AIプラーク診断を用いた高齢者急性冠症候群治療における出血性イベント最少化戦略

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07793
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 新家 俊郎 昭和大学, 医学部, 教授 (60379419)
• 研究分担者: 森 敬善 昭和大学, 医学部, 講師 (10439474) ; 若林 公平 昭和大学, 医学部, 准教授 (50384524) ; 山本 明和 昭和大学, 医学部, 講師 (60515592)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 動脈硬化 / Artificial intelligence / 光干渉断層映像法 / 脂質異常 / 糖代謝異常 / 炎症

研究実績の概要

日本人の急性冠症候群 (Acute coronary syndrome: ACS)は、発症率は欧米に比し低いものの、その再発率は同等である。二次予防目的で、脂質管理、糖尿病管理、抗血栓療法が行われるが、抗血栓療法に伴って出血イベントを発症すれば予後の悪化につながる。Artificial intelligence (AI) を活用し、冠動脈血栓イベントの予測能が向上すれば、出血高リスク (High bleeding risk: HBR) 患者に対する抗血栓薬の減量は可能と考えられ、高齢化社会における至適治療戦略の確立のため本研究を実施した。現在のところ、冠動脈プラークおよび冠動脈ステント留置部の光干渉断層映像 (Optical coherence tomography: OCT)画像を収集しAI解析を進め、血栓イベント予測指標の構築を行っている。また、同時に、脂質プロファイル、糖代謝プロファイル、炎症/酸化ストレスバイオマーカーを測定し、イベント予測指標を補完する枠組みを構築している。近年、冠動脈ステント留置後の抗血小板療法はより短期化が推奨される現状を鑑み、冠動脈ステント留置部の評価としてAI解析の‘教師‘データとして、ACS患者および安定冠動脈疾患患者において、留置1ヶ月以内のデータを用手解析により作成し論文公表した。また、本年度は、ACSにおいて血栓イベントリスクが高いと考えられるプラーク破綻に関与する脂質マーカーを同定し、論文発表予定である。本データを用いることでAIによるリスク層別化が可能となれば、適切に血栓イベントリスクをコントロールしながら、出血イベント抑制を維持するための重要な指針が得られるものと考える。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初期検討として、冠動脈ステント留置部の慢性期OCT画像100例に対し、AI解析を行い、これまでの用手解析の結果と照合しその診断精度を向上させている。追加の100例に解析を進め、非被覆ストラット、非圧着ストラット検出の正診率が向上し、血栓イベント予測指標として活用可能なレベルに近づいていると言える。初年度は、プラークのOCT画像収集がやや遅延していたが、2022年3月までに、約110例のACS責任病変の解析を終了した。登録症例数を追加し、計200例を解析予定。イベントの予測因子となり得る、プラーク破綻、プラークびらん、石灰化結節、脂質プラークの程度（Lipid index）、石灰化プラークの程度（Calcium index）、コレステロール結晶（Cholesterol crystal）、マクロファージ集積、マイクロチャンネルの同定を、経験豊富な判定者による診断と、AI診断との整合性を検証し、AI診断制度を高めるプロセスを進めている。また、同対象患者において、血清LDL-Cをはじめとする通常診療において血栓イベントリスクを推定するバイオマーカーを計測するとともに、small dense LDL 、HDL特異的コレステロール取込み能 (cholesterol uptake capacity: CUC)、CGMの解析を進めている。

今後の研究の推進方策

前年度に引き続き、AI解析による血栓イベント予測能を向上させるために、十分な登録症例数を得ることを推進する。主研究施設ならびに共同研究施設において撮像されたOCT画像を収集しAI解析を行う。脂質プロファイル、糖代謝プロファイルなどバイオマーカーについても同様に収集するとともに、各種出血リスクスコアなど臨床指標のデータベースを構築し、出血イベント/血栓イベントとの関連因子を統計学的に抽出する。また同時に、脂質代謝、血糖変動と冠動脈プラークの進展、退縮機序の関係を検証するとともに、出血因子、血栓形成因子に関する複合因子の検討を進めることとする。当初の研究計画に従い、登録症例を、臨床的判断に基づく高強度血栓療法群と低強度血栓療法群に群分けし、それぞれの対象患者におけるAI判断による血栓イベントリスクの高低ごとに、実際に発症した血栓イベント、出血イベントとの関連を検討し、精緻な予後予測指標を策定する方針である。

