MRI自動読影装置を用いた腰部脊柱管狭窄症の自然経過とその予後予測因子の解明

• 研究課題/領域番号: 20K09439
• 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56020:整形外科学関連
• 研究機関: 和歌山県立医科大学
• 研究代表者: 石元 優々 和歌山県立医科大学, 医学部, 講師 (20508030)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: MRI / 腰部脊柱管狭窄症 / ロコモティブシンドローム / AI / 疫学

研究開始時の研究の概要

平成29－30年、申請者は国際共同研究加速基金を得て英国留学した際、この読影装置に申請者の読影を学習させ、申請者の読影と比較し高い一致率を得ることが出来た。人が読影すると多大な労力とバイアスがかかることになるが、申請者の読影を学習させた装置により追跡のMRI画像を読影させたならば、再現率100%で申請者がグレーディングしたことになる。同一者が、同じ方法で追跡の腰椎MRI読影を行うことによりLSSの発症・増悪に対するリスクファクターを解明することが出来る。また同手法で各国コホートを比較検討することで、日本人特有のLSSに対するリスクファクターを解明することが可能となる。

研究実績の概要

申請者は2017-18年とイギリスのサザンプトン大学に留学し疫学研究を行った。また同留学中にオクスフォード大学のFairbank教授らが主催する自動MRI読み取り装置であるSpineNetを用いた研究についてコラボレーションにを行うことになった。 この結果、申請者の読影を機械に読み込ませ学習させることで、申請者の読影方法とほぼ同一の読影ができることを確かめた。（Yuyu Ishimoto etal. Could automated machine-learned MRI grading aid epidemiological studies of lumbar spinal stenosis? Validation within the Wakayama spine study BMC Musculoskeletal Disorder 2020)
そして2022年、本コホートstudyの10年目の追跡調査を完了することができた。
また今後は腰部脊柱管狭窄のみならず、椎間板変性や終板変化といった他の変性因子についてもAI読影にてフォローしていくことをmeetingで話し合っている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

上記に示した論文のごとく申請者の読影方法をAIに学習させ、そのAIの読影が申請者と遜色ないことを示した。コロナ下の中渡英することが出来ずこちらのデータを持ちだすことが出来なかったが、今年になり海外学会にも参加できるようになり、そこでFairbank教授らとmeetingが可能になった。今年以降に渡英することも考慮している。

今後の研究の推進方策

AIに腰部脊柱管狭窄のみならず、椎間板変性・終板変化・骨折・すべりについても人間お読み方を学習させ、かつAIと人間の一致率を確認する。この信頼度が高いものであればわれわれのMRIの10年追跡データをAIに読影させることで脊椎変性疾患の追跡調査を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Association between modic changes, disc degeneration, and pelvic incidence-lumbar lordosis mismatch in a large population based cohort: the Wakayama spine study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Teraguchi M, Hashizume H, Asai Y, Oka H, Nagata K, Ishimoto Y, Iwasaki H, Tsutsui S, Takami M, Tanaka S, Yoshida M, Yoshimura N, Yamada H.
  • 雑誌名: Eur Spine J. 巻: －
  • DOI: 10.1007/s00586-023-07702-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrasonography is an effective tool for the evaluation of traumatic vertebral artery injuries distal to fourth cervical vertebra in the emergency room (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Yuyu、Iwasaki Hiroshi、Sonekatsu Mayumi、Murata Shizumasa、Kozaki Takuhei、Hashizume Hiroshi、Tsutsui Shunji、Takami Masanari、Nagata Keiji、Hira Kazuhiro、Kato Seiya、Yamada Hiroshi
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 24 号: 1 ページ: 314-314
  • DOI: 10.1186/s12891-023-06426-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Is radiographic lumbar spinal stenosis associated with the quality of life?: The Wakayama Spine Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Arita S, Ishimoto Y, Hashizume H, Nagata K, Muraki S, Oka H, Takami M, Tsutsui S, Iwasaki H, Yukawa Y, Akune T, Kawaguchi H, Tanaka S, Nakamura K, Yoshida M, Yoshimura N, Yamada H
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 2 ページ: e0263930-e0263930
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0263930
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Could automated machine-learned MRI grading aid epidemiological studies of lumbar spinal stenosis? Validation within the Wakayama spine study (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Yuyu、Jamaludin Amir、Cooper Cyrus、Walker-Bone Karen、Yamada Hiroshi、Hashizume Hiroshi、Oka Hiroyuki、Tanaka Sakae、Yoshimura Noriko、Yoshida Munehito、Urban Jill、Kadir Timor、Fairbank Jeremy
  • 雑誌名: BMC Musculoskeletal Disorders 巻: 21 号: 1 ページ: 158-158
  • DOI: 10.1186/s12891-020-3164-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] DISC SPACE NARROWING INFLUENCES CLINICAL SYMPTOMS MORE IN WOMEN THAN MEN: THE WAKAYAMA SPINE STUDY (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuyu Ishimoto
  • 学会等名: ISSLS
  • 国際学会