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2021 Fiscal Year Annual Research Report

眼球内細胞学の確立:基礎から臨床までのシームレスな研究

Research Project

Project/Area Number 21H03095
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

坂本 泰二  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (10235179)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 原 博満  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (20392079)
寺崎 寛人  鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 特任助教 (20746888)
渡邊 睦  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (50325768)
橋口 照人  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (70250917)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords人工知能 / 光干渉断層計 / 脈絡膜 / 糖尿病網膜症 / 血管走行 / 網膜剥離
Outline of Annual Research Achievements

脈絡膜についての光干渉断層計画像の解析にartificial intelligence (AI)を用いて画像を定量的に評価する方法を確立した。同法を応用し脈絡膜の血管走行などの多く点に関して新知見を得た(関連論文4編)。その中で、AIの思考過程を明らかにするために、理化学研究所のチームと共同して、人間が迷う症例について、AIとどれだけ迷いの程度に差があるかを調べた。その結果、人間が判断に迷う画像は、AIも同じように迷うことがわかった。その結果をPlos ONE誌に発表した(Sonoda, Sakamoto et al. PlosONE 2022)が、思考過程がblack boxと言われているAIとの人間の診断の共存を考えるうえで眼科学のみならず、医療界に大きな貢献をした。
さらに、AIによるエントロピー計算を用いて、網膜面それぞれの変化点を指摘できるアルゴリズムを確立した。その結果、糖尿病網膜症の眼の中には、単純網膜症と言われる眼の中に特異的なグループが存在していることがわかった。これは糖尿病網膜症の診断治療に大きな変化をもたらす可能性がある(Shiihara, Sakamoto et al. 投稿中)。
また、日本網膜硝子体学会の網膜剥離データベースは申請者が中心になって確立したビッグデータ収集組織であるが、これを用いて、日本における網膜剥離の実態を報告した(論文9編)、網膜疾患の治療の早さに、男女差があることを見出したことは特筆すべきである(Funatsu, Sakamoto et al, Sci rep 2021)。また、光干渉断層計について、国内企業と引き続き共同研究を行っている。特許申請準備中のため、詳細は省略するが販売内容として十分な訴求力があるものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

上述のように、多くの論文を出版あるいは投稿しており、研究活動は活発である。
硝子体学の研究がメインテーマであるが、前年の申請書に書いたように数年前からの人工知能研究の進歩はすさまじい。そのテクノロジーを研究に取り入れることで、2年前の申請書における研究内容とは力を入れる分野が変化した。それは人工知能による複雑さの解析研究への注力である。その結果、細胞生物学的研究は時間がかかったがその結果は現在投稿中である(Sebag, Sakamoto et al, Seminars of Ophthalmology)。一方、人工知能による画像解析研究は爆発的に進歩して、(Terasaki, Sakamoto et al, Retina in press; Sonoda、Sakamoto PlosONE 2022;Shiihara Sakamoto et al. Sci Rep 2021および2022; Funatsu, Sakamoto et al.Sci Rep 2021, Funatsu Sakamoto submitted for Sci Rep)などの論文が出版された。ここで培った技術や新しい人工知能アルゴリズムを用いて、さらに構造が不規則的である硝子体の研究に導入することを目指しているが、十分に応用可能な人的あるいは設備を備えつつある。

