に変更した。社会状況が変化してきた場合、学会に出席して研究成果を会場で発表する可能性もある。