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人工知能による乳房超音波診断支援システムの精度向上と実用化の検討

研究課題

研究課題/領域番号 20K08993
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55010:外科学一般および小児外科学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

林田 哲  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80327543)

研究分担者 永山 愛子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (00573396)
高橋 麻衣子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (50348661)
関 朋子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (70528900)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード人工知能 / AI / 乳房超音波検査 / 超音波 / 乳房 / 乳がん検診 / 乳がん
研究開始時の研究の概要

近年の乳癌患者の増加に伴って乳房超音波検査の重要性が増しており、その精度管理は急務であると考えられる。これまでに申請者とIT企業の共同研究により、AIによる乳房超音波画像診断システムを開発した。この診断システムは判定時間0.04秒で、感度91.8%・特異度91.4%の精度で腫瘤性病変の判定を行い、リアルタイム診断にも対応可能である。本研究では、システム精度向上を目的として、症例画像提供に協力する共同研究施設と教師データとなる乳房超音波画像の蓄積10000症例を目指し収集を行う。さらに、対策型検診における乳房超音波検査の二次読影によるダブルチェックをAIが施行することを目的として臨床試験を遂行する。

研究成果の概要

ディープラーニング技術を基にした人工知能(AI)は大きな発展を遂げ、時代の要請や期待に応えるべく、医療への導入が始まりつつある。本研究では乳房超音波検査に対するAI診断技術の確立を多施設共同で行い、要精密検査症例の抽出判定において感度91.2%・特異度90.7%、判定閾値に基づくROC曲線のAUCは0.95と、実用に耐える精度であることを確認した。また、AI診断を参考に医師が診断を行うことが正診率の向上に寄与し、AI診断を参考にしたことでかえって見落としが増えるなど、安全性に問題がないことが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

AIの医療応用への試みは、画像診断・病理診断などを中心に行われているが、関連する学会をはじめとするアカデミアや臨床医が慎重にその適用や安全性を吟味する必要がある。我々はこのように実用に耐える精度のAI診断システムを構築し、これを医師が実際に使用することが、安全にかつ正診率の向上につながることを確認した。そのため、本研究はAI診断の実力と安全性を実際の臨床に即した形式で検証するものであり、そのような報告は世界的に見ても存在しないため、医療への今後のAI導入に対して、大きな貢献を与えると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Establishment of a deep-learning system to diagnose BI-RADS4a or higher using breast ultrasound for clinical application2022

    • 著者名/発表者名
      Hayashida T, Odani E, Kikuchi M, Nagayama A, Seki T, Takahashi M, Futatsugi N, Matsumoto A, Murata T, Watanuki R, Yokoe T, Nakashoji A, Maeda H, Onishi T, Asaga S, Hojo T, Jinno H, Sotome K, Matsui A, Suto A, Imoto S, Kitagawa Y
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 113 号: 10 ページ: 3528

    • DOI

      10.1111/cas.15511

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 【乳癌診療におけるAIの応用:画像診断、病理診断、データ解析の分野など】乳房超音波AIの実用化に向けた研究開発2021

    • 著者名/発表者名
      林田 哲, 北川 雄光
    • 雑誌名

      乳癌の臨床

      巻: 36 ページ: 31-37

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 社会実装に向かう日本発AI医療機器の動向 AIの乳房超音波検査への応用に向けて解決すべき諸問題2020

    • 著者名/発表者名
      林田 哲
    • 雑誌名

      インナービジョン

      巻: 35巻7号 ページ: 41-43

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能METIS-EYE BI-RADS判定エンジンの臨床適用2022

    • 著者名/発表者名
      林田 哲
    • 学会等名
      日本乳癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Establishment of the breast ultrasound support system using deep-learning system2022

    • 著者名/発表者名
      小谷依里奈、林田 哲
    • 学会等名
      San Antonio Breast Cancer Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 体表領域『新たなるステージへ~AIと考える乳房超音波検査』2022

    • 著者名/発表者名
      林田 哲
    • 学会等名
      日本超音波検査学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AIを用いた乳房超音波検査支援システムの実用化2021

    • 著者名/発表者名
      小谷 依里奈, 林田 哲, 高橋 麻衣子, 関 朋子, 永山 愛子, 河合 佑子, 石川 結美子, 柵木 晴妃, 柳下 陽香, 北川 雄光
    • 学会等名
      日本癌治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能METIS-EYEを用いた超音波画像診断の判定2021

    • 著者名/発表者名
      林田 哲, 小谷 依里奈, 永山 愛子, 関 朋子, 高橋 麻衣子, 北川 雄光
    • 学会等名
      乳腺甲状腺超音波医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AI診断の新たな展望 人工知能METIS-EYEを用いた超音波画像診断のBI-RADS判定精度2021

    • 著者名/発表者名
      永山 愛子, 林田 哲, 小谷 依里奈, 関 朋子, 高橋 麻衣子, 北川 雄光
    • 学会等名
      日本乳癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] AIの乳房超音波検査への応用と社会実装に向けて解決すべき諸問題2021

    • 著者名/発表者名
      林田 哲, 菊池 雅之, 小谷 依里奈, 高橋 麻衣子, 関 朋子, 永山 愛子, 北川 雄光
    • 学会等名
      日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] AIを用いた乳房超音波検査支援システムの有用性2021

    • 著者名/発表者名
      小谷 依里奈, 林田 哲, 高橋 麻衣子, 関 朋子, 永山 愛子, 綿貫 瑠璃奈, 山脇 幸子, 石川 結美子, 北川 雄光
    • 学会等名
      日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 乳房超音波検査におけるAI診断システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      林田 哲
    • 学会等名
      第120回日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 新技術を活用した超音波検査の更なる発展】乳房超音波検査におけるAI診断システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      林田哲、北川雄光
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      Rad Fan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 診断支援プログラム、装置、及び方法2020

    • 発明者名
      林田哲 二木紀行
    • 権利者名
      林田哲 二木紀行
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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