Strategy for Future Research Activity

網膜や脈絡膜構造の不確定さを描出するためにAIによるエントロピー値を使ったアルゴリズムを開発したが、実際この方法が各種網膜疾患の発見に有効であるかは不明である。そこで、この方法を用いて、網膜静脈閉塞症、滲出性加齢黄斑変性、増殖糖尿病網膜症、萎縮型加齢黄斑変性に対して使用を試みる。
脈絡膜の構造解析については、現在取り組んでいる周辺脈絡膜の3次元構造の再現アルゴリズムを完成させる。現在、キャノン社と大学院生などで共同して進めており、バグを取る作業が進んでいる。この方法が完成したら、周辺の脈絡膜の網羅的解析を行う。すでに、予備データは得られており実現性の高い方法である。また、企業と共同していることで、産業界への寄与も大きく期待できる。
Super wide OCTの歪み補正問題へ取り組む。現在、眼内組織の観察や評価には、瞳孔を通じた光学的情報を使っている。しかし、眼球は極めて小さな球状組織のために、情報に歪みが出ているが、その点は考慮されていない。そこで我々はreal shape 補正を試みている。この補正が完成すれば、今までの眼内情報のうちおおきな矛盾があったものについて回答が得られると思われる。これらについて検討する。これらの解析には人工知能補正が必須であるので、この点を特に注意する。

硝子体像評価への応用。
以上の方法は、比較的規則的構造を取る網膜について研究されたデータである。しかし、不規則構造を取る脈絡膜解析に応用可能性が高いことが分かったので、この方法を硝子体に応用する。硝子体構造の定量的解析は、いまだ行われていないので革新的研究になる可能性が高い。

  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 16 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Foundational Considerations for Artificial Intelligence Using Ophthalmic Images2022

    • Author(s)
      Abramoff Michael D.、Cunningham Brad、Patel Bakul、Eydelman Malvina B.、Leng Theodore、Sakamoto Taiji、Blodi Barbara、Grenon S. Marlene、Wolf Risa M.、Manrai Arjun K.、Ko Justin M.、Chiang Michael F.、Char Danton、Abramoff Michael、Blumenkranz Mark、Chew Emily、Chiang Michael、Eydelman Malvina、Myung David、et al.
    • Journal Title

      Ophthalmology

      Volume: 129 Pages: e14~e32

    • DOI

      10.1016/j.ophtha.2021.08.023

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of surgeon-related factors on outcome of retinal detachment surgery: analyses of data in Japan-retinal detachment registry2022

    • Author(s)
      Yamakiri Keita、Sakamoto Taiji、Koriyama Chihaya、Kawasaki Ryo、Baba Takayuki、Nishitsuka Koichi、Koto Takashi、Terasaki Hiroto、Yamamoto Shuichi、Baba Takayuki、Sato Eiju、Kitahashi Masayasu、Tatsumi Tomoaki、Niizawa Tomohiro、Sakamoto Taiji、Yamakiri Keita、Yamashita Toshifumi、Otsuka Hiroki、Sameshima Seiji、et al.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-07838-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Clinical Characteristics and Outcomes in 314 Japanese Patients with Bacterial Endophthalmitis: A Multicenter Cohort Study from J-CREST2021

    • Author(s)
      Ishikawa H.,Uchida K.,Takesue Y.,Mori J.,Kinoshita T.,Morikawa S.,Okamoto F.,Sawada T.,Ohji M.,Kanda T.,Takeuchi M.,Miki A.,Kusuhara S.,Ueda T.,Ogata N.,Sugimoto M.,Kondo M.,Yoshida S.,Ogata T.,Kimura K.,Mitamura Y.,Jujo T.,Takagi H.,Terasaki H.,Sakamoto T.,Sugisawa T.,Komuku Y.,Gomi F.
    • Journal Title

      Pathogens

      Volume: 10 Pages: 390~390

    • DOI

      10.3390/pathogens10040390

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Retinal vessel shift and its association with axial length elongation in a prospective observation in Japanese junior high school students2021

    • Author(s)
      Asano Shotaro、Yamashita Takehiro、Asaoka Ryo、Fujino Yuri、Murata Hiroshi、Terasaki Hiroto、Yoshihara Naoya、Kakiuchi Naoko、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0250233

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative evaluations of vortex vein ampullae by adjusted 3D reverse projection model of ultra-widefield fundus images2021

