2021/11/23 更新

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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. 情報通信 / 生命、健康、医療情報学  / 医療情報学

  2. ライフサイエンス / 呼吸器内科学

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 6

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

    Matsuda T., Kondoh Y., Furukawa T., Suzuki A., Takei R., Sasano H., Yamano Y., Yokoyama T., Kataoka K., Kimura T.

    Respiratory Investigation     2021年9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: 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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  2. 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

    Web of Science

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  3. 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

  4. 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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  5. 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:日本語   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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  6. 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:日本語   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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書籍等出版物 1

  1. 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 1

  1. 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  

講演・口頭発表等 1

  1. 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)  

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.
    本研究では当該年度に,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を蓄積してデータベースを構築した.さらに,収集したデータに対して医療知識の適切なマッピングを行った.加えて種々の前処理を行い,AI診断に適したデータ変換を行った.その後,開発済みの単施設データによるびまん性肺疾患AI診断システムのパラメーターを用いたディープラーニングのブラッシュアップと,ディープラーニングの結果と臨床情報を組み込んだ機械学習を用いて,びまん性肺疾患の診断予測を行うAIを構築した.作成された診断AIは,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.
    本研究は,当該年度に間質性肺炎の診断AI構築を目的とし,目的達成のために以下の2課題を遂行することを掲げてきた.
    1. びまん性肺疾患のデータベース構築, 2. 開発済みのびまん性肺疾患AI診断システムのブラッシュアップ
    R1年度には,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を蓄積してデータベースを構築した.また,開発済みのびまん性肺疾患AI診断システムのブラッシュアップする事で,汎化性能を高めた診断AI構築を達成した.これらの結果は一部国内外で発表予定をしていることから,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,データベース構築時に高精度の予後情報の収集も行う事ができた.
    R2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,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を構築する予定である.

  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 - 2022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

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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。

  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

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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。
    今年度は主にシステムの開発と学内倫理委員会の通過を目指して研究を推進した。システムに関しては予定通り、音声認識スピーカーであるFairy RD スマートスピーカーを利用し研究チーム内や部署のメンバーの協力で複数のパターンでの2者会話を録音、話者識別と文境界の抽出は高い確率で成功した。抑揚となごみ度は数値として抽出可能であったが、実感と合わなかったため、主観的ではあるが数人で評価したスコアを教師としてtuningを行っている。ただ、機械的に抽出したパラメータはそれはそれで客観的指標を抽出している可能性もあるためパラメータとしては排除しない方向とした。顔の識別可能な解像度で取得することによる画像データの個人情報識別可能性など倫理的な問題を倫理審査の事前判断での第三者コメントがあった。その懸念を排除するため人での認識が不可能な低解像度であるおよそ128pixel x 128pixelでの画像取得を行い、体温、脈、表情クラスの抽出の実験を行っている。高解像度の画像で判断したものに比べて脈の抽出精度は落ちなかったが、脈が23%の誤差があり、表情クラスの判別精度が半分程度と影響は少なくなかった。倫理委員会通過のために書類作成・事前審査を行っているが、研究に利用する機器の精度が確定するまでは本審査に移らない方がよいかという意見もあり本審査に移行するかは検討している。またコロナウイルスの問題があり、2月~5月の学内の実験が困難となり、模擬患者での実験は遅延している。次年度は引き続きシステムの仕様確定と引き続き倫理審査の通過を目指す。
    音声抽出の部分の抑揚となごみ度のパラメータが実感と合わない結果になっている為、調整を試みている。また2月、3月に行う予定であった模擬患者を利用した実験は全てコロナウイルスの感染予防のため中止となったため予定より遅れている。また外来患者も同じ理由で数が制限されており、また人的接触を最低限とするため研究の遅れが続く可能性がある。
    抑揚となごみ度は数値として抽出可能であったが、実感と合わなかったため、数人で評価したスコアを教師としてtuningを行っている。また、サーモカメラは低解像度(およそ256x256px)での表情クラス抽出を試みているが、十分に精度が上がらないため、2~3か月試みて十分な精度にならない場合その状態でパラメータとして利用するか、パラメータからは落として研究を進める予定である。模擬患者を利用した事前検討と倫理委員会申請、通過を並行して行い、実際の患者さんへのアプローチを行っていく予定である。