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Visual field prediction with variational Bayesian model with Variational Autoencoder in glaucoma and retinitis pigmentosa

研究課題

研究課題/領域番号 20K09784
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56060:眼科学関連
研究機関聖隷クリストファー大学

研究代表者

朝岡 亮  聖隷クリストファー大学, 看護学研究科, 臨床教授 (00362202)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード緑内障 / 網膜色素変性症 / Variational autoencoder / 視野 / 光干渉断層計 / 変分オートエンコーダー
研究開始時の研究の概要

深層学習法の一種法であるVariational Autoencoderにより、緑内障患者および網膜色素変性症患者の視野を再構成することで測定ノイズを省き(ノイズフィルター)、視野感度をより正しく評価すること。この方法により得られる視野感度を用いて視野進行をより正しく解析すること。この方法と、応募者らの構築した変分近似ベイズ線形回帰と組み合わせて、より正しい視野進行速度評価を行う事。

研究実績の概要

視野の病期とクリニカルトライアルにおける必要サンプル数に関するシミュレーション解析を行った。シミュレーションに用いた元データは早期、中期、後期の各々の病期群のtest-retest緑内障視野データ(各231、204,226眼)である。このデータを用いて95%が-0.5~-1.0 dB/年(平均-0.75 dB/年)で進行する2年間の視野シリーズを1000シリーズ、シミュレーション作成した。結果、治療介入(治療効果量50%を仮定)の前後で視野進行速度を比較するスタディデザインの場合、中期例においては、80%の症例において治療前後の視野進行速度に有意な差(有意水準5%)を認めるのに必要なサンプルサイズは70眼であった。一方早期例では30眼で同様の結果が得られ、逆に後期例ではより多くのサンプル数が必要であった。また、各症例について両眼エントリーして線形混合モデルにより解析すると必要サンプル数の減少を期待できることが分かった。これらの傾向は①介入治療の効果量を40%や30%にした場合や、②治療群と対照群の二群でのトライアルを仮定した場合、③95%が0~-0.5 dB/年(平均-0.25 dB/年)での進行を仮定したシミューレション解析でも全く同様であった。本研究の結果により緑内障におけるクリニカルトライアルのサンプル計算を行う際には病期についても注意を払う必要があることが分かった。実際には病期によって治療効果量も異なる可能性があり、これらを総合的に考える必要があることが分かった。さらにVariational Autoencoderを用いた医者ノイズのフィルタリングを組み合わせることで更なる改善が得られる可能性があり、今後検討そ進めていく予定である。また298例298眼の網膜色素変性症眼のデータを用いた検討でも全く同じような結果が得られた。

現在までの達成度
現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

コロナ禍の影響でデータ収集が遅れた影響で最終解析に若干の遅れが出ているが、鋭意回復中である。

今後の研究の推進方策

変分近似ベイズ線形化回帰を用いた視野進行予測を用いた視野計測アルゴリズムを構築した。本法の緑内障眼での有用性を検証予定である。

報告書

(5件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Short-term Assessment of Glaucoma Progression in Clinical Trials Using Trend-Based Visual Field Progression Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Asaoka R, Nakamura M, Tanito M, Fujino Y, Obana A, Mizoue S, Mori K, Suzuki K,Yamashita T, Hirasawa K, Shoji N, Murata H
    • 雑誌名

      Ophthalmol Sci

      巻: 19 号: 2 ページ: 100656-100656

    • DOI

      10.1016/j.xops.2024.100656

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel approach to predict glaucomatous impairment in the central 10 degrees visual field, excluding the effect of cataract2024

    • 著者名/発表者名
      Tomita R, Asaoka R, Hirasawa K, Fujino Y, Omura T, Inatomi T, Obana A, Nishiguchi KM Tanito M
    • 雑誌名

      Trans Vis Sci Technol

      巻: 13 号: 10 ページ: 35-35

    • DOI

      10.1167/tvst.13.10.35

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of visual field progression in glaucoma: existing methods and artificial intelligence2023

    • 著者名/発表者名
      Asaoka R, Murata H
    • 雑誌名

      Jpn J Ophthalmol

      巻: 67(5) 号: 5 ページ: 546-559

    • DOI

      10.1007/s10384-023-01009-3

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparing the structure-function relationship between the visual fields measured with variational Bayes linear regression and SITA standard2023

    • 著者名/発表者名
      Asaoka R, Murata H, Fujino Y, Aoki S, Hirasawa K, Shoji N.
    • 雑誌名

