Visual field prediction with variational Bayesian model with Variational Autoencoder in glaucoma and retinitis pigmentosa

2024 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09784
• Research Institution: Seirei Christopher University
• Principal Investigator: 朝岡 亮 聖隷クリストファー大学, 看護学研究科, 臨床教授 (00362202)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 緑内障 / 網膜色素変性症

Outline of Annual Research Achievements

視野の病期とクリニカルトライアルにおける必要サンプル数に関するシミュレーション解析を行った。シミュレーションに用いた元データは早期、中期、後期の各々の病期群のtest-retest緑内障視野データ（各２３１、２０４，２２６眼）である。このデータを用いて９５％が-0.5～-1.0 dB/年（平均-0.75 dB/年）で進行する２年間の視野シリーズを１０００シリーズ、シミュレーション作成した。結果、治療介入（治療効果量50%を仮定）の前後で視野進行速度を比較するスタディデザインの場合、中期例においては、８０％の症例において治療前後の視野進行速度に有意な差（有意水準５％）を認めるのに必要なサンプルサイズは７０眼であった。一方早期例では３０眼で同様の結果が得られ、逆に後期例ではより多くのサンプル数が必要であった。また、各症例について両眼エントリーして線形混合モデルにより解析すると必要サンプル数の減少を期待できることが分かった。これらの傾向は①介入治療の効果量を40%や30%にした場合や、②治療群と対照群の二群でのトライアルを仮定した場合、③９５％が0～-0.5 dB/年（平均-0.25 dB/年）での進行を仮定したシミューレション解析でも全く同様であった。本研究の結果により緑内障におけるクリニカルトライアルのサンプル計算を行う際には病期についても注意を払う必要があることが分かった。実際には病期によって治療効果量も異なる可能性があり、これらを総合的に考える必要があることが分かった。さらにVariational Autoencoderを用いた医者ノイズのフィルタリングを組み合わせることで更なる改善が得られる可能性があり、今後検討そ進めていく予定である。また２９８例２９８眼の網膜色素変性症眼のデータを用いた検討でも全く同じような結果が得られた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍の影響でデータ収集が遅れた影響で最終解析に若干の遅れが出ているが、鋭意回復中である。

Strategy for Future Research Activity

変分近似ベイズ線形化回帰を用いた視野進行予測を用いた視野計測アルゴリズムを構築した。本法の緑内障眼での有用性を検証予定である。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響でデータ収集が遅れた影響で最終解析に若干の遅れが出ているが、鋭意回復中である。2025年度には本方法の緑内障眼での有用性を検証予定し、学会や論文報告を行う予定である。残額についてはモデル構築・検証に必要な謝金、機器購入、学会旅費や論文掲載料などに使用の予定である。

Research Products

• [Journal Article] A novel approach to predict glaucomatous impairment in the central 10 degrees visual field, excluding the effect of cataract (2025)
  • Author(s): Tomita R, Asaoka R, Hirasawa K, Fujino Y, Omura T, Inatomi T, Obana A, Nishiguchi KM Tanito M
  • Journal Title: Trans Vis Sci Technol Volume: 13 Pages: 35
  • DOI: 10.1167/tvst.13.10.35
• [Journal Article] Short-term Assessment of Glaucoma Progression in Clinical Trials Using Trend-Based Visual Field Progression Analysis (2024)
  • Author(s): Ryo Asaoka, Makoto Nakamura, Masaki Tanito, Yuri Fujino, Akira Obana, Shiro Mizoue, Kazuhiko Mori, Katsuyoshi Suzuki, Takehiro Yamashita, Kazunori Hirasawa, Nobuyuki Shoji, Hiroshi Murata
  • Journal Title: Ophthalmol Sci Volume: 19 Pages: 100656
  • DOI: 10.1016/j.xops.2024.100656
• [Presentation] 緑内障視野進行予測を用いた視野測定アルゴリズムの構築 (2024)
  • Author(s): 朝岡亮
  • Organizer: 第３５回日本緑内障学会
  • Invited
• [Presentation] Comparing variational Bayesian linear regression models with SITA standard in 10-2 test programs (2024)
  • Author(s): Fujino Y, Hirasawa K, Komori R, Sanada Y, Murata H, Shoji N, Inatani M, Asaoka R
  • Organizer: 25th Imaging and Perimetry Society meeting
• [Presentation] Prediction of future visual field sensitivity with a gradient boosting machine using visual field and optical coherence tomography measured in the United Kingdom Glaucoma Treatment Study (2024)
  • Author(s): Hirasawa K, Murata H, Garway-Heath DF, Asaoka R.
  • Organizer: 25th Imaging and Perimetry Society meeting
• [Presentation] A novel approach to predict glaucomatous impairment in the central 10 degree visual field in eyes with glaucoma and cataract. (2024)
  • Author(s): Tomita R, Asaoka R, Hirasawa K, Fujino Y, Omura T, Inatomi T, Obana A, Nishiguchi KM, Tanito M
  • Organizer: 25th Imaging and Perimetry Society meeting
• [Presentation] 10-2プログラムにおけるsmart StrategyとSITA-Standardの比較 (2024)
  • Author(s): 平澤一法、永山朱理、和田拓磨、庄司信行、村田博史、朝岡亮
  • Organizer: 第１２８回日本眼科学会総会