ディープラーニングニューラルネットワークを用いた網膜厚からの視野感度推定

• 研究課題/領域番号: 17K16960
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 眼科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤野 友里 東京大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (20768254)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 視野 / 機械学習 / 緑内障 / 光干渉断層計 / 眼科 / 臨床研究

研究成果の概要

光干渉断層計による網膜層厚と視野感度の関係は単純な関係にはなく、視野感度の網膜層厚による正確な予測方法は解明されていなかった。光干渉断層計による黄斑部網膜スキャンは主に中心10度に対応している。そこで本研究では深層学習を導入した予測を行うことで、正確な中心10度の視野感度の予測を行うモデルの構築を行った。更に、大量の視野データを用いて緑内障性視野障害のパターン・特徴を抽出しておき、得られた予測値を視野パターンに照らして罰則化することで更なる予測精度の向上を行うことが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

視野検査は時間やコストがかかる。特に中心10度の視野検査は、通常行われる中心30度の視野検査に追加での施行が必要であるため、患者や医療現場への負担が大きい。また視野検査は患者の反応に依拠した検査であるため、測定ノイズが多いことも問題点の一つである。他方、光干渉断層計による網膜層厚撮影はノイズが少なく、且つ短時間で施行可能である。その為、本研究の結果、光干渉断層計による網膜層厚から中心10度の視野予測を正確に行えるようになったことの臨床的意義は大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Predicting the glaucomatous central 10 degrees visual field from optical coherence tomography using deep learning and tensor regression. (2020)
  • 著者名/発表者名: Xu L, Asaoka R, Kiwaki T, Murata H, Fujino Y, Matsuura M, Hashimoto Y, Asano S, Miki A, Mori K, Ikeda Y, Kanamoto T, Yamagami J, Inoue K, Tanito M, Yamanishi K.
  • 雑誌名: Am J Ophthalmol 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping the Central 10° Visual Field to the Optic Nerve Head Using the Structure?Function Relationship (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujino Yuri、Murata Hiroshi、Matsuura Masato、Yanagisawa Mieko、Shoji Nobuyuki、Inoue Kenji、Yamagami Junkichi、Asaoka Ryo
  • 雑誌名: Investigative Opthalmology & Visual Science 巻: 59 号: 7 ページ: 2801-2801
  • DOI: 10.1167/iovs.17-23485
  • 査読あり
• [学会発表] Data augmentation を用いた視野進行予測の有用性の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松浦 将人、村田博史、藤野友里、三木篤也、谷戸正樹、溝上志朗、森和彦、鈴木克佳、山下高明、柏木賢治、庄司信行、朝岡亮
  • 学会等名: 日本視野画像学会
• [学会発表] 藤野友里、村田博史、松浦将人、柳澤美衣子、庄司信行、井上賢治、山上淳吉、朝岡亮 (2018)
  • 著者名/発表者名: Mapping the Central 10 Degrees Visual Field to the Optic Nerve Head using the Structure Function Relationship
  • 学会等名: 23rd International Visual Field & Imaging Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Rates of Visual Field Loss in Primary Open-Angle Glaucoma and Primary Angle-Closure Glaucoma (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤野友里
  • 学会等名: 第29回日本緑内障学会
• [学会発表] 中心10度視野測定点の視神経乳頭マップのStructure-functionからの検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤野友里、村田博史、柳澤美衣子、井上賢治、山上淳吉、朝岡亮
  • 学会等名: 第28回日本緑内障学会
• [学会発表] The association between photoreceptor layer thickness measured by optical coherence tomography and visual sensitivity in glaucomatous eyes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuri Fujino, Hiroshi Murata, Masato Matsuura, Tatsuya Inoue, Kenji Inoue, Junkichi Yamagami, Ryo Asaoka
  • 学会等名: Glaucoma Society United Kingdom Eire
  • 国際学会