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2021 年度 実施状況報告書

胸部単純X線画像を用いた肺年齢推定によるCOPDの早期検出および患者介入の実現

研究課題

研究課題/領域番号 21K21265
研究機関新潟医療福祉大学

研究代表者

笠井 聡  新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (60842713)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード胸部単純X線画像 / AI / Deep Learning / 年齢推定
研究実績の概要

2019年4月~2019年12月までに協力施設で撮影された計367,636症例の胸部単純X線画像の収集を完了。あわせて、約10,800例の呼吸機能データを取得。初期のデータベースが完成した。
肺年齢の推定の前に、上記のデータベースの症例のうち、施設内の立位専用台で撮影された胸部単純X線画像106,519症例(データベース1)を使用して、胸部単純X線画像から実年齢を推定するDeep Learning(DL)を構築した。DL学習用74,563症例、評価用31,956症例に分類し、学習用症例に対し、6層のコンボリューション層および5層の全結合層によるDeep Convolutional Neural Network(DCNN)を構築したところ、AIによって推定された年齢と実年齢の相関が、r=0.925(p<0.001)となることが確認できており、高い相関を得ることができた。また、この結果をパブリックデータベース(ChestXray8)のNo Findingsにカテゴライズされる60,361症例(データベース2)を用いて評価したところ、相関がr=0.536まで劣化した。これは、主に、上記2つのデータベースが、画質が管理された立位専用装置のみのデータベースとポータブル撮影を含むデータベースという画質の違いが大きいと考えられる。この結果に対し、データベース1で学習したデータを用いた転移学習を行うことにより、データベース2の実年齢とAIによって推定された年齢がr=0.842まで改善することを確認した。この結果は、第78回日本放射線技術学会総会学術大会(2022年4月14~17日)にて報告を完了した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

データベースの構築は予定通り進んでいる。
胸部単純X線画像から肺年齢を推定するAIを構築する前段として、胸部単純X線画像から実年齢を推定するAIを開発し、当初の予定通り、AIによって高い相関が得られることが確認できている。

今後の研究の推進方策

今回開発した胸部単純X線画像から実年齢を推定するAIをベースに肺年齢を推定するAIの開発に着手する。AIによって推定する肺年齢を算出する元となる呼吸機能データが約10,800例と、当初の想定より若干、症例数が少なくなっており、前年度のデータを含め、収集することでデータ数を確保する予定である。

次年度使用額が生じた理由

コロナ情勢もあり、共同研究先でのデータ収集、打ち合わせ計画、および、学会発表に若干の遅れがあるため、翌年度にこれらを実施予定です。
本年度は、データ収集の加速、論文作成を含めた学会発表により、予定通りの予算執行を予定しています。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 胸部単純X線画像を用いた年齢推定AIにおける転移学習の効果2022

    • 著者名/発表者名
      笠井 聡,大地邦彦,小林佑貴,二村 仁,児玉直樹
    • 学会等名
      日本放射線技術学会

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公開日: 2022-12-28  

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