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睡眠時無呼吸症に対するAIを活用した個別化医療支援プラットフォームの創出

研究課題

研究課題/領域番号 19K10236
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57050:補綴系歯学関連
研究機関公益財団法人神経研究所

研究代表者

對木 悟  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (90376765)

研究分担者 福田 竜弥  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (90624833)
中山 秀章  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (30444144)
竹内 暢  公益財団法人神経研究所, 研究部, 研究員 (80360296)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード閉塞性睡眠時無呼吸 / AI / 口腔内装置 / 顎顔面形態
研究開始時の研究の概要

本研究はOSAに対し、適切な介入選択を支援するために計画された実証的研究である。これまでに申請者らはOSA発症・重症化に関わる歯科的特徴を明らかにし、その特徴を有する患者では口腔内装置が奏功しやすいことを突き止めた。そこでAIを用いて試験的な機械学習を行ったところ、上記の特徴を検出できる可能性を見出した。よって本研究では、(1)その知見を再検証した上で、(2)口腔内装置治療効果を予測するモデルを設計し、(3)その有効性を前向き研究で検証する。本研究でAI活用型プラットフォームが構築できれば、口腔内装置治療効果に関する情報を事前に得ることで、主観・経験や特殊技術によらない治療法選択が可能となる。

研究実績の概要

本研究は、閉塞性睡眠時無呼吸(Obstructive Sleep Apnea; OSA)に対し、適切な介入選択を支援するために計画されている。顎顔面領域に形態的異常がみられる場合、OSAは重症化しやすい。一方、OSAに対する保存的治療法である口腔内装置は、このような形態的異常が顕著でない患者ほど奏功しやすい。つまり顎顔面領域の解剖学的特徴に着目し、OSAの早期発見と口腔内装置治療適応患者の選択が可能となるかもしれない。そこで我々は、人工知能(AI)と画像を用いて試験的な機械学習を行ったところ、顎顔面領域の解剖学的特徴を検出できる可能性を見出した。本研究では、その知見をディープラーニングを用いて再検証した上で、口腔内装置治療効果を予測するモデルを設計し、その有効性を検証する。これまでに、終夜ポリグラフ検査結果に基づき正解ラベルを付与した側面頭部X線規格写真をサンプルとした機械学習を行い、重症OSA患者を高精度で検出できることを見出し、その知見を公表した。一方、複数のネットワークモデルを用い、Limitationであった軽症例や中等症例との識別を試みてみたものの精度は限定的であった。この知見をあわせ、ニューラルネットワークを用いた口腔内装置治療効果予測モデルの作成を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初の協力企業との共同研究が打ち切りとなった。その後、新規に他の企業からの協力を得て共同研究開始するために準備を要したため。

今後の研究の推進方策

ニューラルネットワークを用いた口腔内装置治療効果予測モデルの作成を行う。

報告書

(2件)
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] The University of British Columbia(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of British Columbia(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Sleep Apnea Syndrome (SAS) Clinical Practice Guidelines 20202022

    • 著者名/発表者名
      Akashiba Tsuneto、Inoue Yuichi、Uchimura Naohisa、Ohi Motoharu、Kasai Takatoshi、Kawana Fusae、Sakurai Shigeru、Takegami Misa、Tachikawa Rho、Tanigawa Takeshi、Chiba Shintaro、Chin Kazuo、Tsuiki Satoru、Tonogi Morio、Nakamura Hiroshi、Nakayama Takeo、Narui Koji、Yagi Tomoko、Yamauchi Motoo、et al.
    • 雑誌名

      Respiratory Investigation

      巻: 60 号: 1 ページ: 3-32

    • DOI

      10.1016/j.resinv.2021.08.010

    • NAID

      40022810958

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 頭部回旋が口腔咽頭領域と呼吸イベントに及ぼす影響 ―検査技師の視点から2022

    • 著者名/発表者名
      武井 洋一郎、下川 絢子、井上 雄一、對木 悟
    • 雑誌名

      睡眠口腔医学

      巻: 8 号: 1 ページ: 2-8

    • DOI

      10.24695/josm.8.1_2

    • NAID

      130008098261

    • ISSN
      2188-6695, 2433-8524
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine learning for image-based detection of patients with obstructive sleep apnea: an exploratory study2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuiki Satoru、Nagaoka Takuya、Fukuda Tatsuya、Sakamoto Yuki、Almeida Fernanda R.、Nakayama Hideaki、Inoue Yuichi、Enno Hiroki
    • 雑誌名

      Sleep and Breathing

      巻: 25 号: 4 ページ: 2297-2305

    • DOI

      10.1007/s11325-021-02301-7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gradual reduction in the STOP score in patients with obstructive sleep apnea undergoing oral appliance therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Narahara-Eno Y et al.
    • 雑誌名

      Journal of Prosthodontic Research

      巻: 65 号: 3 ページ: 360-364

    • DOI

      10.2186/jpr.JPR_D_20_00118

    • NAID

      130008077094

    • ISSN
      1883-1958, 1883-9207
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] AIと画像を用いた閉塞性睡眠時無呼吸の早期発見2021

    • 著者名/発表者名
      對木 悟
    • 学会等名
      第31回 日本シミュレーション外科学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 舌と閉塞性睡眠時無呼吸の病態2021

    • 著者名/発表者名
      對木 悟
    • 学会等名
      第13回 クラニオフェイシャルセンターワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AI×画像を利活用した閉塞性睡眠時無呼吸の早期発見: 睡眠医療の近未来2021

    • 著者名/発表者名
      對木 悟ら
    • 学会等名
      日本歯科医学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 舌位置保持装置2021

    • 発明者名
      對木悟、福田竜弥
    • 権利者名
      對木悟、福田竜弥
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-125898
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 疾患判定装置、及び、疾患判定プログラム2021

    • 発明者名
      對木悟,遠野宏季
    • 権利者名
      對木悟,遠野宏季
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-011378
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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