2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Prognostic Method Integrating AI and Radiomics Analysis in Cerebral Ischemic Lesions
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21K07586
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
杉森 博行 北海道大学, 保健科学研究院, 准教授 (20711899)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 予後予測モデル / 深層学習による脳虚血性病変中抽出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の具体的内容と成果
1. AIによる画像のパターン認識：本研究では、深層学習を用いた脳梗塞領域抽出技術を開発した。具体的には、複数の画像モダリティ（DWI、FLAIR、T2WI）を組み合わせた「fusion画像」を利用し、脳梗塞領域を高精度で特定するためのアルゴリズムを構築した。このアプローチは、単一の画像モダリティを使用するよりも、有意に高いIoU（Intersection Over Union）を達成し、特にData Augmentationを施した場合の精度向上が顕著であった。
2. ML手法による予後予測：急性虚血性脳卒中（AIS）の患者における機械的血栓摘出（MT）の結果とタイムリミットを予測するための機械学習（ML）手法について取り組み、みかけの拡散係数（ADC）値の詳細な分析を利用し、MTの結果とタイムリミットを予測するモデルを開発し検証した。このモデルにより、MT適用の判断に役立つ可能性があることが示唆された。
3. AIとMLの融合による予後予測システム：最終的に、AIのパターン認識能力とMLの予後予測能力を組み合わせることで、症状や治療法を選択した場合の予後を予測するシステムを開発した。このシステムは、新しい画像が入力された際に、病変の性質と予後を即座に評価し、臨床的な意思決定を支援する情報を提供できる。
研究の意義と重要性
この研究は、脳虚血性病変の早期発見、適切な治療方法の選択、および患者の予後予測を大幅に改善する可能性を持っている。AIとML技術の組み合わせによって、従来の診断法よりも遥かに精度の高い予後予測が可能となり、脳虚血性病変の治療と管理に新たなパラダイムを提供する。さらに、このシステムは臨床現場での意思決定を支援し、患者の治療成績の向上に寄与すると考えられる。
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