Artificial intelligence-based intervention in a cancer screening program

• Project/Area Number: 23K24615
• Project/Area Number (Other): 22H03357 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 58030:Hygiene and public health-related: excluding laboratory approach
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 森 悠一 昭和大学, 医学部, 兼任講師 (20459209)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 人工知能

Outline of Research at the Start

本研究では、大腸がん検診における大腸内視鏡検査の質に注目し、患者様を人工知能搭載内視鏡群および通常内視鏡群にランダムに割付し、人工知能が内視鏡検査の質・および患者様の長期予後にどのように影響するかを評価する。本研究費を用いた本邦における解析は、世界で進行中の研究と統合解析され、最終結果の確認は１５年以上先になることが予測される。そのため、短期成績をもとに適宜マイクロシミュレーションによる効果解析や複数の関連サブ研究を同時実施し、必要に応じてガイドライン構築等に役立つデータを提供する予定である。世界の大腸癌死亡者数減少にいち早く貢献することが、本研究の最終目的である。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、大腸がん検診における大腸内視鏡検査の質に注目し、患者を人工知能搭載内視鏡群および通常内視鏡群にランダムに割付し、人工知能が内視鏡検査の質・および患者の長期予後にどのように影響するかを評価する。本研究費を用いた本邦における解析は、世界で進行中の研究と統合解析され、最終結果の確認は１５年以上先になることが予測される。そのため、短期成績をもとに適宜マイクロシミュレーションによる効果解析や複数の関連サブ研究を同時実施し、必要に応じてガイドライン構築等に役立つデータを提供する。世界の大腸癌死亡者数減少にいち早く貢献することが、本研究の最終目的である。本年度の大きな進捗は、大腸内視鏡AIを用いることによる弊害を解析した論文をClinical Gastroenterology and Hepatology誌に掲載したことと、本研究のサブ研究をベースとして、世界内視鏡学会において世界初の大腸内視鏡AIに関するポジションステートメントを発行したことである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、継続的に本邦における患者加入を続けたとともに、大腸内視鏡AIを用いることによる弊害を解析した論文をClinical Gastroenterology and Hepatology誌に掲載したことと、本研究のサブ研究をベースとして、世界内視鏡学会において世界初の大腸内視鏡AIに関するポジションステートメントを発行した。この２論文は、当初の研究計画では想定していなかった内容であるが、本研究内容に密接にかかわり、患者へのケアにおいて重要な立ち位置を占めるため、一部研究内容を調整することで同時に実施した。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、確立されたランダム化比較試験のプロトコルをもとに、研究導入施設の増加を目指す。具体的には昭和大学横浜市北部病院において実施した試験を振り返り、患者リクルートに伴い生じる課題点を明らかにし、次の本邦での施設への試験導入に結び付ける。直近に実施したマイクロシミュレーション研究の結果、人工知能を用いることでポリープ発見数が増え、結果として、大腸内視鏡の件数が有意に増加することが明らかになった。そのため、現在、どのようにして人工知能により肥大化する現場負担を減らせるか、新たな研究を立ち上げ解消を目指す。具体的には、切除不要なポリープの発見に貢献するComputer-aided diagnosisシステムの前向き評価を本研究のインフラを用いて並行して走らせることで、最適化されたがん検診プログラムに貢献できるのではないかと考えており、これを来年度で評価する可能性を検討中である。加えて、欧州で進行中の大規模疫学研究の研究協力者と連携を密にとり、適宜研究インフラを共有することで、このプロセスを円滑化する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Oslo(ノルウェー)
• [Int'l Joint Research] University of Oslo(ノルウェー)
• [Journal Article] Estimated Lifetime Gained With Cancer Screening Tests (2023)
  • Author(s): Bretthauer Michael、Wieszczy Paulina、Loberg Magnus、Kaminski Michal F.、Werner Tarjei Fiskerg?rd、Helsingen Lise M.、Mori Yuichi、Holme ?yvind、Adami Hans-Olov、Kalager Mette
  • Journal Title: JAMA Internal Medicine Volume: 183 Issue: 11 Pages: 1196-1196
  • DOI: 10.1001/jamainternmed.2023.3798
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Real-Time Computer-Aided Detection of Colorectal Neoplasia During Colonoscopy (2023)
  • Author(s): Hassan Cesare、Spadaccini Marco、Mori Yuichi、Foroutan Farid、et al
  • Journal Title: Annals of Internal Medicine Volume: 176 Issue: 9 Pages: 1209-1220
  • DOI: 10.7326/m22-3678
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Benefits and challenges in implementation of artificial intelligence in colonoscopy: World Endoscopy Organization position statement (2023)
  • Author(s): Mori Yuichi、East James E.、Hassan Cesare、Halvorsen Natalie、et al.
  • Journal Title: Digestive Endoscopy Volume: 35 Issue: 4 Pages: 422-429
  • DOI: 10.1111/den.14531
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The New European Medical Device Regulation: Balancing Innovation and Patient Safety (2023)
  • Author(s): Bretthauer Michael、Gerke Sara、Hassan Cesare、Ahmad Omer F.、Mori Yuichi
  • Journal Title: Annals of Internal Medicine Volume: 176 Issue: 6 Pages: 844-848
  • DOI: 10.7326/m23-0454
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impact of Artificial Intelligence on Colonoscopy Surveillance After Polyp Removal: A Pooled Analysis of Randomized Trials (2023)
  • Author(s): Mori Yuichi、Wang Pu、Loberg Magnus、Misawa Masashi、et al.
  • Journal Title: Clinical Gastroenterology and Hepatology Volume: 21 Issue: 4 Pages: 949-959.e2
  • DOI: 10.1016/j.cgh.2022.08.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diagnostic performance of endocytoscopy with normal pit‐like structure sign for colorectal low‐grade adenoma compared with conventional modalities (2023)
  • Author(s): Suzuki Kenichi、Kudo Shin‐ei、Kudo Toyoki、Misawa Masashi、Mori Yuichi、Ichimasa Katsuro、Maeda Yasuharu、Hayashi Takemasa、Wakamura Kunihiko、Baba Toshiyuki、Ishda Fumio、Hamatani Shigeharu、Inoue Haruhiro、Yokoyama Kazunori、Miyachi Hideyuki
