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2022 年度 実績報告書

AI(Radiomics)を用いた整形外科疾患の機能予後予測

研究課題

研究課題/領域番号 20K18052
研究機関千葉大学

研究代表者

牧 聡  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (00771982)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード人工知能 / 脊髄損傷 / 頚椎症性脊髄症 / 大腿骨近位部骨折 / 転移性脊椎腫瘍
研究実績の概要

①脊髄損傷:Radiomicsを用いて受傷直後のMRIから頚髄損傷の機能予後を予測した。収集したMRI画像を学習用と検証用に分けて1ヶ月後の麻痺重症度を予測させ、実際との一致率を調査した。検証したMRI画像のうち、88%がグレード1つの誤差内でAISを予測できた。結果を論文(Okimatsu, Maki et al. J ClinNeurosci 2022)で報告した。
②頚部脊髄症:術前に撮影したMRIから1年後の神経症状の予後の推測をある程度の正確度で行うことに成功した。精度向上のためにデータを追加して学習中である。画像の研究とは別に機械学習で頚椎後縦靭帯骨化症の手術成績を予測することに成功した。結果を論文(Maki et al. Spine 2021)で報告した。
③大腿骨近位部骨折:股関節単純X線正面像および側面像を用いて、CNNによる大腿骨近位部骨折の診断能を評価することを目的としCNNと整形外科医4名の診断能を比較した。CNNは整形外科専門医と同等かそれ以上の精度で大腿骨近位部骨折の診断が可能であった。結果を論文(Yamada Y, Maki S,et al. Acta Orthop2020)で報告した。
④転移性脊椎腫瘍(癌の背骨への転移): CNNを用いてMRI画像による転移性脊椎腫瘍と骨粗鬆症性椎体骨折の鑑別を行うことを目的とした。。MRI画像を用いた転移性脊椎腫瘍と骨粗鬆症性椎体骨折の鑑別において、CNN分類器の診断能は良好であり、鑑別の一助となることが示唆された。結果を論文(Yoda, Maki et al.Spine 2021)で報告した。
また計画以外の整形外科疾患とAIの研究については以下の通り報告した。頚椎後縦靭帯骨化症のレントゲンを用いたAIによる診断(Miura, Maki et al Sci Rep 2021)、橈骨遠位端骨折のレントゲンを用いたAIによる診断(Suzuki, Maki et al. J Digit Imaging 2021)、脊髄腫瘍のMRIを用いたAIによる診断(Maki et al. Spine 2020)

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Deep learning-based prediction model for postoperative complications of cervical posterior longitudinal ligament ossification2023

    • 著者名/発表者名
      Ito S, Nakashima H, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S et al.
    • 雑誌名

      Eur Spine J

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00586-023-07562-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differentiating Magnetic Resonance Images of Pyogenic Spondylitis and Spinal Modic Change Using a Convolutional Neural Network2023

    • 著者名/発表者名
      Mukaihata T, Maki S, Eguchi Y, Geundong K, Shoda J, Yokota H, Orita S, Shiga Y, Inage K, Furuya T, Ohtori S.
    • 雑誌名

      Spine (Phila Pa 1976)

      巻: 48(4) ページ: 288-294

    • DOI

      10.1097/BRS.0000000000004532.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep learning-based prediction model for postoperative complications of cervical posterior longitudinal ligament ossification2023

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, Suda K, Maki S, Koda M, Matsumoto Harmon S, Komatsu M, Ota M, Ushirozako H, Minami A, Takahata M, Iwasaki N, Takahashi H, Yamazaki M.
    • 雑誌名

      J Clin Neurosci

      巻: 107 ページ: 150-156

    • DOI

      10.1016/j.jocn.2022.11.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic resonance image segmentation of the compressed spinal cord in patients with degenerative cervical myelopathy using convolutional neural networks2023

    • 著者名/発表者名
      Nozawa K, Maki S, Furuya T, Okimatsu S, Inoue T, Yunde A, Miura M, Shiratani Y, Shiga Y, Inage K, Eguchi Y, Ohtori S, Orita S.
    • 雑誌名

      Int J Comput Assist Radiol Surg

      巻: 18(1) ページ: 45-54

    • DOI

      10.1007/s11548-022-02783-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated fracture screening using an object detection algorithm on whole-body trauma computed tomography2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue T, Maki S, Furuya T, Mikami Y, Mizutani M, Takada I, Okimatsu S, Yunde A, Miura M, Shiratani Y, Nagashima Y, Maruyama J, Shiga Y, Inage K, Orita S, Eguchi Y, Ohtori S.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 12(1) ページ: 16549

    • DOI

      10.1038/s41598-022-20996-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated detection of anterior cruciate ligament tears using a deep convolutional neural network2022

    • 著者名/発表者名
      Minamoto Y, Akagi R, Maki S, Shiko Y, Tozawa R, Kimura S, Yamaguchi S, Kawasaki Y, Ohtori S, Sasho T.
    • 雑誌名

