人工知能を用いた膵癌CT自動診断システム開発とスクリーニング・早期診断への応用

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K07638
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 祖父江 慶太郎 神戸大学, 医学部附属病院, 准教授 (90622027)
• 研究分担者: 村上 卓道 神戸大学, 医学研究科, 教授 (20252653) ; 上嶋 英介 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (40645561) ; 上野 嘉子 神戸大学, 医学研究科, 助教 (50625134) ; 増田 充弘 神戸大学, 医学研究科, 講師 (60512530)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 膵癌 / 人工知能 / 造影CT

研究実績の概要

腹部造影CT画像に対して画像AI技術を用い、膵腫瘤および膵癌に付随する頻度の高い二次所見（主膵管拡張、主膵管狭窄、膵萎縮）の自動検出による膵癌自動診断システムの構築を試みた。深層学習を用いて、膵実質、膵管、腫瘤の各領域を自動抽出し、抽出結果に基づき膵腫瘤性病変ならびに二次所見の有無を判定可能なAIエンジンを構築した。トレーニングセット・バリデーションセットとして膵癌群587例、対照群432例を用い、テストデータとして関連施設より収集した膵癌群62例、対照群90症例を対象に、膵腫瘤検出AI単独による膵癌検出精度ならびに膵腫瘤検出AIと二次所見検出AIの組合せによる膵癌検出精度を評価・算出した。
テストデータにおける腫瘤検出AIのみによる膵癌検出能は、感度73.3%、特異度96.7%であった。腫瘤検出AIと二次所見検出AIの組合せによる膵癌検出能は、感度93.5%、特異度84.4%であった。二次所見検出AIを組み合わせることにより検出感度が向上するとともに、腫瘤検出AI単独では検出できなかったTisやT1等の小膵癌に対しても検出成功例が増加した。

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

研究全体のスケジュールのうち、① 人工知能を用いたCTによる膵癌自動診断アルゴリズム構築、② 早期膵癌におけるCT画像の特徴抽出と自動診断アルゴリズム構築、が順調に実施されているため。

今後の研究の推進方策

本年度に実施された、① 人工知能を用いたCTによる膵癌自動診断アルゴリズム構築、② 早期膵癌におけるCT画像の特徴抽出と自動診断アルゴリズム構築、に加えて、③ 膵癌自動診断システムを用いた膵癌スクリーニング・早期診断の臨床試験実施、に向けて研究を遂行する予定である。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19パンデミック影響下のために国際学会出張での成果発表に至らなかったことにより次年度使用額が生じた。
次年度で研究を進行させるとともに国際学会での発表によって予算を使用予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Integrated analysis of tertiary lymphoid structures in relation to tumor-infiltrating lymphocytes and patient survival in pancreatic ductal adenocarcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Masuda A, Inoue J, Hamada T, Ikegawa T, Toyama H, Sofue K, Shiomi H, Sakai A, Kobayashi T, Tanaka S, Nakano R, Yamada Y, Ashina S, Tsujimae M, Yamakawa K, Abe S, Gonda M, Masuda S, Inomata N, Uemura H, Kohashi S, Nagao K, Kanzawa M, Itoh T, Ueda Y, Fukumoto T, Kodama Y
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 58 ページ: 277-291
  • DOI: 10.1007/s00535-022-01939-8
• [雑誌論文] Deep learning image reconstruction to improve accuracy of iodine quantification and image quality in dual-energy CT of the abdomen: a phantom and clinical study (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukutomi A, Sofue K, Ueshima E, Negi N, Ueno Y, Tsujita Y, Yabe S, Yamaguchi T, Shimada R, Kusaka A, Hori M, Murakami T
  • 雑誌名: European Radiology 巻: 33 ページ: 1388-1399
  • DOI: 10.1007/s00330-022-09127-1
• [学会発表] AI を用いた造影CT による膵癌診断支援システムの構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 祖父江慶太郎、増田充弘、児玉裕三
  • 学会等名: 第109回 日本消化器病学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 膵癌の画像診断 ～CT・MRIに期待される役割～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 祖父江慶太郎
  • 学会等名: 第7回 KPECカンファレンス
  • 招待講演
• [学会発表] AI を用いた造影CT による膵癌診断支援システムの構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 祖父江慶太郎
  • 学会等名: 第82回 日本医学放射線学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 上腹部領域におけるAI 画像再構成技術 (2022)
  • 著者名/発表者名: 祖父江慶太郎
  • 学会等名: 第50回 日本磁気共鳴医学会大会
  • 招待講演
• [図書] Rad Fan(1348-3498)20巻11号 (2022)
  • 著者名/発表者名: 香川清澄、福富朗世、根宜典行、祖父江慶太郎
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: メディカルアイ