胸部単純エックス線写真からの骨粗鬆症判定システムの構築とその応用

本邦で人口の10％以上が罹患している骨粗鬆症は直接的には生命に対する危険性がないが、それが原因で骨折が生じると要介護状態、うつ病や認知症の発症、死亡のリスクが増大する。国は骨粗鬆症検診を実施・推奨しているが、受診率が極めて低い。そこで、本邦で多くの人が1年に1度は受けている胸部X線検査で将来の骨折リスクが自動的に予測でき、DXAなどの精密検査を受診するよう啓蒙できれば画期的ではないか？と考え、深層学習を利用したX線画像分類による骨折リスク予測システムの構築を行うことにした。2021年度に所属研究機関が変更となったため、新たな所属機関において、まずは実験環境の構築が必要となった。何もないところからの構築のため、非常に困難な状況ではあったが、X線画像を取得するための装置を選定し、所属機関・関係機関（労働基準監督署）等に対して適切な諸手続を行い、2021年8月に稼働するに至った。また使用する動物として卵巣摘出マウスと非摘出（擬手術）マウスを選定し、所属機関内の倫理委員会による審査を経て2021年9月よりこれらマウスの全身X線像（正面・側面・斜位像）を2日から3日おきに取得し、4ヶ月間の撮影で得られた画像上の大腿骨・下腿骨の骨画像から骨密度を推定するシステム構築を試みる実験を行った。2022年度はこれに加えて、促進老化・短寿命を示す Senescence-Accelerated Mouse Prone (SAMP) 系統のうち、老年性骨粗鬆症を自然発症するSAMP6マウスと正常老化を示す Senescence-Accelerated Mouse Resistant (SAMR) 系統マウスを用いて、2日から3日おきに取得し、6ヶ月間の撮影で得られた画像上の大腿骨・下腿骨・全身の骨画像から骨密度を推定するシステム構築を行い、その精度を検証した。

本邦で人口の10％以上が罹患している骨粗鬆症は直接的には生命に対する危険性がないが、それが原因で骨折が生じると要介護状態、うつ病や認知症の発症、死亡のリスクが増大する。国は骨粗鬆症検診を実施・推奨しているが、受診率が極めて低い。そこで、本邦で多くの人が1年に1度は受けている胸部X線検査で将来の骨折リスクが自動的に予測でき、DXAなどの精密検査を受診するよう啓蒙できれば画期的ではないか？と考え、深層学習を利用したX線画像分類による骨折リスク予測システムの構築を行うことにした。2021年度に所属研究機関が変更となったため、新たな所属機関において、まずは実験環境の構築が必要となった。何もないところからの構築のため、非常に困難な状況ではあったが、X線画像を取得するための装置を選定し、所属機関・関係機関（労働基準監督署）等に対して適切な諸手続を行い、2021年8月に稼働するに至った。また使用する動物として卵巣摘出マウスと非摘出（擬手術）マウスを選定し、所属機関内の倫理委員会による審査を経て2021年9月よりこれらマウスの全身X線像（正面・側面・斜位像）を2日から3日おきに取得し、4ヶ月間の撮影で得られた画像上の大腿骨・下腿骨の骨画像から骨密度を推定するシステム構築を試みる実験を行った。2022年度はこれに加えて、促進老化・短寿命を示す Senescence-Accelerated Mouse Prone (SAMP) 系統のうち、老年性骨粗鬆症を自然発症するSAMP6マウスと正常老化を示す Senescence-Accelerated Mouse Resistant (SAMR) 系統マウスを用いて、2日から3日おきに取得し、6ヶ月間の撮影で得られた画像上の大腿骨・下腿骨・全身の骨画像から骨密度を推定するシステム構築を行い、その精度を検証した。