2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of AI-based Calcium Score Using non-ECG Gated CT for Prediction of Future Cardiovascular Events
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21K08088
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
代田 浩之 順天堂大学, 保健医療学部, 特任教授 (40197596)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 進一郎 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70385871)
佐藤 英介 順天堂大学, 保健医療学部, 准教授 (00439150)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 冠動脈石灰化スコア / 心電図非同期下胸部単純CT画像 / 人工知能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は通常心電図同期下胸部単純CTによるCACS測定と冠動脈CT血管撮影を施行している患者を対象に研究同意が得られた場合、心電図非同期下胸部単純CTを追加撮像することで前向きに412例のデータセットの収集を行った。同時にまずは心電図非同期下胸部単純CTから石灰化スコアを計測するアルゴリズムのもととなる心電図同期下胸部単純CTから石灰化スコアを自動測定するディープラーニングを用いたアルゴリズムを開発した。当施設で後ろ向きに収集した心電図同期下胸部単純CT489例と造影CTの結果を基に非造影CT画像を構築した63例を教師データとしてアルゴリズムを作成した。造影CTの結果を基に非造影CT画像を構築した画像は冠動脈枝ごとにLM、LAD、RCA、LCXをラベリングしそれぞれの枝ごとの石灰化スコアも正確に算出できるアルゴリズム構築のため追加された。その後令和3年度に収集した412例のデータセットの電図同期下胸部単純CTで内的バリデーションを行い、451例のスタンフォード大学から公表されているデータを用いて外的バリデーションを施行する予定とした。教師データとなる489例の石灰化スコアの測定は熟練した医師、技師の２名で行いその観察者間一致率はr=0.999と非常に良好であった。内的バリデーションに関しては冠動脈全体の石灰化スコアにおいて絶対値における相関とカテゴリーごとにおける精度について行った。真の石灰化スコアと開発したアルゴリズムによる石灰化スコアとの相関は0.991と非常に良好であった。またカテゴリーのごとの一致度に関しては最も一致しなかったカテゴリーにおいても一致率は86%であった。今後外的バリデーションを行い同様に良い結果が得られれば心電図同期下胸部単純CTから石灰化スコアを自動測定するアルゴリズムに関してはこれを搭載したワークステーションを作成する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度における研究はおおむね順調に進行している。当初予定していた心電図非同期下胸部単純CTから石灰化スコアを計測するアルゴリズム開発必要な、心電図同期と非同期単純胸部CTのデータセット412例の収集はすでに終了し、また前段階として開発した心電図同期下胸部単純CTから石灰化スコアを自動測定するディープラーニングを用いたアルゴリズムは外的バリデーションを行えば開発が終了する段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は心電図同期下胸部単純CTから石灰化スコアを自動測定するディープラーニングを用いたアルゴリズムに対する外的バリデーションを行いその精度を検討し良好な結果が得られればワークステーション上に搭載し開発を終了とする。またこの成果について学会発表や論文作成を行う予定である。
その後すでに収集を終えた心電図同期と非同期単純胸部CTのデータセット412例を教師データとして心電図非同期下胸部単純CTから石灰化スコアを自動測定するディープラーニングを用いたアルゴリズムを開発する予定である。開発後はその精度におけるバリデーションは当院も参加している心電図非同期下胸部CTによる冠動脈カルシウム評価法における多施設研究のデータセットとスタンフォード大学から公表されているデータの両者を使用する予定である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響もあり、本研究に関連する学会出張や学会発表を行わなかったため予想より低予算であった。次年度は今年度の研究成果を発表するための学会参加・出張費と論文校正・投稿にかかる費用や心電図非同期下胸部単純CTから石灰化スコアを計測するアルゴリズム開発における解析のためのPC費用等に使用する予定である。
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