      BMC Musculoskelet Disord

      巻: 23(1) ページ: 577

    • DOI

      10.1186/s12891-022-05524-1.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determining the short-term neurological prognosis for acute cervical spinal cord injury using machine learning2022

    • 著者名/発表者名
      Okimatsu S, Maki S, Furuya T, Fujiyoshi T, Kitamura M, Inada T, Aramomi M, Yamauchi T, Miyamoto T, Inoue T, Yunde A, Miura M, Shiga Y, Inage K, Orita S, Eguchi Y, Ohtori S.
    • 雑誌名

      J Clin Neurosci

      巻: 96 ページ: 74-79

    • DOI

      10.1016/j.jocn.2021.11.037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated Differentiation Between Osteoporotic Vertebral Fracture and Malignant Vertebral Fracture on MRI Using a Deep Convolutional Neural Network2022

    • 著者名/発表者名
      Yoda T, Maki S, Furuya T, Yokota H, Matsumoto K, Takaoka H, Miyamoto T, Okimatsu S, Shiga Y, Inage K, Orita S, Eguchi Y, Yamashita T, Masuda Y, Uno T, Ohtori S.
    • 雑誌名

      Spine (Phila Pa 1976)

      巻: 47(8) ページ: E347-E352

    • DOI

      10.1097/BRS.0000000000004307

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detecting Distal Radial Fractures from Wrist Radiographs Using a Deep Convolutional Neural Network with an Accuracy Comparable to Hand Orthopedic Surgeons2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T, Maki S, Yamazaki T, Wakita H, Toguchi Y, Horii M, Yamauchi T, Kawamura K, Aramomi M, Sugiyama H, Matsuura Y, Yamashita T, Orita S, Ohtori S.
    • 雑誌名

      J Digit Imaging

      巻: 35(1) ページ: 39-46

    • DOI

      10.1007/s10278-021-00519-1

    • 査読あり
  • [学会発表] Machine learning approach in predicting clinically significant improvements after surgery in patients with cervical ossification of the posterior longitudinal ligament2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Maki, Toshitaka Yoshii, Takeo Furuya, Satoru Egawa, Kenichiro Sakai, Takashi Hirai, Keiichi Katsumi, Atsushi Kimura, Shiro Imagama, Masao Koda, Katsushi Takeshita, Morio Matsumoto, Masashi Yamazaki, Atsushi Okawa
    • 学会等名
      12th Annual Meeting and 2022 Instructuinal Course of Cervical Spine Research Society Asia Pacific Section
    • 国際学会
  • [学会発表] Diagnosis and prognostication of spinal pathologies using artificial intelligence.2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Maki, Takeo Furuya, Takaki Inoue, Atsushi Yunde, Masataka Miura, Yuki Shiratani, Yuki Nagashima, Juntaro Maruyama, Yasuhiro Shiga, Kazuhide Inage, Yawara Eguchi, Sumihisa Orita, Seiji Ohtori
    • 学会等名
      2022 Combined Meeting of SMISS-AP and International MISt Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Machine Learning Model Predicting Ambulation in Patients With Spinal Cord Injury Based on Data From 3196 Cases.2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Maki, Takeo Furuya, Takaki Inoue, Atsushi Yunde, Masataka Miura, Yuki Shiratani, Yuki Nagashima, Juntaro Maruyama, Seiji Ohtori
    • 学会等名
      50th CSRS 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本リハビリテーション・データベース3196例のデータに基づく機械学習を用いた脊髄損傷患者の歩行能獲得予測モデル2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡,古矢丈雄,沖松翔,井上嵩基,弓手惇史,三浦正敬,白谷悠貴,永嶌優樹,丸山準太郎,志賀康浩,稲毛一秀,江口和,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第51回日本脊椎脊髄病学会学術集会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像から疑似STIR像の生成2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,沖松翔,井上嵩基,三浦正敬,白谷悠貴,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第51回日本脊椎脊髄病学会学術集会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像からSTIR像への変換2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,沖松翔,井上嵩基,三浦正敬,金勤東,白谷悠貴,江口和,折田純久,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
  • [学会発表] 日本リハビリテーション・データベース3196例のデータに基づく機械学習を用いた脊髄損傷患者の歩行能獲得予測モデル2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡,古矢丈雄,沖松翔,井上嵩基,弓手惇史,三浦正敬,白谷悠貴,稲毛一秀,江口和,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
  • [学会発表] 機械学習を用いた日本リハビリテーション・データベースの1877例に基づく大腿骨近位部骨折患者の歩行能獲得予測モデルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      高山泰享,牧聡,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
  • [学会発表] MRI画像による深層学習を用いた転移性脊椎腫瘍と骨粗鬆症性椎体骨折の鑑別2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡,依田隆史,古矢丈雄,高岡宏光,宮本卓弥,沖松翔,志賀康浩,稲毛一秀,江口和,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工知能による物体検出を用いた外傷患者の体幹部CTにおける骨折スクリーニング2022

