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人工知能を用いた画像解析による確実な治療選択に向けた超音波気管支鏡検査法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 22K15698
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分52010:内科学一般関連
研究機関産業医科大学 (2023)
国立研究開発法人国立がん研究センター (2022)

研究代表者

内村 圭吾  産業医科大学, 医学部, 非常勤医師 (00822553)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード気管支鏡 / 超音波気管支鏡 / EBUS / 肺癌 / AI / 次世代シークエンサー / 人工知能
研究開始時の研究の概要

呼吸器疾患の肺門・縦隔病変の診断には、リアルタイムに超音波下に病変を確認しながら針穿刺を行う、超音波気管支鏡ガイド下針生検(EBUS-TBNA)が広く使用されている。現在、人工知能による画像解析の研究が盛んであるが、EBUS-TBNA検査時の超音波画像を用いた報告はほとんどない。近年、肺癌に対する分子標的薬の標的遺伝子検索のために次世代シークエンサーが汎用されているが、気管支鏡の微少検体では解析できないことも多い。我々の本研究は、治療に結び付くEBUS-TBNA手技の確立を目的とする。

研究実績の概要

呼吸器疾患の肺門・縦隔病変の診断には、リアルタイムに超音波下に病変を確認しながら針穿刺を行う、超音波気管支鏡ガイド下針生検(EBUS-TBNA)が広く使用されている。肺癌に対する分子標的薬の標的遺伝子検索のために次世代シークエンサーが汎用されるが、気管支鏡の微少検体では解析できないことも多く、以下の検討から治療に結び付くEBUS-TBNA手技の確立を目的とする研究である。(1)EBUS-TBNAにおける人工知能を用いた肺門・縦隔病変の超音波画像・動画の解析(2)EBUS-TBNAで得られた検体の次世代シークエンサー解析成功に寄与する因子の探索。
既にカルテを用いた後ろ向き研究に関しては、当院倫理委員会に申請し、承認を得ている。まず人工知能を用いる前に、当院において2019年1月~12月にEBUS-TBNAを施行した患者のリンパ節の超音波所見(3モード)を評価し、リンパ節毎の最終診断と比較した。各超音波所見の感度、特異度、陽性/陰性的中率、正診率を算出し、多変量解析を用いて悪性リンパ節の独立した予測因子を同定し、スコアリングシステムを構築した。すると、超音波所見のうち、不均一エコー/門構造の欠如は感度が高く(93.1%/89.1%)、凝固壊死/青色ELSTは特異度が高く(97.7%/89.0%)、不均一エコーが最も正診率が高かった(87.2%)。単変量解析では、形状以外の超音波所見は全て有意に良悪性を予測でき、多変量解析では、大きさ(短径>1cm)、不均一エコー、門構造の欠如、凝固壊死、青色ELSTが悪性リンパ節の独立した予測因子であった。これらの所見の有無で0-5点にスコアリングし、カットオフ値を3点とすると、感度は77.9%、特異度は91.8%、ROC曲線下面積は0.894を示し、Bモードのみと比較し有意に高かった(p<0.01)事を原著論文として報告した。

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

治療に結び付くEBUS-TBNA手技の確立を目的とする研究であり、(1)EBUS-TBNAにおける人工知能を用いた肺門・縦隔病変の超音波画像・動画の解析(2)EBUS-TBNAで得られた検体の次世代シークエンサー解析成功に寄与する因子の探索を行う予定である。(1)に関しては、検査中に撮影されている動画・画像の解析を行う予定であったが、保存されている超音波画像において、撮影条件が患者によって異なることが判明し、同じ評価軸で超音波画像を撮影する必要が出てきたため、現在は情報を収集中である。(2)に関しては気管支鏡検体をNGSへ提出するかどうかは病理医の判断が大きく、不適切な検体はNGSへ提出されない
(バイアスがかかる)ため、どのように気管支鏡検体でのNGS成功・不成功を評価するか検討している段階である。

