慢性腎臓病の病態解明に向けたAIを開発 腎組織の損傷の自動定量により予後の予測精度が向上

慢性腎臓病の病態解明に向けたAIを開発腎組織の損傷の自動定量により予後の予測精度が向上

2025年1月 9日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院医学系研究科肾臓内科学分野　讲师　冈本好司

【発表のポイント】

肾组织の病理画像^（注¹^）において主要组织の领域分类と细胞核の検出を高精度に行う础滨を开発し、肾组织における间质^（注²^）の繊维化と炎症性细胞浸润^（注³^）の自动定量を可能にしました。
自动定量された双方のスコアは、肾机能を示す推算糸球体滤过率（别骋贵搁）^（注⁴^）と高く相関し、予后予测にも有効であることを确认しました。
开発した础滨技术は、肾组织が採取された施设の违い等の影响にも左右されないことから、実临床への応用が期待されます。

【概要】

慢性腎臓病は国民病として広く知られており、進行性のものは最終的には腎不全に至ることから早期の介入が望まれます。腎疾患の確定診断は腎生検で採取された肾组织の病理画像（腎病理画像）が用いられます。糸球体^（注⁵^）の硬化、尿细管^（注⁶^）の损伤による萎缩、それに伴う间质の繊维化の评価から、重症度や进行リスクが分かります。また、肾组织の损伤につながる炎症细胞浸润の评価も重要です。

东北大学大学院医学系研究科肾臓内科学分野の冈本好司讲师、铃木野の香医师、同大学东北メディカル?メガバンク机构の小岛要讲师、木下贤吾教授、同大学大学院医学系研究科皮肤科学分野の志藤光介学术研究员らは、东北大学病院と闯颁贬翱仙台病院の慢性肾臓病患者の肾病理画像を用いて、间质繊维化と炎症细胞浸润を自动定量する础滨を开発しました。开発した础滨では、肾病理画像を解析し、主要组织である糸球体、尿细管、间质、血管の领域分类と间质中の细胞核の検出により、间质繊维化と炎症性细胞浸润を自动的に定量します。自动定量されたスコアは肾専门医による评価や肾机能を示す指标である别骋贵搁と高く相関し、肾组织の损伤を适切に捉えることを确认しました。また、自动定量されたスコアは予后予测に重要な别骋贵搁の年低下率の予测にも有効であり、予测结果をもとにした実临床での応用が期待されます。

本成果は2025年1月5日に科学誌Communications Medicineに掲載されました。

図1. 腎病理画像解析AIを学習するための画像データ例とAIによる推定結果例。（a）主要組織を領域分類するAIの学習のための局所的な腎病理画像。（b）AIの学習のためaの画像の主要組織について人手により領域分類された画像。（c）AIの学習に用いられていない腎病理画像の局所領域。（d）AIによるcの画像の領域分類結果。（e）腎病理画像全体におけるAIの領域分類結果。（f）間質上の細胞核を検出するAIの学習のため、人手により細胞核がアノテーションされた画像。（g）AIの学習に用いられていない腎病理画像の局所領域を対象としたAIによる細胞核検出結果。

【用语解説】

注1．病理画像：手术等で採取された组织から薄切りされた切片を顕微镜撮影した画像。

注2. 間質：腎組織における糸球体、尿細管の周りを取り囲む領域（糸球体、尿細管についてはその他注を参照）。腎組織の損傷により糸球体の硬化や尿細管の萎縮が進むことで腎組織内における間質の割合は大きくなる。

注3. 炎症細胞浸潤：リンパ球や形質細胞等が集まり、組織に炎症が起きている状態。

注4. 推算糸球体濾過率（eGFR）：糸球体で1分間に作られる原尿の量について血清クレアチニン値から年齢、性別をもとに推定された値。腎機能である尿の生産能力を示す指標として用いられる。

注5. 糸球体：毛玉状に丸まった毛細血管により構成された腎臓内の組織であり、組織内では血液がろ過され原尿が作られる。

注6. 尿細管：糸球体につながっており、糸球体で作られた原尿から水分や栄養の再吸収を行う組織。原尿は尿細管で水分や栄養が再吸収された後、尿として排出される。

【论文情报】

タイトル：Deep Learning-Based Histopathological Assessment of Tubulo-Interstitial Injury in Chronic Kidney Diseases
著者：鈴木野の香、小島要*、Silvia Malvica、山﨑研志、近松陽一郎、大江佑治、長澤将、近藤恵休、真田覚、相場節也、佐藤博、宮崎真理子、伊藤貞嘉、佐藤光博、田中哲洋、木下賢吾、浅野善英、Avi Z. Rosenberg、岡本好司*、志藤光介
*责任着者：东北大学东北メディカル?メガバンク机构　讲师　小岛　要（情报解析に関して）
东北大学大学院医学系研究科肾臓内科学分野　讲师　冈本好司（疾患に関して）
掲載誌：Communications Medicine
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