2023 Fiscal Year Research-status Report
AIを活用したアナフィラキシーのRadiomics解析による検出手法の開発
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21K12763
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
服部 秀計 藤田医科大学, 医療科学部, 准教授 (70351046)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺本 篤司 藤田医科大学, 保健学研究科, 教授 (00513780)
大野 良治 藤田医科大学, 医学部, 教授 (30324924)
安田 あゆ子 藤田医科大学, 大学病院, 教授 (30402613)
太田 誠一朗 藤田医科大学, 医学部, 講師 (80726688)
外山 宏 藤田医科大学, 医学部, 教授 (90247643)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 造影剤アレルギー / 人工知能 / アナフィラキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非イオン性ヨード造影剤は，X線の透過性を変化させることで造影剤を使用しない検査と比較して，病変や組織のコントラストを強調することで病変を明確にすることができる. ヨード造影剤によるアナフィラキシーは0.04%であり，極稀に死亡に至ることから早期の初期介入が望まれる. 本研究の目的は，AIを利用したアナフィラキシーのRadiomics解析による検出手法の開発である. 我々は，1.アナフィラキシーと細気管支より末梢の気管支，末梢肺血管，IVCの画像所見との関連性についての視覚的評価、2.アナフィラキシー 発症前後の気管支狭小化の定量的な比較，3.下大静脈狭小化有無の自動検出の試みについての以上，3点について検証してきた.
下大静脈に関しては，面積，長径，短径，角度などの特徴量をもとにOrange（Ver. 3.32. 0）を用いてNaive Bayes（NB），Support Vector Machine（SVM），Random Forest（RF），Neural Network（NN）で症状発症有無についての判別が可能かを評価したところ，Random Forestを用いた際の正解率とBalanced Accuracyが90.2％±2および88.8％±2.3と良好であり，機械学習を行うことで一定の成果を得ることを明らかにできCARS2023にて発表をおこなった．末梢気管支の径については，右肺S9からS10の末梢気管支内腔を手作業で抽出することで，アナフィラキシー発症時と非発症時の内腔の変化率についてピクセル数をカウントしTukeyのHSD検定を行うことで内腔変化率を比較したところ，アナフィラキシー群と正常群またはアレルギー群の間に有意差（p<0.05）を明らかにすることができたため，ACTI2023，ECR2024にて発表を行った.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
造影剤によるアナフィラキシーを発症した際に造影前後のCT画像所見での変化が最も出やすいと想定した，末梢気管支の径，璧厚および 肺野のCT値変化，下大静脈の形状等について視覚的評価を行った. アナフィラキシー発症時と非発症時の末梢気管支の径および下大静脈の形状において３名の放射線診断医による視覚的評価において，末梢気管支の内腔および下大静脈の狭小化を認めた．末梢気管支の璧厚 および 肺野のCT値変化については，視覚的な評価において有意差があきらかにできないと考え，今後の検討課題からは除外することとした．
下大静脈の狭小化に関しては，手作業による領域抽出後の領域について機械学習を行うことで一定の成果を得ることを明らかにできたものの，下大静脈の自動抽出には改善の余地がある．また，末梢気管支の狭小化については，手作業による内腔抽出は作業者によるばらつきが問題となりうるため，内腔抽出を行うための予備的な処理として気管支内腔の抽出について，機械学習を応用して行った．概ね良好な結果が得られているように見えるものの，再現性については再現性が乏しい場合もあったため評価自体を行なっていない．
論文作成が遅れている事を含めると，以上から研究の進捗はやや遅れていると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，アナフィラキシーと気管支の関連性についての研究を実施しているも，論文作成に必追加のデータ収集と分析が現時点での最も重要な課題である．下大静脈の狭小化自動検出の試みは一定の成功を収めたが，検出すべき部位や最適なスライス位置に関する情報について検証を行う必要がある．末梢気管支の評価については，手作業による気管支抽出の効率改善と自動抽出による性能向上を検討している．これには，テクスチャ解析や教師データの追加を検討中である．
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| Causes of Carryover |
アナフィラキシーによるCT画像変化の評価を行なっているが，国際学会でもリモート参加ができているために旅費も抑えられている.今後，アナフィラキシー による画像所見の変化につい ては論文執筆の準備を行い，自動検出についても下大静脈の変化について順次検討を行う.
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