2022/11/22 更新

写真a

フルカワ タイキ
古川 大記
FURUKAWA Taiki
所属
医学部附属病院 メディカルITセンター 特任助教
職名
特任助教

学位 1

  1. 博士(医学) ( 2021年3月   名古屋大学 ) 

研究分野 2

  1. ライフサイエンス / 呼吸器内科学

  2. 情報通信 / 生命、健康、医療情報学  / 医療情報学

経歴 2

  1. 名古屋大学   医学部附属病院メディカルITセンター   特任助教

    2021年4月 - 現在

  2. 特定国立研究開発法人理化学研究所   画像情報処理研究チーム   客員研究員

    2021年4月 - 現在

所属学協会 4

  1. 日本医療情報学会

    2021年5月 - 現在

  2. 人工知能学会

    2021年4月 - 現在

  3. 日本呼吸器学会

    2013年10月 - 現在

  4. 日本アレルギー学会

 

論文 10

  1. A comprehensible machine learning tool to differentially diagnose idiopathic pulmonary fibrosis from other chronic interstitial lung diseases 査読有り 国際誌

    Furukawa Taiki, Oyama Shintaro, Yokota Hideo, Kondoh Yasuhiro, Kataoka Kensuke, Johkoh Takeshi, Fukuoka Junya, Hashimoto Naozumi, Sakamoto Koji, Shiratori Yoshimune, Hasegawa Yoshinori

    RESPIROLOGY   27 巻 ( 9 ) 頁: 739 - 746   2022年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Respirology  

    Background and objective: Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) has poor prognosis, and the multidisciplinary diagnostic agreement is low. Moreover, surgical lung biopsies pose comorbidity risks. Therefore, using data from non-invasive tests usually employed to assess interstitial lung diseases (ILDs), we aimed to develop an automated algorithm combining deep learning and machine learning that would be capable of detecting and differentiating IPF from other ILDs. Methods: We retrospectively analysed consecutive patients presenting with ILD between April 2007 and July 2017. Deep learning was used for semantic image segmentation of HRCT based on the corresponding labelled images. A diagnostic algorithm was then trained using the semantic results and non-invasive findings. Diagnostic accuracy was assessed using five-fold cross-validation. Results: In total, 646,800 HRCT images and the corresponding labelled images were acquired from 1068 patients with ILD, of whom 42.7% had IPF. The average segmentation accuracy was 96.1%. The machine learning algorithm had an average diagnostic accuracy of 83.6%, with high sensitivity, specificity and kappa coefficient values (80.7%, 85.8% and 0.665, respectively). Using Cox hazard analysis, IPF diagnosed using this algorithm was a significant prognostic factor (hazard ratio, 2.593; 95% CI, 2.069–3.250; p < 0.001). Diagnostic accuracy was good even in patients with usual interstitial pneumonia patterns on HRCT and those with surgical lung biopsies. Conclusion: Using data from non-invasive examinations, the combined deep learning and machine learning algorithm accurately, easily and quickly diagnosed IPF in a population with various ILDs.

    DOI: 10.1111/resp.14310

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  2. Serum mitochondrial DNA predicts the risk of acute exacerbation and progression of idiopathic pulmonary fibrosis 査読有り 国際共著 国際誌

    Sakamoto Koji, Furukawa Taiki, Yamano Yasuhiko, Kataoka Kensuke, Teramachi Ryo, Walia Anjali, Suzuki Atsushi, Inoue Masahide, Nakahara Yoshio, Ryu Changwan, Hashimoto Naozumi, Kondoh Yasuhiro

    EUROPEAN RESPIRATORY JOURNAL   57 巻 ( 1 )   2021年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:European Respiratory Journal  

    DOI: 10.1183/13993003.01346-2020

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  3. Prevalence and prognosis of chronic fibrosing interstitial lung diseases with a progressive phenotype 査読有り 国際誌

    Takei Reoto, Brown Kevin K., Yamano Yasuhiko, Kataoka Kensuke, Yokoyama Toshiki, Matsuda Toshiaki, Kimura Tomoki, Suzuki Atsushi, Furukawa Taiki, Fukuoka Junya, Johkoh Takeshi, Goto Yoshihito, Kondoh Yasuhiro

    RESPIROLOGY   27 巻 ( 5 ) 頁: 333 - 340   2022年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Respirology  

