2013 Fiscal Year Research-status Report
関節リウマチ患者における手および足X線画像全自動評価システムの開発
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25670630
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 栄 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (50282661)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡 敬之 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (60401064)
門野 夕峰 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70401065)
安井 哲郎 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30583108)
大橋 暁 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20466767)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 関節リウマチ / 医用画像 / 構造学的評価 / 定量評価 |
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| Research Abstract |
関節リウマチ（RA）の診断は、X線画像・CT・MRI・エコーなどマルチモダリティの環境下に行われる。中でもX線画像は広く普及しており、情報を有効に利用することが出来れば利用価値が高い。
本研究では、20例のRA患者において、Genant-modified total sharp scoreの対象となるerosionとJSN評価関節に関して、従来のDICOMヴューワーによる計測と開発したソフトウエアによる計測を行い、再現在（級内相関係数：ICC：intraclass correlation coefficients）を求め精度検証を行った。
手のX線画像自動評価用ソフトウエアは完全な自動化には至らなかったが、誤検出の手動補正を加えたほぼ実用段階のソフトウエアが完成した。DICOMヴューワーにおいて験者内ICCはerosion=0.68、JSN=0.71、験者間ICCはerosion=0.61、JSN=0.69、開発したソフトウエアにおいて験者内ICCはerosion=0.81、JSN=0.85、験者間ICCはerosion=0.80、JSN=0.89、であり開発したソフトウエアの方が再現性に優れていた。
臨床使用に耐えうる手X線画像評価用ソフトウエアが完成し、従来DICOMヴューワーにおける計測よりも良好な精度が確認できた。同ソフトウエアのクラウド化も進行しており、今後の臨床利用に向けてシステム調整中である。本システムで利用するX線画像は容量が10MBであるが、3MBまで可逆に圧縮できることを確認しているので、通常の通信環境で問題なく運用することが出来る。次年度以降で、本班研究の分担研究である一般住民コホートを用いた疫学的検証、関節破壊が進行するRA患者の危険因子同定におけるX線学的検討での使用を検討中である。
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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
手のX線画像自動評価用ソフトウエアは完全な自動化には至らなかったが、誤検出の手動補正を加えたほぼ実用段階のソフトウエアが完成した。Genant-modified total sharp scoreの対象となるerosionとJSN評価関節に関して、従来のDICOMヴューワーによる計測と開発したソフトウエアによる計測を行い、再現性を検討（級内相関係数：ICC：intraclass correlation coefficients）した結果、高い再現性を確認することが出来た。
CTによるErosionの描出における空間分解能が優れていることに疑いの余地はないが、被爆の問題などから汎用することは出来ない。本研究においては手足X線画像（100例）、これと対応したCT画像（100例）が蓄積したデータベースの構築が終了し、CT画像をもとに医師によるErosionの部位の読影が進行中である。
患者個人情報を棄却して、対象となる画像を匿名化してクラウド上で解析を行うアプリケーションをDLL(Dynamic Link Library：汎用性の高いプログラムを部品化してファイルとして保存しておき、必要に応じてメモリ に呼び出して利用する）化して、本システムのモジュールに組み込む予定であるが、こちらに関してもプログラムの準備が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
完成したシステムを適用し、上述した如くのデータ解析を行うことにより、mTTS の自動化が可能となるとともに、新たな判定基準としてJSNおよびErosion関連の定量値が出力されるが、実臨床において、mTTSと新たな判定基準のどちらが有用であるかの結論を出すことは出来ない。このため、RAの治療効果を判定するRCT（Randomized Controlled Trial）に本システムを導入し、有用性に関する検証を行う。上述した如く、クラウド化したシステムを適用する。具体的なRCTは、MTXを8㎎の容量で使用してもDAS28が中等度（3.2）以上のRA患者に対して、MTXの増量か生物製剤への切り替え（各25例、計50例）を行い、ベースラインと1年後の臨床情報（Rheumatoid factor、MMP3、CRP、DAS28、ESR、HAQ、ACR/EULAR改善率）と「RA患者における手および足X線画像全自動評価システム」を適用した画像評価定量評価値、同システムによる自動判定したmTTS、医師が従来の方法で判定したmTTSをアウトカムとした評価を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
複数のデジタルフィルタと統計学的なアルゴリズムにより、裂隙の最小距離と面積、骨軸のなす角度、Erosionの範囲を各関節部位別で定量評価を行う「RA患者における手および足X線画像全自動評価システム」の開発が進行したが、同システムを患者個人情報を棄却し、対象となる画像を匿名化の上クラウドで解析を行うアプリケーションとしてDLL(Dynamic Link Library：汎用性の高いプログラムを部品化してファイルとして保存しておき、必要に応じてメモリ に呼び出して利用する）化する必要があるとともに、臨床試験に応用するため。
本研究の中核をなす「RA患者における手および足X線画像全自動評価システム」の開発をおこなう。同システム開発は、既に商品化されている膝X線自動定量評価システムを開発した知見をもとに行う予定であるが、基本的なモジュールのDLL(Dynamic Link Library：汎用性の高いプログラムを部品化してファイルとして保存しておき、必要に応じてメモリ に呼び出して利用する）を作成する必要がある。このため専門的な知識を要するプログラマーの雇用が必要となり、謝金を費用として計上している。
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