    • Author(s)
      Funatsu Ryoh、Terasaki Hiroto、Shiihara Hideki、Kawano Sumihiro、Hirokawa Mariko、Tanabe Yasushi、Fujiwara Tomoharu、Mitamura Yoshinori、Sakamoto Taiji、Sonoda Shozo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-88265-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Visual Outcomes and Mechanism of Open-Globe Injuries with No Light Perception.2021

    • Author(s)
      Morikawa S, Okamoto F*, Okamoto Y, Mitamura Y, Ishikawa H, Harimoto K, Ueda T, Sakamoto T, Sugitani K, Sawada O, Mori J, Takamura Y, Oshika T; Japan Clinical Retina of Study Group
    • Journal Title

      Ophthalmol Retina.

      Volume: 5 Pages: 489-491

    • DOI

      10.1016/j.oret.2020.10.009.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Artificial intelligence for classifying uncertain images by humans in determining choroidal vascular running pattern and comparisons with automated classification between artificial intelligence2021

    • Author(s)
      Sonoda Shozo、Shiihara Hideki、Terasaki Hiroto、Kakiuchi Naoko、Funatsu Ryoh、Tomita Masatoshi、Shinohara Yuki、Uchino Eisuke、Udagawa Takuma、An Guangzhou、Akiba Masahiro、Yokota Hideo、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0251553

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Involvements of choroidal vascular structures with local treatments in patients with diabetic macular edema2021

    • Author(s)
      Kase Satoru、Endo Hiroaki、Takahashi Mitsuo、Yokoi Masahiko、Ito Yuki、Katsuta Satoshi、Sonoda Shozo、Sakamoto Taiji、Ishida Susumu、Kase Manabu
    • Journal Title

      European Journal of Ophthalmology

      Volume: 32 Pages: 450~459

    • DOI

      10.1177/11206721211027103

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparison of multicolor scanning laser ophthalmoscopy and optical coherence tomography angiography for detection of microaneurysms?in diabetic retinopathy2021

    • Author(s)
      Sakono Takato、Terasaki Hiroto、Sonoda Shozo、Funatsu Ryoh、Shiihara Hideki、Uchino Eisuke、Yamashita Toshifumi、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-96371-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Impact on visual acuity and psychological outcomes of ranibizumab and subsequent treatment for diabetic macular oedema in Japan (MERCURY)2021

    • Author(s)
      Sakamoto Taiji、Shimura Masahiko、Kitano Shigehiko、Ohji Masahito、Ogura Yuichiro、Yamashita Hidetoshi、Suzaki Makoto、Mori Kimie、Ohashi Yohei、Yap Poh Sin、Kaneko Takeumi、Ishibashi Tatsuro、for the MERCURY Study Group
    • Journal Title

      Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology

      Volume: 260 Pages: 477~487

    • DOI

      10.1007/s00417-021-05308-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Potential bias of preoperative intravitreal anti-VEGF injection for complications of proliferative diabetic retinopathy2021

    • Author(s)
      Takayama Kei、Someya Hideaki、Yokoyama Hiroshi、Kimura Takeshi、Takamura Yoshihiro、Morioka Masakazu、Terasaki Hiroto、Ueda Tetsuo、Ogata Nahoko、Kitano Shigehiko、Tashiro Maki、Sakamoto Taiji、Takeuchi Masaru
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0258415

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Regional and sex differences in retinal detachment surgery: Japan-retinal detachment registry report2021

    • Author(s)
      Funatsu R, Terasaki H, Sakamoto T; Japan Retinal Detachment Registry study group
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00186-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sex Differences in Rate of Axial Elongation and Ocular Biometrics in Elementary School Students2021

    • Author(s)
      Terasaki Hiroto、Yamashita Takehiro、Asaoka Ryo、Yoshihara Naoya、Kakiuchi Naoko、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      Clinical Ophthalmology

      Volume: Volume 15 Pages: 4297~4302

    • DOI

      10.2147/OPTH.S333096

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Treat-and-Extend Regimens for the Management of Neovascular Age-related Macular Degeneration and Polypoidal Choroidal Vasculopathy: Consensus and Recommendations From the Asia-Pacific Vitreo-retina Society2021