    Background and objective: The development of clinically progressive fibrosis complicates a wide array of interstitial lung diseases (ILDs). However, there are limited data regarding its prevalence and prognosis. Methods: We analysed consecutive patients seen for initial evaluation of a fibrosing form of ILD (FILD). Patients were evaluated for evidence of progressive fibrosis over the first 24 months of follow-up. We defined a progressive phenotype as the presence of at least one of the following: a relative decline in forced vital capacity (FVC) of ≥10%; a relative decline in FVC of ≥5%–<10% with a relative decline in diffusing capacity of the lung for carbon monoxide of ≥15%, increased fibrosis on HRCT or progressive symptoms. Results: Eight hundred and forty-four patients (397 with idiopathic pulmonary fibrosis [IPF] and 447 non-IPF FILD) made up the final analysis cohort. Three hundred and fifty-five patients (42.1%) met the progressive phenotype criteria (59.4% of IPF patients and 26.6% of non-IPF FILD patients, p <0.01). In both IPF and non-IPF FILD, transplantation-free survival differed between patients with a progressive phenotype and those without (p <0.01). Multivariable analysis showed that a progressive phenotype was an independent predictor of transplantation-free survival (hazard ratio [HR]: 3.36, 95% CI: 2.68–4.23, p <0.01). Transplantation-free survival did not differ between non-IPF FILD with a progressive phenotype and IPF (HR: 1.12, 95% CI: 0.85–1.48, p = 0.42). Conclusion: Over one-fourth of non-IPF FILD patients develop a progressive phenotype compared to approximately 60% of IPF patients. The survival of non-IPF FILD patients with a progressive phenotype is similar to IPF.

    DOI: 10.1111/resp.14245

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  4. The prognostic value of the COPD Assessment Test in fibrotic interstitial lung disease 査読有り 国際誌

    Matsuda Toshiaki, Kondoh Yasuhiro, Furukawa Taiki, Suzuki Atsushi, Takei Reoto, Sasano Hajime, Yamano Yasuhiko, Yokoyama Toshiki, Kataoka Kensuke, Kimura Tomoki

    RESPIRATORY INVESTIGATION   60 巻 ( 1 ) 頁: 99 - 107   2022年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Respiratory Investigation  

    Background: The COPD Assessment Test (CAT) has been studied as a measure of health status in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) and interstitial lung disease associated with connective tissue disease. However, its prognostic value is unknown. The present study explored the association between CAT score and mortality in fibrotic interstitial lung disease (FILD), including IPF and other forms of ILD. Methods: We retrospectively analyzed 501 consecutive patients with FILD who underwent clinical assessment, including pulmonary function test and CAT. The association between CAT score and 3-year mortality was assessed using Cox proportional hazard analysis, Kaplan–Meier plots, and the log-rank test for trend. To handle missing data, the imputed method was used. Results: The patients’ median age was 68 years, and 320 were male (63.9%). Regarding CAT severity, 203 patients had a low impact level (score <10), 195 had a medium level (10–20), 80 had a high level (21–30), and 23 had a very high level (31–40). During the 3-year study period, 118 patients died. After adjusting for age, sex, forced vital capacity, diffusion capacity for carbon monoxide, IPF diagnosis, and usual interstitial pneumonia pattern on high-resolution computed tomography, the CAT score was significantly associated with 3-year mortality (hazard ratio in increments of 10 points: 1.458, 95% confidence interval 1.161–1.830; p < 0.001). In addition, patients with high and very high impact levels had twofold and threefold higher mortality risk than those with low levels, respectively. Conclusion: The CAT has prognostic value in FILD.

    DOI: 10.1016/j.resinv.2021.07.007

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  5. 新型コロナウイルス感染症(COVID-19)拡大におけるDPCデータを用いた受療状況分析 査読有り

    佐藤 菊枝, 小林 大介, 山下 暁士, 大山 慎太郎, 古川 大記, 白鳥 義宗

    医療情報学連合大会論文集   41回 巻   頁: 570 - 572   2021年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)   出版者・発行元:(一社)日本医療情報学会  

  6. 東海国立大学機構が実現しようとしているSociety5.0 招待有り 査読有り

    白鳥 義宗, 大山 慎太郎, 山下 暁士, 佐藤 菊枝, 小林 大介, 舩田 千秋, 古川 大記, 菅野 亜紀, 森 龍太郎, 矢部 大介

    医療情報学連合大会論文集   41回 巻   頁: 113 - 115   2021年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:(一社)日本医療情報学会  

  7. The current issues and future perspective of artificial intelligence for developing new treatment strategy in non-small cell lung cancer: harmonization of molecular cancer biology and artificial intelligence 査読有り 国際誌

    Tanaka Ichidai, Furukawa Taiki, Morise Masahiro

    CANCER CELL INTERNATIONAL   21 巻 ( 1 ) 頁: 454 - 454   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cancer Cell International  

    Comprehensive analysis of omics data, such as genome, transcriptome, proteome, metabolome, and interactome, is a crucial technique for elucidating the complex mechanism of cancer onset and progression. Recently, a variety of new findings have been reported based on multi-omics analysis in combination with various clinical information. However, integrated analysis of multi-omics data is extremely labor intensive, making the development of new analysis technology indispensable. Artificial intelligence (AI), which has been under development in recent years, is quickly becoming an effective approach to reduce the labor involved in analyzing large amounts of complex data and to obtain valuable information that is often overlooked in manual analysis and experiments. The use of AI, such as machine learning approaches and deep learning systems, allows for the efficient analysis of massive omics data combined with accurate clinical information and can lead to comprehensive predictive models that will be desirable for further developing individual treatment strategies of immunotherapy and molecular target therapy. Here, we aim to review the potential of AI in the integrated analysis of omics data and clinical information with a special focus on recent advances in the discovery of new biomarkers and the future direction of personalized medicine in non-small lung cancer.