  • Journal Title: DEN Open Volume: 4 Issue: 1 Pages: 00-00
  • DOI: 10.1002/deo2.238
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Computer-aided detection in real-world colonoscopy: enhancing detection or offering false hope? (2023)
  • Author(s): Misawa Masashi、Kudo Shin-ei、Mori Yuichi
  • Journal Title: The Lancet Gastroenterology & Hepatology Volume: 8 Issue: 8 Pages: 687-688
  • DOI: 10.1016/s2468-1253(23)00166-8
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enhancing artificial intelligence-doctor collaboration for computer-aided diagnosis in colonoscopy through improved digital literacy (2023)
  • Author(s): Mori Yuichi、Jin Eun Hyo、Lee Dongheon
  • Journal Title: Digestive and Liver Disease Volume: - Issue: 7 Pages: 1140-1143
  • DOI: 10.1016/j.dld.2023.11.033
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comparative Performance of Artificial Intelligence Optical Diagnosis Systems for Leaving in Situ Colorectal Polyps (2023)
  • Author(s): Hassan Cesare、Sharma Prateek、Mori Yuichi、Bretthauer Michael、Rex Douglas K.、Repici Alessandro、Spadaccini Marco、et al.
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 164 Issue: 3 Pages: 467-469.e4
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2022.10.021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Gaussian affinity and GIoU-based loss for perforation detection and localization from colonoscopy videos (2023)
  • Author(s): Jiang Kai、Itoh Hayato、Oda Masahiro、Okumura Taishi、Mori Yuichi、Misawa Masashi、Hayashi Takemasa、Kudo Shin-Ei、Mori Kensaku
  • Journal Title: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery Volume: 18 Issue: 5 Pages: 795-805
  • DOI: 10.1007/s11548-022-02821-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Gastrointestinal endoscopy devices and the European Union Medical Device Regulation: European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE) Position Statement (2023)
  • Author(s): Bretthauer Michael、Mori Yuichi、Zessner-Spitzenberg Jasmin、Kaminski Michal F.、Siersema Peter D.、Ponchon Thierry、Messmann Helmut、Gralnek Ian M.、Bisschops Raf、Hassan Cesare
  • Journal Title: Endoscopy Volume: 55 Issue: 06 Pages: 578-581
  • DOI: 10.1055/a-2052-2540
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cost-effectiveness of artificial intelligence for screening colonoscopy: a modelling study (2022)
  • Author(s): Areia Miguel、Mori Yuichi、Correale Loredana、Repici Alessandro、Bretthauer Michael、Sharma Prateek、Taveira Filipe、Spadaccini Marco、Antonelli Giulio、Ebigbo Alanna、Kudo Shin-ei、Arribas Julia、Barua Ishita、Kaminski Michal F、Messmann Helmut、Rex Douglas K、Dinis-Ribeiro M?rio、Hassan Cesare
  • Journal Title: The Lancet Digital Health Volume: 4 Issue: 6 Pages: e436-e444
  • DOI: 10.1016/s2589-7500(22)00042-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Commentary (2022)
  • Author(s): Hassan Cesare、Mori Yuichi、Repici Alessandro
  • Journal Title: Endoscopy Volume: 54 Issue: 05 Pages: 521-521
  • DOI: 10.1055/a-1736-8097
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Challenges in artificial intelligence for polyp detection (2022)
  • Author(s): Mori Yuichi、Misawa Masashi、Kudo Shin‐ei
  • Journal Title: Digestive Endoscopy Volume: 34 Issue: 4 Pages: 870-871
  • DOI: 10.1111/den.14279
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expected value of artificial intelligence in gastrointestinal endoscopy: European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE) Position Statement (2022)
  • Author(s): Messmann Helmut、Bisschops Raf、Yuichi Mori et al.
  • Journal Title: Endoscopy Volume: 54 Issue: 12 Pages: 1211-1231
  • DOI: 10.1055/a-1950-5694
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Artificial Intelligence Improves Detection at Colonoscopy: Why Aren’t We All Already Using It? (2022)
  • Author(s): Rex Douglas K.、Berzin Tyler M.、Mori Yuichi
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 163 Issue: 1 Pages: 35-37
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2022.04.042
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clinical trial designs for artificial intelligence in gastrointestinal endoscopy (2022)
  • Author(s): Mori Yuichi、Kaminski Michal F、Hassan Cesare、Bretthauer Michael
  • Journal Title: The Lancet Gastroenterology & Hepatology Volume: 7 Issue: 9 Pages: 785-786
  • DOI: 10.1016/s2468-1253(22)00232-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research