    • Author(s)
      Chaikitmongkol Voraporn、Sagong Min、Lai Timothy Y.Y.、Tan Gavin S.W.、Ngah Nor Fariza、Ohji Masahito、Mitchell Paul、Yang Chang-Hao、Ruamviboonsuk Paisan、Wong Ian、Sakamoto Taiji、Rajendran Anand、Chen Youxin、Lam Dennis S.C.、Lai Chi-Chun、Wong Tien Yin、Cheung Chui Ming Gemmy、Chang Andrew、Koh Adrian
    • Journal Title

      Asia-Pacific Journal of Ophthalmology

      Volume: 10 Pages: 507~518

    • DOI

      10.1097/APO.0000000000000445

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dry age-related macular degeneration in the Japanese population2021

    • Author(s)
      Tsujikawa Akitaka、Takahashi Kanji、Obata Ryo、Iida Tomohiro、Yanagi Yasuo、Koizumi Hideki、Yamashita Hidetoshi、Shiraga Fumio、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Ophthalmology

      Volume: 66 Pages: 8~13

    • DOI

      10.1007/s10384-021-00892-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Silicone oil versus gas tamponade for primary rhegmatogenous retinal detachment treated successfully with a propensity score analysis: Japan Retinal Detachment Registry2021

    • Author(s)
      Funatsu Ryoh、Terasaki Hiroto、Koriyama Chihaya、Yamashita Toshifumi、Shiihara Hideki、Sakamoto Taiji
    • Journal Title

      British Journal of Ophthalmology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1136/bjophthalmol-2021-319876

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 網膜診療におけるAI+ビッグデータ version 1.0:認知と時間の制御2021

    • Author(s)
      坂本泰二
    • Organizer
      第125回日本眼科学会総会
    • Invited
  • [Presentation] Artificial Intelligence and Retinal Research2021

    • Author(s)
      Taiji Sakamoto
    • Organizer
      2021 Asia Retina Congress (Hybrid of On-site and On-line Meeting)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 中心性漿液性脈絡網膜症における強膜厚と脈絡膜構造の関連性2021

    • Author(s)
      今永直也,寺尾信宏,澤口翔太,仲嶺盛,玉城環,湧川空子,園田祥三,坂本泰二,小泉英貴
    • Organizer
      第125回日本眼科学会総会
  • [Presentation] Optos Silverstoneの光干渉断層計を用いたPachychoroid関連疾患眼の渦静脈解析2021

    • Author(s)
      船津諒,園田祥三,寺﨑寛人,椎原秀樹,富田将利,吉媛テイ,田邉泰士,坂本泰二
    • Organizer
      第2回国際眼循環学会・第37回日本眼循環学会合同学会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Automated classification model for pachychoroid using machine learning.2021

    • Author(s)
      Hideki Shiihara, Shozo Sonoda, Hiroto Terasaki, Guangzhou An, Hideo Yokota, Masahiro Akiba, Taiji Sakamoto
    • Organizer
      The 2nd International Ocular Circulation Society & The 37th Annual Meeting of Japanese Society for Ocular Circulation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pachychoroid関連疾患眼への光線力学的療法前後における脈絡膜広角観察での変化2021

    • Author(s)
      園田祥三,船津諒,寺﨑寛人,椎原秀樹,堀江寿雲,木倉龍太,坂川幸雄,坂本泰二
    • Organizer
      第60回日本網膜硝子体学会総会
  • [Presentation] 機械学習による渦静脈所見に基づいたpachychoroid関連疾患診断2021

    • Author(s)
      船津諒,園田祥三,寺﨑寛人,椎原秀樹,富田将利,吉媛テイ,田邉泰士,坂本泰二
    • Organizer
      第60回日本網膜硝子体学会総会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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