    DOI: 10.1186/s12935-021-02165-7

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  8. Prognosis in Non-IPF with Progressive Fibrotic Phenotype Results in Similar Prognosis in IPF 査読有り 国際誌

    Ito T., Takei R., Sasano H., Yamano Y., Yokoyama T., Matsuda T., Kimura T., Furukawa T., Johkoh T., Fukuoka J., Kondoh Y.

    AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE   203 巻 ( 9 )   2021年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

  9. Impact of post-capillary pulmonary hypertension on mortality in interstitial lung disease 査読有り 国際誌

    Teramachi Ryo, Taniguchi Hiroyuki, Kondoh Yasuhiro, Kimura Tomoki, Kataoka Kensuke, Yokoyama Toshiki, Furukawa Taiki, Yagi Mitsuaki, Sakamoto Koji, Hashimoto Naozumi, Hasegawa Yoshinori

    RESPIRATORY INVESTIGATION   59 巻 ( 3 ) 頁: 342 - 349   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Respiratory Investigation  

    Background: Pulmonary hypertension (PH) influences mortality in patients with interstitial lung disease (ILD). Almost all studies on patients with ILD, have focused on the clinical impact of pre-capillary PH on survival. Therefore, little is known about the influence of post-capillary PH. We aimed to assess the prevalence of post-capillary PH and its clinical impact on survival in patients with ILD, followed by comparison with pre-capillary PH. Methods: This retrospective study enrolled 1152 patients with ILD who were diagnosed with PH using right heart catheterization between May 2007 and December 2015. We analyzed the demographics and composite outcomes (defined as death from any cause or lung transplantation) of patients with post-capillary PH and compared them with patients with pre-capillary PH. Results: Thirty-two (20%) of the 157 patients with ILD-PH were diagnosed with post-capillary PH. Patients with post-capillary PH had significantly lower modified Medical Research Council scores, higher diffusion capacity for carbon monoxide, higher resting PaO2, lower pulmonary vascular resistance (PVR), and higher lowest oxygen saturation during the 6-min walk test compared to those with pre-capillary PH. Cardiovascular diseases were associated with a higher risk of mortality in patients with post-capillary PH. Multivariate Cox proportional hazards analysis demonstrated no significant difference between the composite outcomes in pre-capillary and post-capillary PH, while PVR and the ILD Gender-Age-Physiology Index were significantly associated with the composite outcome. Conclusions: We found that approximately one-fifth of patients with ILD-PH were diagnosed with post-capillary PH, and that PVR and not post-capillary PH was associated with mortality.

    DOI: 10.1016/j.resinv.2020.12.010

    Web of Science

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  10. Smart hospital infrastructure: geomagnetic in-hospital medical worker tracking 査読有り 国際誌

    Yamashita Keiko, Oyama Shintaro, Otani Tomohiro, Yamashita Satoshi, Furukawa Taiki, Kobayashi Daisuke, Sato Kikue, Sugano Aki, Funada Chiaki, Mori Kensaku, Ishiguro Naoki, Shiratori Yoshimune

    JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL INFORMATICS ASSOCIATION   28 巻 ( 3 ) 頁: 477 - 486   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of the American Medical Informatics Association  

    Purpose: Location visualization is essential for locating people/objects, improving efficiency, and preventing accidents. In hospitals, Wi-Fi, Bluetooth low energy (BLE) Beacon, indoor messaging system, and similar methods have generally been used for tracking, with Wi-Fi and BLE being the most common. Recently, nurses are increasingly using mobile devices, such as smartphones and tablets, while shifting. The accuracy when using Wi-Fi or BLE may be affected by interference or multipath propagation. In this research, we evaluated the positioning accuracy of geomagnetic indoor positioning in hospitals. Materials and Methods: We compared the position measurement accuracy of a geomagnetic method alone, Wi-Fi alone, BLE beacons alone, geomagnetic plus Wi-Fi, and geomagnetic plus BLE in a general inpatient ward, using a geomagnetic positioning algorithm by GiPStech. The existing Wi-Fi infrastructure was used, and 20 additional BLE beacons were installed. Our first experiment compared these methods' accuracy for 8 test routes, while the second experiment verified a combined geomagnetic/BLE beacon method using 3 routes based on actual daily activities. Results: The experimental results demonstrated that the most accurate method was geomagnetic/BLE, followed by geomagnetic/Wi-Fi, and then geomagnetic alone. Discussion: The geomagnetic method's positioning accuracy varied widely, but combining it with BLE beacons reduced the average position error to approximately 1.2 m, and the positioning accuracy could be improved further. We believe this could effectively target humans (patients) where errors of up to 3 m can generally be tolerated. Conclusion: In conjunction with BLE beacons, geomagnetic positioning could be sufficiently effective for many in-hospital localization tasks.

