重喫煙者の低線量CT画像による肺気腫の長期にわたる進展評価と関与する遺伝子の同定

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12784
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 鈴木 秀宣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50546710)
• 研究分担者: 仁木 登 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 名誉教授 (80116847) [辞退] ; 河田 佳樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70274264) ; 井本 逸勢 愛知県がんセンター(研究所), 分子遺伝学分野, 副所長兼分野長 (30258610) ; 楠本 昌彦 国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 科長 (90252767) ; 中野 恭幸 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (00362377)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 慢性閉塞性肺疾患 / 長期経年低線量CT画像 / 遺伝子

研究実績の概要

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は世界の死因第3位で、その死亡数は323万人である。COPDの発症感受性遺伝子の候補が同定されつつある。本研究課題は世界に類のない重喫煙者の長期の経年低線量CT画像・臨床情報データベースを用いて気腫性病変の長期にわたる進展を定量的に評価する手法を開発し、気腫性病変の高進展リスク群を層別化する。これらを用いてCOPD関連SNP候補の中から気腫性病変の進展に関与するSNP群を同定する。このSNP群を活用して超早期肺気腫の検診を可能にする。研究項目は(1)長期の経年低線量CT画像・臨床・SNP情報データベースの構築、(2)長期経年低線量CT画像・臨床情報を用いた気腫性病変の高進展リスク群の層別化、(3)気腫性病変の進展に関与するSNP群の同定である。本年度は以下の研究を実施した。(研究項目1)10種類のCOPD・肺がん関連SNPをタイピングし、SNPデータベースを20種類に拡張した。(研究項目2)CT画像の3次元畳み込み深層学習による肺葉のセグメンテーション法を開発し、肺葉の自動分割を可能にした。肺葉別の肺気腫の画像特徴を計測し、喫煙情報・SNP情報・画像特徴からなる多次元空間を統計解析して肺気腫の進展に関与する因子を同定した。(研究項目3)CT画像・喫煙・遺伝子情報を用いて肺気腫の高進展リスク群が推定できる可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization and unsupervised clustering of emphysema progression using t-SNE analysis of longitudinal CT images and SNPs (2022)
  • 著者名/発表者名: Hidenobu Suzuki、Mikio Matsuhiro、Yoshiki Kawata、Issei Imoto、Yasutaka Nakano、Masahiko Kusumoto、Masahiro Kaneko、Noboru Niki
  • 雑誌名: Medical Imaging 2022: Computer-Aided Diagnosis 巻: 12033 ページ: 120331H
  • DOI: 10.1117/12.2609296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Segmentation of aorta and main pulmonary artery of non-contrast CT images using U-Net for chronic thromboembolic pulmonary hypertension: evaluation of robustness to contacts with blood vessels (2022)
  • 著者名/発表者名: Hidenobu Suzuki、Mikio Matsuhiro、Yoshiki Kawata、Toshihiko Sugiura、Nobuhiro Tanabe、Masahiko Kusumoto、Masahiro Kaneko、Noboru Niki
  • 雑誌名: Medical Imaging 2022: Computer-Aided Diagnosis 巻: 12033 ページ: 1203325
  • DOI: 10.1117/12.2612705
  • 査読あり
• [学会発表] 3D U-Netを用いた非造影CT画像の縦隔内血管のセグメンテーション (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀宣、松廣幹雄、河田佳樹、杉浦寿彦、田邉信宏、松元祐司、土田敬明、楠本昌彦、金子昌弘、仁木登
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [図書] Cancer Diagnosis and Prognosis Assistance Based on MCA, in "Multidisciplinary Computational Anatomy" (2021)
  • 著者名/発表者名: Noboru Niki, Yoshiki Kawata, Hidenobu Suzuki, Mikio Matsuhiro, Kurumi Saito
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Springer Singapore