      PlosOne

      巻: 18(3) 号: 3 ページ: 0282638-0282638

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0282638

    • 関連する報告書
      2023 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] Validating the usefulness of sectorwise regression of visual field in the central 10°2021

    • 著者名/発表者名
      Omoto Takashi、Murata Hiroshi、Fujino Yuri、Matsuura Masato、Yamashita Takehiro、Miki Atsuya、Ikeda Yoko、Mori Kazuhiko、Tanito Masaki、Asaoka Ryo
    • 雑誌名

      British Journal of Ophthalmology

      巻: - 号: 4 ページ: 497-501

    • DOI

      10.1136/bjophthalmol-2020-317391

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparing the usefulness of a new algorithm to measure visual field using the variational Bayes linear regression in glaucoma patients, in comparison to the Swedish interactive thresholding algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      Murata Hiroshi、Asaoka Ryo、Fujino Yuri、Matsuura Masato、Hirasawa Kazunori、Shimada Satoshi、Shoji Nobuyuki
    • 雑誌名

      British Journal of Ophthalmology

      巻: - 号: 5 ページ: 2020-318304

    • DOI

      10.1136/bjophthalmol-2020-318304

    • 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] Improving structure-function relationship in glaucomatous visual fields by using a Deep Learning-based noise reduction approach2020

    • 著者名/発表者名
      Asaoka R, Murata H, Matsuura M, Fujino Y, Yanagisawa M, Yamashita T.
    • 雑誌名

      Ophthalmology Glaucoma

      巻: ** 号: 3 ページ: 210-217

    • DOI

      10.1016/j.ogla.2020.01.001

    • 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] The usefulness of the Deep Learning method of variational autoencoder to reduce measurement noise in glaucomatous visual fields2020

    • 著者名/発表者名
      Asaoka R, Murata H, Asano S, Matsuura M, Fujino Y, Miki A, Tanito M, Mizoue S, Mori K, Suzuki K, Yamashita T, Kashiwagi K, Shoji N.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 12 号: 1 ページ: 7893-7893

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64869-6

    • 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
  • [学会発表] 緑内障視野進行予測を用いた視野測定アルゴリズムの構築2024

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      第35回日本緑内障学会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparing variational Bayesian linear regression models with SITA standard in 10-2 test programs2024

    • 著者名/発表者名
      Fujino Y, Hirasawa K, Komori R, Sanada Y, Murata H, Shoji N, Inatani M, Asaoka R
    • 学会等名
      25th Imaging and Perimetry Society meeting
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of future visual field sensitivity with a gradient boosting machine using visual field and optical coherence tomography measured in the United Kingdom Glaucoma Treatment Study2024

    • 著者名/発表者名
      Hirasawa K, Murata H, Garway-Heath DF, Asaoka R.
    • 学会等名
      25th Imaging and Perimetry Society meeting
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel approach to predict glaucomatous impairment in the central 10 degree visual field in eyes with glaucoma and cataract.2024

    • 著者名/発表者名
      Tomita R, Asaoka R, Hirasawa K, Fujino Y, Omura T, Inatomi T, Obana A, Nishiguchi KM, Tanito M
    • 学会等名
      25th Imaging and Perimetry Society meeting
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 10-2プログラムにおけるsmart StrategyとSITA-Standardの比較2024

    • 著者名/発表者名
      平澤一法、永山朱理、和田拓磨、庄司信行、村田博史、朝岡亮
    • 学会等名
      第128回日本眼科学会総会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of AI in VF Progression in Glaucoma2024

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      第39回Asia Pacific Academy of Ophthalmology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How to Improve the Structure-Function Relationship in Glaucoma?2024

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      第39回Asia Pacific Academy of Ophthalmology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] OCT imaging artifacts and abnormalities due to non-glaucomatous diseases, Imaging in Glaucoma: from Basics to Advanced2023

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      World Glaucoma Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シンポジウム 緑内障視野-検査と評価の最新アップデート-2022

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      第33回日本緑内障学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シンポジウム 緑内障とAI2021

    • 著者名/発表者名
      朝岡亮
    • 学会等名
      第75回日本臨床眼科学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 視野とAI技術2020

    • 著者名/発表者名
      Asaoka Ryo
    • 学会等名
      第9回日本視野画像学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Corneal biomechanicsと緑内障2020

    • 著者名/発表者名
      Asaoka Ryo
    • 学会等名
      日本眼科手術学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-12-26  

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