    DOI: 10.1093/jamia/ocaa204

    Web of Science

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書籍等出版物 2

  1. 間質性肺炎診療と新テクノロジー

    古川大記( 担当: 単著)

    呼吸器内科学レビュー 2022-’23  2021年12月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

  2. 間質性肺炎のAI診断

    古川大記, 大山慎太郎( 担当: 共著)

    呼吸器ジャーナル  2021年8月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

MISC 10

  1. 【びまん性肺疾患における多職種合議(MDD)診断とAI支援の現在と未来】MDD診断へのAI「画像診断」支援の現状と可能性について

    古川 大記, 寺町 涼  

    呼吸器内科41 巻 ( 2 ) 頁: 180 - 184   2022年2月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:(有)科学評論社  

  2. 肺線維症の病態に関連する2つの新規マーカー分子:メフリンとミトコンドリアDNA

    阪本 考司, 橋本 直純, 中原 義夫, 古川 大記  

    呼吸器内科41 巻 ( 2 ) 頁: 197 - 201   2022年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:(有)科学評論社  

  3. 【最新主要文献とガイドラインでみる呼吸器内科学レビュー 2022-'23】(XIV章)新テクノロジーと肺疾患 間質性肺炎診療と新テクノロジー

    古川 大記  

    呼吸器内科学レビュー2022-'23 巻   頁: 327 - 332   2021年12月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:(株)総合医学社  

    間質性肺炎(ILD)の正確な診断には、呼吸器内科医、放射線科医、病理医の集学的議論(MDD)、外科的肺生検やクライオバイオプシーが重要であるが、近年、新しいテクノロジーを用いた診療が広がりつつある。機械学習と深層学習を用いたILDの画像所見の抽出、ゲノム評価、診断と治療効果予測について概説した。また、間質性肺炎のAI(人工知能)創薬、遠隔診療(オンラインMDD診断)、在宅モニタリングと呼吸器リハビリテーションについて述べた。

  4. 特集 間質性肺炎 徹底討論!-鳥からは逃げられない過敏性肺炎,放置してよいのかILA Ⅳ.最近の話題 間質性肺炎のAI診断

    古川 大記, 大山 慎太郎  

    呼吸器ジャーナル69 巻 ( 3 ) 頁: 450 - 457   2021年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)   出版者・発行元:株式会社 医学書院  

    DOI: 10.11477/mf.1437200484

    CiNii Research

  5. Prognosis in Non-IPF with Progressive Fibrotic Phenotype Results in Similar Prognosis in IPF 査読有り 国際誌

    Ito T., Takei R., Sasano H., Yamano Y., Yokoyama T., Matsuda T., Kimura T., Furukawa T., Johkoh T., Fukuoka J., Kondoh Y.  

    AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE203 巻 ( 9 )   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

  6. 間質性肺疾患における肺高血圧予測モデルの構築 査読有り

    佐藤 智則, 古川 大記, 寺町 涼, 山野 泰彦, 横山 俊樹, 松田 俊明, 片岡 健介, 木村 智樹, 近藤 康博  

    日本呼吸器学会誌10 巻 ( 増刊 ) 頁: 225 - 225   2021年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)   出版者・発行元:(一社)日本呼吸器学会  

  7. 地域診療データ基盤のためのデータ収集プラットフォーム構築 査読有り

    佐藤菊枝, 小林大介, 小林大介, 山下暁士, 大山慎太郎, 古川大記, 白鳥義宗  

    日本医療情報学会春季学術大会プログラム・抄録集25th 巻   2021年

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  8. 統合診療データを用いたAIによるアウトカム予測と診療サマリ生成に向けた検討 査読有り

    古川大記, 三沢翔太郎, 大山慎太郎, 佐藤菊枝, 狩野竜示, 鑓水大和, 白鳥義宗  

    医療情報学連合大会論文集(CD-ROM)41st 巻   2021年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    J-GLOBAL

  9. 新型コロナウイルス感染症(COVID-19)拡大におけるDPCデータを用いた受療状況分析 査読有り

    佐藤菊枝, 小林大介, 小林大介, 山下暁士, 大山慎太郎, 古川大記, 白鳥義宗  

    医療情報学連合大会論文集(CD-ROM)41st 巻   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    J-GLOBAL

  10. スマートホスピタル構想~医療Society5.0におけるDx研究~ 査読有り

    大山慎太郎, 大山慎太郎, 古川大記, 古川大記, 山下暁士, 山下暁士, 原武史, 原武史  

    医療情報学連合大会論文集(CD-ROM)41st 巻   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    J-GLOBAL

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講演・口頭発表等 9

  1. 間質性肺炎MDD 診断と予後予測の立場から 招待有り

    古川大記

    第2回日本びまん性肺疾患研究会  2022年10月2日 

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    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  2. 間質性肺炎の診断・予後予測アルゴリズム構築と社会実装に向けて 招待有り

    古川大記

    ARO協議会 第9回学術集会  2022年9月16日 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

  3. Development of AI models to predict mortality and long-term hospitalization in pneumonia 国際会議

    Taiki Furukawa, Shintaro Oyama, Kikue Sato, Shotaro Misawa, Ryuji Kano, Hirokazu Yarimizu, Yoshimmune Shiratori

    ERS International Congress 2022  2022年9月6日 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. 医療用AIとアルゴリズムの構築 招待有り