次年度使用額が生じた理由

CUC, small dense LDLなど、脂質、糖代謝、炎症バイオマーカーの計測の進捗がやや遅れており、次年度使用額にて対応させて頂く予定。細目としては、CUCを外注にて測定予定、予算執行額40万円程度を予定。Small dense LDL検査試薬の購入に10万円程度の支出予定。

研究成果

• [雑誌論文] Early Vascular Healing Following Bioresorbable-Polymer Sirolimus-Eluting Stent Placement Compared to That with Durable-Polymer Everolimus-Eluting Stent (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogura Kunihiro, Tsujita Hiroaki, Toshiro Shinke, et al.
  • 雑誌名: International Heart Journal 巻: 62 ページ: 510～519
  • DOI: 10.1536/ihj.20-627
  • 査読あり
• [雑誌論文] The impact of vildagliptin on the daily glucose profile and coronary plaque stability in impaired glucose tolerance patients with coronary artery disease: VOGUE?A multicenter randomized controlled trial (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Hiroyuki、Konishi Akihide、Shinke Toshiro、Otake Hiromasa、Kuroda Masaru、Osue Tsuyoshi、Sawada Takahiro、Takaya Tomofumi、Kawai Hiroya、Hashimoto Naoko、Ohara Takeshi、Hirota Yushi、Sakaguchi Kazuhiko、Omori Takashi、Ogawa Wataru、Hirata Ken-ichi
  • 雑誌名: BMC Cardiovascular Disorders 巻: 21 ページ: E715-E723
  • DOI: 10.1186/s12872-021-01902-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Small Dense Low-Density Lipoprotein Cholesterol: A Residual Risk for Rapid Progression of Non-Culprit Coronary Lesion in Patients with Acute Coronary Syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto Teruo、Koba Shinji, Shinke Toshiro, et al.
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 28 ページ: 1161～1174
  • DOI: 10.5551/jat.60152
• [雑誌論文] Early Vascular Response to Ultrathin Biodegradable Polymer Sirolimus-Eluting Stents for the Treatment of ST-Elevation Myocardial Infarction After Plaque Rupture (2021)
  • 著者名/発表者名: Oishi Yosuke、Tsujita Hiroaki、Shinke Toshiro, et al.
  • 雑誌名: International Heart Journal 巻: 62 ページ: 42～49
  • DOI: 10.1536/ihj.20-458
• [学会発表] Higher Plasma Level of Small Dense Low-Density Lipoprotein Cholesterol in ST-Segment-Elevation Myocardial Infarction Patients With Plaque Rupture (2021)
  • 著者名/発表者名: Taito Arai, Teruo Sekimoto, Hiroyoshi Mori, Rikuo Sakai, Hideaki Tanaka, Ryota Masaki, Yosuke Oishi, Kunihiro Ogura, Kosuke Nomura, Ken Arai, Koshiro Sakai, Hiroaki Tsujita, Seita Kondo, Shigeto Tsukamoto, Shinji Koba, Toshiro Shinke
  • 学会等名: European Society of Cardiology Congress 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Contributions of Dyslipidemia on the Formation of Neoatherosclerosis in Patients under Statin Treatment (2021)
  • 著者名/発表者名: Rikuo Sakai, Teruo Sekimoto, Taito Arai, Hideaki Tanaka, Yosuke Oishi, Kunihiro Ogura, Ken Arai, Ryota Masaki, Kosuke Nomura, Ryota Kosaki, Koshiro Sakai, Hiroaki Tsujita, Seita Kondo, Shigeto Tsukamoto, Hiroyoshi Mori, Hidenari Matsumoto, Shinji Koba, Toshiro Shinke
  • 学会等名: European Society of Cardiology Congress 2021
  • 国際学会