Explainable AIを用いた光干渉断層計による診断と病態解析

使用光学相干断层扫描和可解释的人工智能进行诊断和病理分析

• 批准号: 22K16975
• 负责人: 椎原 秀樹
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K16975/
• 关键词: 人工知能; 光干渉断層計; 網膜硝子体疾患

本年度はまず、深層学習による光干渉断層計（OCT）の層別化プログラムを作成し、この人工知能（AI）モデルが層境界の検出にどの程度の確信度を有しているかを算出し、確率分布のエントロピーからモデルの”不確かさ”を定量化した。そして、この”不確かさ”が、疾患眼の乱れた網膜層構造では上昇するという仮説を基に、不確かさの定量化から疾患眼と正常眼の分類が可能かどうかを検証した。その結果、OCT B-scan画像をAUC=0.92という確度で分類が可能であることが分かった。また網膜各層の異常の有無についても、高い確度で分類が可能であることも分かった。さらにこの"不確かさ"をMAP化することによって、OCT画像のどの層のどの部位に異常があるかを可視化することが可能であった。このことはAIによる疾患の”診断”ではないが、臨床医が疾患を診断する過程における手助けとなるツールとして活用することができる可能性を示唆している。さらに、AIの思考過程である確率分布を定量化する手法であるため、これまでの研究で行われていた深層学習にそのまま分類問題を解かせる手法とは異なり、思考過程が説明できるという優位点が存在する。AIの思考過程のブラックボックスは以前から問題になっており、これを解決する一つの手法として期待できるものと考えている。これらの結果については学会報告及び論文発表（PLOS ONE, 2023)を行った。

This year, we will quantify the "inaccuracy" of the optical coherence tomography (OCT) layer classification system, the artificial intelligence (AI), and the accuracy distribution of the OCT layer classification system. The classification of diseased eyes and normal eyes is possible. Results, OCT B-scan profile AUC=0.92 Accuracy Classification There is no abnormality in each layer of the retina, and the classification is possible with high accuracy. The "inaccuracy" of the OCT image is displayed on the MAP. The diagnosis of this disease is based on the possibility that the clinician can diagnose the disease by hand. The AI's thinking process is described in terms of the accuracy distribution of the quantitative approach to deep learning and classification problems. AI's thinking process is a process of thinking about problems and solving problems. The results of this study were published in the Society Report and Paper Presentation (PLOS ONE, 2023).

项目成果

深層学習の不確かさの定量化による糖尿病網膜症の病期毎の網膜微細構造変化の検出

通过量化深度学习的不确定性来检测糖尿病视网膜病变各个阶段的视网膜微结构变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 青山絵理子;久保田聡;滝川正春;藤原和樹，椎原秀樹，園田祥三，寺﨑寛人，船津諒，柴涼介，熊谷佳紀，本田直人，坂本泰二
• 通讯作者: 藤原和樹，椎原秀樹，園田祥三，寺﨑寛人，船津諒，柴涼介，熊谷佳紀，本田直人，坂本泰二

広角眼底撮影によるPachychoroidの画像解析

使用广角眼底摄影进行厚脉络膜图像分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 椎原秀樹;園田祥三;寺崎寛人;船津諒;坂本泰二;椎原秀樹
• 通讯作者: 椎原秀樹

脈絡膜血管走行の対称性と中心窩下脈絡膜厚の関係性の検討

脉络膜血管走行对称性与中心凹下脉络膜厚度关系的检查

• 发表时间: 2022
• 作者: 椎原秀樹;園田祥三;寺崎寛人;船津諒;坂本泰二
• 通讯作者: 坂本泰二