    古川大記

    第7回日本肺高血圧・肺循環学会学術集会  2022年7月3日 

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  5. IPFのAI診断の現状と問題点 招待有り

    古川大記

    第62回日本呼吸器学会学術集会  2022年4月24日 

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    開催年月日: 2022年4月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  6. びまん性肺疾患MDD診断の為の 双方向性Webプラットフォーム構築と 人工知能診断の社会実装に関する前向き研究 招待有り

    古川大記

    第62回日本呼吸器学会学術集会  2022年4月23日 

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    開催年月日: 2022年4月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  7. 統合診療データを用いたAIによるアウトカム予測と 診療サマリ生成に向けた検討

    古川 大記, 三沢 翔太郎, 大山 慎太郎, 佐藤 菊枝, 狩野 竜示, 鑓水 大和, 白鳥 義宗

    第41回医療情報学連合大会  2021年11月20日 

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    開催年月日: 2021年11月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  8. 間質性肺炎とBIG-DATA/AI 招待有り

    古川大記

    第61回日本呼吸器学会学術集会  2021年4月24日 

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    開催年月日: 2021年4月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  9. 入院経過推定を用いた特徴量拡張による予後予測

    三沢 翔太郎, 古川 大記, 大山 慎太郎, 佐藤 菊枝, 狩野 竜示, 鑓水 大和, 谷口 友紀, 小野田 浩平, 大熊 智子, 白鳥 義宗

    人工知能学会全国大会論文集  2022年  一般社団法人 人工知能学会

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    <p>医療現場における機械学習の応用による医師の治療支援や患者の個別化医療が近年多数報告されているなか、病院内に蓄積された患者の診療データを用い学習を進め、患者の予後予測を行う活用法は一つの大きなトピックである。一般にこういったタスクでは、入院から3日間など指定された期間の入院情報を用いて、予測したい将来時点における目的変数を予測する。しかし、入院初期から予測する将来時点までの期間が長いと予測が困難となる場合がある。 そこで、予測する将来時点より前における食事量などの患者状態を用いることが出来れば、目的変数に対する予測性能が向上すると考えられる。学習時にはこれらの状態も参照できるため、予測モデルを追加で構築することが可能である。本研究では、患者の入院経過を予測し、それをモデルの新たな特徴量として用いる予後予測手法を提案する。 本研究では、統合診療支援プラットフォームCITA Clinical Finderに集約された院内データを網羅的に用いて、肺炎患者を対象とした院内死亡と長期入院を予測する実験により本手法の有効性を確認した。</p>

    DOI: 10.11517/pjsai.jsai2022.0_3yin228

    CiNii Research

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共同研究・競争的資金等の研究課題 6

  1. All Japan大規模レジストリデータを背景とした間質性肺炎の治療プログラム及びデバイスの開発

    2022年4月 - 2026年3月

    医療機器等研究成果展開事業 

    中澤 公貴, 五十嵐亮レオナルド, 大山慎太郎

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  2. 間質性肺炎に対する多施設共同前向き観察研究

    2020年3月 - 2025年12月

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    担当区分:研究分担者  資金種別:産学連携による資金

  3. 医師の業務効率化を支援するアルゴリズムの機械学習

    2021年11月 - 2023年10月

    白鳥義宗, 佐藤菊枝, 大山慎太郎, 古川大記

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    担当区分:研究分担者  資金種別:産学連携による資金

  4. 特発性間質性肺炎の前向きレジストリの構築とインタラクティブMDD診断システムを用いた診断標準化に基づく疫学データの創出―人工知能(AI)診断システムと新規バイオマーカーの開発―

    2020年4月 - 2022年3月

    難治性疾患等実用化研究事業 

    須田 隆文, 井上 義一, 横田 秀夫, 宮崎 泰成, 近藤 康博, 古川 大記, 坂東 政司, 小倉 高志, 上甲 剛, 長谷川 好規, 白鳥 義宗, 福岡 順也, 本間 栄

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  5. びまん性肺疾患MDD診断のための双方向性Webプラットフォーム構築と人工知能診断の社会実装に関する前向き研究

    2019年4月 - 2022年3月

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  6. びまん性肺疾患診断の臨床画像クラウド型統合データベースの基盤構築と機械学習による診断・予後予測アルゴリズム構築に関する研究

    2019年4月 - 2022年3月

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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科研費 4

  1. びまん性肺疾患の診断と予後予測における機械学習アルゴリズム構築に関する研究

    研究課題/研究課題番号:19K17633  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    古川 大記