今後の研究の推進方策

(1)引き続きEBUS-TBNA症例の超音波画像・動画の蓄積と解析をすすめ、学会発表・論文投稿を行う予定である。
(2)現時点では、PCRbaseの新たな肺癌遺伝子のマルチプレックス検査が上市し、NGSよりも本邦で広く使用されつつある。NGS成功・不成功をどのように判定するのか、また、NGSだけではなく、マルチプレックス検査全体の成功率を評価するなど、新たな評価軸にて研究することを模索している。
(1)、(2)のどちらにおいても、実臨床における症例の蓄積を続けていく方針である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Kimura&apos;s Disease Diagnosed with Pleural Tumor2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Uchimura, Tatsuya Imabayashi, Yuji Matsumoto, Takaaki Tsuchida
    • 雑誌名

      Internal Medicine

      巻: 62 号: 5 ページ: 805-806

    • DOI

      10.2169/internalmedicine.0129-22

    • ISSN
      0918-2918, 1349-7235
    • 年月日
      2023-03-01
    • 関連する報告書
      2022 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] Mucoepidermoid carcinoma cured by a combination of high-frequency snare and photodynamic therapy: A case report2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Tamura, Keigo Uchimura, Hideaki Furuse, Tatsuya Imabayashi, Yuji Matsumoto, Takaaki Tsuchida
    • 雑誌名

      Thoracic Cancer

      巻: 14 号: 14 ページ: 1306-10

    • DOI

      10.1111/1759-7714.14861

    • 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] Predicting Malignant Lymph Nodes Using a Novel Scoring System Based on Multi-Endobronchial Ultrasound Features2022

    • 著者名/発表者名
      Momoko Morishita, Keigo Uchimura, Hideaki Furuse, Tatsuya Imabayashi, Takaaki Tsuchida, Yuji Matsumoto
    • 雑誌名

      Cancers (Basel)

      巻: 14 号: 21 ページ: 5355-5355

    • DOI

      10.3390/cancers14215355

    • 関連する報告書
      2022 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] Airway stenosis complicated by endobronchial ultrasound-guided tissue acquisition: A case report2022

    • 著者名/発表者名
      Keigo Uchimura, Hideaki Furuse, Tatsuya Imabayashi, Yuji Matsumoto, Takaaki Tsuchida.
    • 雑誌名

      Thoracic Cancer

      巻: 13 号: 18 ページ: 2659-63

    • DOI

      10.1111/1759-7714.14600

    • 関連する報告書
      2022 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] Esophageal submucosal tumor diagnosed with EBUS-guided transbronchial mediastinal cryobiopsy: A case report2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishiguro, Keigo Uchimura, Hideaki Furuse, Tatsuya Imabayashi, Yuji Matsumoto, Shun-Ichi Watanabe, Takaaki Tsuchida.
    • 雑誌名

      Thoracic Cancer

      巻: 13 号: 21 ページ: 3068-72

    • DOI

      10.1111/1759-7714.14650

    • 関連する報告書
      2022 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] Clinical Utility of Rapid On-Site Evaluation of Touch Imprint Cytology during Cryobiopsy for Peripheral Pulmonary Lesions2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Muto, Keigo Uchimura, Tatsuya Imabayashi, Yuji Matsumoto, Hideaki Furuse, Takaaki Tsuchida.
    • 雑誌名

      Cancers (Basel)

      巻: 14 号: 18 ページ: 4493-4493

    • DOI

      10.3390/cancers14184493

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 超音波気管支鏡の各モードでの超音波所見を組み合わせたリンパ節スコアリングシステムの構築2023

    • 著者名/発表者名
      森下桃子,内村圭吾,古瀬秀明,今林達哉,土田敬明,松元祐司
    • 学会等名
      第46回日本呼吸器内視鏡学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波気管支鏡ガイド下クライオ生検により診断し得た食道粘膜下腫瘍の一例2023

    • 著者名/発表者名
      石黒勇輝,内村圭吾,古瀬秀明,今林達哉,松元祐司,渡辺俊一,土田敬明
    • 学会等名
      第46回日本呼吸器内視鏡学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 縦隔リンパ節への超音波気管支鏡ガイド下の組織採取後に気道狭窄をきたした一例2023

    • 著者名/発表者名
      内村圭吾,古瀬秀明,今林達哉,松元祐司,土田敬明
    • 学会等名
      第46回日本呼吸器内視鏡学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 縦隔リンパ節への超音波気管支鏡ガイド下の組織採取後に気道狭窄をきたした一例2023

    • 著者名/発表者名
      内村圭吾、古瀬秀明、今林達哉、松元祐司、土田敬明
    • 学会等名
      第46回日本呼吸器内視鏡学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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