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循環器検診における眼底細動脈硬化所見自動判定システム開発と予測能評価

研究課題

研究課題/領域番号 19K10662
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58030:衛生学および公衆衛生学分野関連:実験系を含まない
研究機関大阪大学

研究代表者

川崎 良  大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (70301067)

研究分担者 大久保 孝義  帝京大学, 医学部, 教授 (60344652)
中島 悠太  大阪大学, データビリティフロンティア機構, 准教授 (70633551)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (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: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード眼底写真 / 人工知能 / 健康診断 / 動脈硬化 / 網膜血管 / 循環器検診 / 深層学習 / 検診 / 予防医学 / 危険因子 / 循環器疾患 / 眼底検診 / 高血圧 / 循環器リスク
研究開始時の研究の概要

眼底は網膜血管を直接観察できるため「全身の窓」とも呼ばれる。循環器疾患のリスク評価における眼底所見には「網膜細動脈径の狭細」と「網膜細動脈硬化所見」があり、我が国で広く用いられてきた。
「網膜細動脈径の狭細」は現代の大規模疫学研究で再評価が進み、大規模疫学研究による知見が蓄積しつつある一方、「網膜細動脈硬化所見」の評価法は主観的で過去80年間変わっていない。本研究では健診において深層学習等を用いた自動判定システムの開発を目指す。新しい手法で革新的な眼底評価方法を確立することはさらに循環器疾患のリスク評価の精度を高め、我が国の循環器疾患予防に貢献できる可能性がある。

研究成果の概要

「眼は全身の窓」と呼ばれ、循環器疾患リスク評価のための臓器障害としての眼底所見は長らく検診などで用いられてきた。「網膜細動脈硬化所見」(シェイエ:S所見)の評価法は目視に頼ってきた。今回、網膜細動脈硬化所見の判定システムを作成した。今回作成した複数の深層学習モデルからなるパイプラインで眼底画像から血管の抽出を経て交差部の抽出はprecision 98.1%、recall 89.7%の精度を得た。網膜細動脈交叉現象の重症度推定はカッパ値で0.61、一致度は0.77であった。今回の研究を通じ眼底写真を医師が判定するプロセスを再現しつつ、自動で判定するシステムを構築することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

特定健康診査において循環器リスク評価のための眼底検査の潜在的な対象人数は約2600万人にも上る。このような対象者に、迅速かつ再現性の高い眼底評価方法で循環器病リスク評価に貢献する眼底指標を提供することは我が国の循環器病予防に貢献する可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] MTUNet: Few-Shot Image Classification With Visual Explanations2021

    • 著者名/発表者名
      Bowen Wang, Liangzhi Li, Manisha Verma, Yuta Nakashima, Ryo Kawasaki, Hajime Nagahara
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) Workshops

      巻: - ページ: 2294-2298

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SCOUTER: Slot attention-based classifier for explainable image recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Liangzhi Li, Bowen Wang, Manisha Verma, Yuta Nakashima, Ryo Kawasaki, Hajime Nagahara
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE/CVF International Conference on Computer Vision

      巻: - ページ: 1046-1055

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Noisy-LSTM: Improving Temporal Awareness for Video Semantic Segmentation2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Bowen、Li Liangzhi、Nakashima Yuta、Kawasaki Ryo、Nagahara Hajime、Yagi Yasushi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 46810-46820

    • DOI

      10.1109/access.2021.3067928

    • 関連する報告書
      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] Joint learning of vessel segmentation and artery/vein classification with post-processing2020

    • 著者名/発表者名
      Li L, Verma M, Nakashima Y, Kawasaki R, Nagahara H.
    • 雑誌名

      Proceedings of Machine Learning Research

      巻: 121 ページ: 440-453

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Retinal neovascularization-simulating retinal capillary reperfusion in branch retinal vein occlusion, imaged by wide-field optical coherence tomography angiography.2020

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto S, Kawasaki R, Nishida K.
    • 雑誌名

      JAMA Ophthalmology

      巻: 138 号: 2 ページ: 216-218

    • DOI

      10.1001/jamaophthalmol.2019.5018

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving the current diabetic macular oedema screening programme.2019

    • 著者名/発表者名
      Wong I, Wong R, Gangwani R, Chong V, Kawasaki R.
    • 雑誌名

      Hong Kong Med J.

      巻: 25 ページ: 8-11

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Cardiovascular Disease Risk Prediction using Retinal Images via Explainable-AI based models with Traditional CVD risk factor estimation2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kawasaki, Yiming Qian, Liangzhi Li, Kohji Nishida, Yuta Nakashima, Hajime Nagahara
    • 学会等名
      ARVO
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SCOUTER: Slot attention-based classifier for explainable image recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Liangzhi Li, Bowen Wang, Manisha Verma, Yuta Nakashima, Ryo Kawasaki, Hajime Nagahara
    • 学会等名
      IEEE/CVF International Conference on Computer Vision
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MTUNet: Few-Shot Image Classification With Visual Explanations2021

    • 著者名/発表者名
      Bowen Wang, Liangzhi Li, Manisha Verma, Yuta Nakashima, Ryo Kawasaki, Hajime Nagahara
    • 学会等名
      IEEE/CVF International Conference on Computer Vision
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A fully automated grading system for the retinal arteriovenous crossing signs using deep neural network based pipeline.2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kawasaki, LIangzhi Li, Yuta Nakashima, Hajime Nagahara, Takayoshi Ohkubo
    • 学会等名
      日本網膜硝子体学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] IterNet: Retinal Image Segmentation Utilizing Structural Redundancy in Vessel Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Li L, Verma M, Nakajima Y, Nagahara H, Kawasaki R
    • 学会等名
      WACV 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint Learning of Vessel Segmentation and Artery/Vein Classification with Post-processing2020

    • 著者名/発表者名
      Li L, Verma M, Nakashima Y, Kawasaki R, Nagahara H.
    • 学会等名
      MIDL 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IterNet: Retinal Image Segmentation Utilizing Structural Redundancy in Vessel Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Liangzhi Li, Manisha Verma, Yuta Nakashima, Hajime Nagahara, Ryo Kawasaki
    • 学会等名
      The IEEE Winter Conference on Applications of Computer Vision
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epidemiology of eye diseases: a framework to connect the dots.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki R
    • 学会等名
      The 121th Korean Ophthalmological Society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Computational Retinal Image Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki R & Graulsund J.
    • 総ページ数
      502
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780081028162
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] Innovative Approaches in the Delivery of Primary and Secondary Eye Care2019

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki R & Kawasaki Y
    • 総ページ数
      194
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319980133
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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