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    びまん性肺疾患は一般の呼吸器科医には診断が困難な上に予後不良な群が含まれる一方、精度の高い診断を行える専門医が少ないため、人工知能(AI)による精度の高い診断システムと予後予測システムの開発、及び開発に必要な大規模なデータベースが望まれてきた。このため、びまん性肺疾患の臨床情報・画像データのデータベース構築と、精度の高いびまん性肺疾患診断・予後予測AI開発を行い、一般に利用できる形を検討する。
    びまん性肺疾患は一般の呼吸器科医には診断が困難なことが多い上に予後不良な群が含まれる一方,精度の高い診断を行える専門医が少ないため,人工知能(AI)による精度の高い診断システムと予後予測システムの開発,及び開発に必要な大規模なデータベースが望まれてきた.本研究の全体計画における目標は「びまん性肺疾患の臨床情報・画像データのデータベース構築と,精度の高いびまん性肺疾患診断・予後予測人工知能(AI)開発」である.具体的には(A)医療用データベースの構築,(B)臨床情報・画像データと医療知識のマッピング,(C)ディープラーニングを含めた機械学習による医療画像・臨床情報からの自動所見抽出,(D)びまん性肺疾患診断・予後予測人工知能(AI)を開発することである.
    本研究では令和1年度に,全国のびまん性肺疾患専門病院からびまん性肺疾患の系統だった疾患データ 約2,000例を蓄積してデータベースを構築し,医療知識の適切なマッピング・種々の前処理を含め,AI診断に適したデータ変換を行った.さらに,びまん性肺疾患の診断予測を行うAIを構築したところ,単施設データで作成された診断AIモデルと同等の精度を達成した.
    当該年度(令和2年度)では,令和1年度に構築した診断AIアルゴリズムのブラッシュアップを行った.さらに,予後情報に対して,臨床情報と昨年度に構築した診断AIの特徴量を用いてディープラーニングと機械学習を組み合わせ,精度の高い予後予測AIを構築した.構築した予後予測AIを応用し,個々人での治療効果予測を可能とするアルゴリズム構築を達成した.このアルゴリズムにより,臨床情報からの個別化医療への道筋を示した.
    本研究は,当該年度(令和2年度)に間質性肺炎の予後情報に対して,胸部CT画像・臨床情報を用いてディープラーニングと機械学習を組み合わせ,精度の高い予後予測AIの構築を目的とし,目的達成のために以下の課題を遂行することを掲げてきた.
    1. 精度の高い予後予測AIを構築.
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    令和2年度には,開発済みのびまん性肺疾患AI診断システムをブラッシュアップし,より高精度で汎化性能の高いAI診断システムを構築した.また,構築したシステムから胸部CT画像の特徴量抽出に成功した.さらに,この特徴量とその他の臨床情報を用いて,予後情報に対する深層学習を行い,高精度の予後予測AIを構築した.これらの結果は令和2年度に国内外で発表を行っており,当初の計画通り概ね順調に進展していると考える.
    本研究の解析によって,多施設データに対する適切な前処理方法,解析の高速化方法がわかっている.また,高精度予後予測AIを応用した個々人への治療効果予測アルゴリズムを構築した.
    令和3年度には,令和2年度で構築した予後予測AIは個別化医療への道を開くものであるため,本領域に与える影響が大きく,より多くの施設で精度が落ちないように汎化性能を高めるためのアルゴリズムブラッシュアップを行っていく.令和2年度に想定していた研究参加施設からのデータ提供が遅れたため,データ解析量が当初の想定より減少していたが,データ収集が完了したため,令和3年度に専用ワークステーションを購入し,さらなるバリデーションを行う予定である.
    研究発表は,コロナ禍でオンラインによる発表に変更になったため旅費使用額が減少したが,令和3年度には,これまでの研究成果を国内外で積極的に発表するとともに,全ての結果をまとめたジャーナル投稿を予定している.
    また,作成したびまん性肺疾患診断AIと予後予測AIをウェブ上に組み込んで,広く一般に利用できるプラットフォームを構築する.
    現在,大規模前向き全国レジストリを開始しており,この中で前向きに人の診断とAIの診断を施設に提示するプラットフォーム構築に取り掛かっており,臨床現場における洗練化と精度向上,新規知見の創出を行いたい.

  2. 線維芽細胞巣特異的造影マイクロCTによる肺線維症の免疫病理学診断人工知能開発研究

    研究課題/研究課題番号:20K21599  2020年7月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    橋本 直純, 若原 恵子, 阪本 考司, 中村 彰太, 古川 大記, 若原 恵子, 阪本 考司, 中村 彰太, 古川 大記