    • 著者名/発表者名
      井上嵩基,牧聡,弓手惇史,沖松翔,三浦正敬,白谷悠貴,折田純久,江口和,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像から疑似STIR像の生成2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,井上嵩基
    • 学会等名
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [学会発表] 頚部脊髄症患者MRI の脊髄セグメンテーション手法の確立と臨床症状との関連2022

    • 著者名/発表者名
      野澤京平,牧聡,井上嵩基,弓手惇史,折田純久
    • 学会等名
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [学会発表] 日本リハビリテーション・データベース3196例のデータに基づく機械学習を用いた脊髄2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡,井上嵩基,弓手惇史
    • 学会等名
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [学会発表] 物体検出を用いた外傷患者の体幹部CT における骨折スクリーニング2022

    • 著者名/発表者名
      井上嵩基,牧聡,弓手惇史
    • 学会等名
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [学会発表] OLIF51術中支援を目的とした術中補助内視鏡下総腸骨静脈セグメンテーションモデルおよび物体検出モデルの確立2022

    • 著者名/発表者名
      上田玲央斗,野澤京平,牧聡,大鳥精司,折田純久
    • 学会等名
      第4回日本メディカルAI学会学術集会
  • [学会発表] 人工知能を用いた脊椎脊髄疾患の診断と機能予後予測2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡 他
    • 学会等名
      第29回日本脊椎・脊髄神経手術手技学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 日本リハビリテーション・データベース3196例のデータに基づく機械学習を用いた脊髄損傷患者の歩行能獲得予測モデル2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡 古矢丈雄,沖松翔,井上嵩基,弓手惇史,三浦正敬,白谷悠貴,稲毛一秀,江口和,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 深層学習に基づいた良性脂肪腫と異形脂肪腫様腫瘍の鑑別2022

    • 著者名/発表者名
      鴨田博人,牧聡,米本司,木下英幸,萩原洋子,植田暢,武田昂典,塚西敏則,石井猛,大鳥精司
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] 人工知能による物体検出を用いた外傷患者の体幹部CTにおける骨折スクリーニング2022

    • 著者名/発表者名
      井上嵩基,牧聡,沖松翔,弓手惇史,三浦正敬,白谷悠貴,稲毛一秀,江口和,折田純久,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] 人工知能を用いたModic 変性と化膿性脊椎炎の鑑別2022

    • 著者名/発表者名
      向畑智仁,牧聡,江口和,金勤東,正田純平,折田純久,志賀康浩,稲毛一秀,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] AI を用いた頚髄損傷術後予後予測モデルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      清水知明,牧聡,須田浩太,松本聡子,小松幹,太田昌博,三浪明男,高畑雅彦,岩崎倫政,國府田正雄,山崎正志
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像からSTIR像への変換2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,沖松翔,井上嵩基,三浦正敬,白谷悠貴,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] 人工知能を用いたMRIによる化膿性脊椎炎とModic変性の鑑別2022

    • 著者名/発表者名
      向畑智仁,牧聡,江口和,金勤東,正田純平,折田純久,志賀康浩,稲毛一秀,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第30回日本腰痛学会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像からSTIR像への変換2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,井上嵩基,三浦正敬,古矢丈雄,大鳥梢司
    • 学会等名
      第57回日本脊髄障害医学会
  • [学会発表] 人工知能を用いたMRIによる化膿性脊椎炎とModic変性の鑑別2022

    • 著者名/発表者名
      向畑智仁,牧聡,江口和,金勤東,折田純久,志賀康浩,稲毛一秀,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第31回日本脊椎インストゥルメンテーション学会
  • [学会発表] 日本リハビリテーション・データベースに基づく機械学習を用いた脊髄損傷患者の歩行能獲得予測モデル2022

    • 著者名/発表者名
      牧聡,古矢丈雄,井上嵩基,弓手惇史,三浦正敬,白谷悠貴,永嶌優樹,丸山隼太郎,江口和,折田純久,大鳥精司
    • 学会等名
      第31回日本脊椎インストゥルメンテーション学会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRI T2強調像からSTIR像への変換2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史,牧聡,井上嵩基,三浦正敬,白谷悠貴,永嶌優樹,丸山隼太郎,江口和,折田純久,古矢丈雄,大鳥精司
    • 学会等名
      第31回日本脊椎インストゥルメンテーション学会
  • [学会発表] 人工知能を用いた外傷患者体幹CTにおける骨折スクリーニング2022

    • 著者名/発表者名
      井上嵩基
    • 学会等名
      第1468回千葉医学会整形外科例会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による脊髄腫瘍のMRI単純画像から疑似造影画像の生成2022

    • 著者名/発表者名
      丸山隼太郎
    • 学会等名
      第1468回千葉医学会整形外科例会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワーク(GAN)による頚椎頚髄損傷のMRIT2強調像からSTIR像への変換2022

    • 著者名/発表者名
      弓手惇史
    • 学会等名
      第1468回千葉医学会整形外科例会

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公開日: 2023-12-25  

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