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    本研究課題は、病理診断が極めて重要な特発性肺線維症の肺に対して線維芽細胞巣特異的分子meflinに対するX線造影物質の金ナノ粒子標識抗体を用いた造影マイクロCTスキャンを行い線維芽細胞巣に特異的な形態学的所見と分子学的所見を放射線画像として同時に捉えることにチャレンジして、マイクロCTに免疫病理学的診断能を付与する線維芽細胞巣の画像診断アルゴリズムを確立して非侵襲的で高精度な【造影マイクロCTによる特発性肺線維症の診断と治療予測人工知能(AI)開発】につなげる革新的技術基盤の構築を行い、患者のunmetニーズを解決する挑戦的研究目的を持つものである。
    特発性肺線維症(IPF)の「線維芽細胞巣」は疾患活動性と高い相関性を示すが通常胸部computed tomography (CT)では描出できないため、IPFの治療機会を逃すとともに治療反応性を予測できない。CTで検出しうる金ナノ粒子を標識したIPF特異的分子抗体をもちいてCTで検出することにより,免疫病理学的診断能を付与する線維芽細胞巣のCT画像診断アルゴリズムを確立することを本研究課題の目的としている.
    我々は特発性肺線維症患者10例の肺組織を用いて線維芽細胞特異的分子としてmeflinの発現をIn situ hybridization(ISH)法によって局在を評価した.ISH法ではmeflin mRNAは線維芽細胞巣に限局して発現していることを同定し得た.一方, コマーシャルベースのmeflin特異的抗体を用いた免疫染色では,正常肺におけるmeflin発現の特異性を同定しえなかった.本研究の実現に抗体の調整が必要であることを把握できた.
    抗体に標識された金ナノ粒子の検出を行う適正化のために,肺線維症特異的分子に対する抗体を用いて免疫染色を行い,金ナノ粒子の検出を評価した.暗視野顕微鏡を用いて肺線維症特異的分子に対する抗体に標識された金ナノ粒子を評価した.今回,肺組織内平滑筋に発現し筋線維芽細胞特異的分子であるα-smooth muscle actin(α-SMA)に対する一次抗体に金ナノ粒子標識二次抗体を用いて免疫染色を行い,暗視野顕微鏡で金ナノ粒子発現を観察したところ検出可能であった.
    現在,マウス動物実験において,金ナノ粒子標識抗体を生体内静脈投与し,肺線維症特異的分子に結合した抗体の金ナノ粒子を検出する病理学的評価を行うとともに,CTでの検出条件の設定を進めている.よって,当初計画における研究課題1と研究課題2のデータ収集をしており,概ね順調であると考えられる.
    ・我々は特発性肺線維症患者10例の肺組織を用いてmeflinの発現をISH法で評価したところmeflin mRNAは線維芽細胞巣に限局して発現していることを同定し得たが,市販のmeflin特異的抗体を用いた免疫染色では,正常肺におけるmeflin発現の特異性を同定しえなかった.本研究の実現に抗体の調整が必要であることを把握できた.
    ・抗体に標識された金ナノ粒子の検出を行う適正化のために,肺線維症特異的分子に対する抗体を用いて免疫染色を行い,金ナノ粒子の検出を評価した.暗視野顕微鏡を用いて肺線維症特異的分子に対する抗体に標識された金ナノ粒子を評価した.今回,肺組織内平滑筋に発現し筋線維芽細胞特異的分子であるα-smooth muscle actin(α-SMA)に対する一次抗体に金ナノ粒子標識二次抗体を用いて免疫染色を行い,暗視野顕微鏡で金ナノ粒子発現を観察したところ検出可能であった.
    ・暗視野顕微鏡を用いて肺線維症特異的分子に対する抗体に標識された金ナノ粒子を評価した.今回,肺組織内平滑筋に発現し筋線維芽細胞特異的分子であるα-smooth muscle actin(α-SMA)に対する一次抗体に金ナノ粒子標識二次抗体を用いて免疫染色を行い,暗視野顕微鏡で金ナノ粒子発現を観察したところ検出可能であった.
    新型コロナウイルス感染症パンデミックの影響により,移動制限と物流の停滞が再三起こったため,計画していた実験の実施が困難であったが,マウス動物実験において金ナノ粒子標識抗体を生体内静脈投与し,肺線維症特異的分子に結合した抗体の金ナノ粒子を検出する病理学的評価を行うとともに,CTでの検出条件の設定を進めている.
    よって,当初計画における研究課題1と研究課題2のデータ収集をしており,概ね順調であると考えられる.
    ・マウス肺線維症モデルにおける金ナノ粒子を同定する研究課題の達成を目指して,ヒト肺線維症検体を用いた金ナノ粒子の同定を同時に達成する.その一方で,暗視野顕微鏡とマイクロCTでの金ナノ粒子の検出の感度の相違が想定されるため,最適化した金ナノ粒子の標識が重要な課題と考えている.
    ・金ナノ粒子をマイクロCTで検出して免疫病理学的診断能を付与することは,対象疾患に疾患特異的病理所見・疾患特異的抗原・その特異的抗体がある場合に応用できるものであり、既存の学術の体系や方向を大きく変革・転換させる潜在性を有する.
    ・「線維芽細胞巣」の同定は本研究において重要な課題目標であるが,「線維芽細胞巣」特異的抗体が樹立・確立できない場合やマイクロCTでの検出感度以下の発現であった場合には,肺線維症特異的分子に対する金ナノ粒子標識抗体を用いて,マイクロCTでの免疫病理学的診断能付与の確立を先行させる.

  3. 特発性間質性肺炎の前向きレジストリの構築とインタラクティブMDD診断システムを用いた診断標準化に基づく疫学データの創出―人工知能(AI)診断システムと新規バイオマーカーの開発―

    2020年4月 - 2022年3月

    日本医療研究開発機構(AMED)  難治性疾患等実用化研究事業 

    須田 隆文, 井上 義一, 横田 秀夫, 宮崎 泰成, 近藤 康博, 古川 大記, 坂東 政司, 小倉 高志, 上甲 剛, 長谷川 好規, 白鳥 義宗, 福岡 順也, 本間 栄

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    担当区分:研究分担者 

  4. 外来診療における慢性疼痛とオラリティ

    研究課題/研究課題番号:19KT0027  2019年7月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    大山 慎太郎, 白鳥 義宗, 菅野 亜紀, 佐藤 菊枝, 山下 暁士, 平田 仁, 舩田 千秋, 岩月 克之, 古川 大記, 白鳥 義宗, 菅野 亜紀, 佐藤 菊枝, 山下 暁士, 平田 仁, 舩田 千秋, 岩月 克之, 古川 大記

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    現在、“痛み”を詳細に可視化する技術がなく、熟練の医療人は巧みな会話を通して患者の痛みを聴取し認知行動療法的な癒しを与えるが、一方患者の焦りや不安を増幅させ、心因性要素を更に複雑化させて慢性痛を悪化させる外来もある。本研究は自然言語処理技術を利用し以下の3点を明らかにする過程で医師のオラリティの体系化を行いナラティブメディシンの診療学習ツールを開発する。
    1. 外来でのオラリティは患者の慢性疼痛(の心因性修飾)をどこまで改善可能か。
    2. 医師のオラリティ技能(癒し⇔カオス)はどういうパラメータで定量評価可能か。
    3. 効果的な外来技術を習得するためのどういったトレーニングツールが開発可能か。
    今年度は昨年度に引き続きシステムの開発、病院内手続きの継続を行った。新型コロナウイルス感染症のために実験計画を大きく変更することが余儀なくされた。大きな点として、研究検証の場としての外来診察室はマスクの装着が必須となり、また加えて患者、医療従事者ともにアクリル板バイザーを装着するため、音声がくぐもってしまう、表情を取得することが非常に困難となるなど必要な特徴量を取得する技術的手法に大きな変更が必要となった点。また感染症対策のため院内で行う研究の実施方法に大幅な変更を要したため倫理委員会手続きも含めてその対応を以下のように行った。
    ・去年度に開発を行い、実験で予定していた動画から表情クラス・体温・脈の取得は取りやめる方向とした。代わりに視線をパラメータ(5種類の特徴量)として取得する実験的な開発を追加した。
    ・依然バイタルセンサーによる脈・体温取得は行う方向であり、感染対策のためアルコールによる繰り返し消毒による耐薬品性が問題ないか検証を行い、簡単なコーティングにより対応することとした。また運用性に関しても問題が少ない方法に変更した。
    ・またマスクやアクリル板のために音声がくぐもってしまい、話者識別能が低下したため、自動話者識別はあきらめ、手動によるラベリングに切り替えた。変わらずインテント分析は行う予定であり、3つの新しいインテント分析プラットフォームへの対応を拡大した。
    今後倫理申請は研究の大幅な承認を確定してから変更を行う方針である。実際の患者での実験は来年度に延期することとなった。
    主な理由として新型コロナウイルス感染症のために実験計画を大きく変更することが余儀なくされたことが挙げられる。実験自体もさることながら、疼痛変化に大きく関連するパラメータとして表情クラスと想定していたが、マスクやバイザーの装着を行うためこの取得が困難となった。実際の患者さんでデータを取得するのは1人1回しか難しいため、完全にスキームを決定してから取得したく、ここのパラメータの変更に大きく時間を要した。
    新型コロナウイルス感染症の状況次第ではあるが、研究グループ内、もしくは学生ボランティアを使った研究に切り替えられる部分は切り替えていく。特に音声からのインテント認識精度はマスクを外した状況とマスクをつけた状況でc-index 0.9を目指す。しかしながら研究の対象として実際の慢性疼痛があることは代替できないため、なんとか実施できるよう学内審査を通過させていく予定である。今後倫理申請は研究の大幅な承認を確定してから変更を行う方針である。実際の患者での実験は来年度に延期することとなった。今後倫理申請は研究の大幅な承認を確定してから変更を行う方針である。実際の患者での実験は来年度に延期することとなった。

産業財産権 5

  1. 情報処理装置、情報処理方法、および、コンピュータプログラム

    寺町涼, 古川大記, 烏山昌幸, 横田秀夫

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    出願人:国立大学法人東海国立大学機構

    出願番号:特願2022-175512  出願日:2022年11月

  2. Identifying device, learning device, method, and storage medium

    Taiki FURUKAWA, Hideo Yokota, Shintaro OYAMA, Yoshinori Hasegawa, Yoshimune SHIRATORI

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    出願番号:特願US20200372650  出願日:2020年5月

    公開日:2020年11月

    特許番号/登録番号:特許US11,361,443 B2  登録日:2022年6月 

  3. 情報処理装置

    古川大記

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    出願人:国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学

    出願番号:特願2022-1388807  出願日:2022年8月

  4. 情報処理装置

    古川大記

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    出願人:国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学

    出願番号:特願2022-1388808  出願日:2022年8月

  5. 情報処理装置、情報処理方法、および、コンピュータプログラム

    神山 潤二, 古川 大記, 森瀬 昌宏, 横田 秀夫

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    出願番号:特願2022-043291  出願日:2022年3月

 

担当経験のある科目 (本学以外) 1

  1. 医療情報学

    2021年4月 - 現在