スピーチのトランスクリプト |魏文斌教授：小さな目、大きな健康 - 眼底画像を用いた心血管疾患および脳血管疾患の早期警告

2021年6月5日から6日にかけて、中国科学技術協会、中国科学院、中国工程院、浙江省人民政府の指導の下、中国人工知能学会と杭州市人民政府が主催し、杭州市余杭区人民政府準備グループが引き受け、浙江杭州未来科学技術城管理委員会が実施する2021年世界人工知能技術会議が杭州で成功裏に開催されました。 6月5日に開催された「魅力と挑戦 スマートヘルスケアと高齢者健康クロスイノベーションフォーラム」では、首都医科大学北京同仁病院副院長兼教授であり、国家「千人計画」のリーダー的人材である魏文斌教授が、「小さな目、大きな健康 ― 眼底画像による心血管疾患と脳血管疾患の早期警告」と題する素晴らしい講演を行いました。

魏文斌

首都医科大学北京同仁病院副院長・教授

国家「一万人計画」の主力人材

以下は魏文斌教授のスピーチの記録です。

今日は、総合的な健康管理における眼科での私の経験をいくつかお話ししたいと思います。

目は体内で血管や神経を直接見ることができる唯一の器官です。それらはまた、全身の健康状態を示す窓であり、それを通して人の全体的な健康状態が反映されます。網膜循環は脳や冠状動脈循環と同じ解剖学的、生理学的特徴を持ち、視神経は中枢神経系の一部であるため、病理学的、生理学的に相互反映しており、眼底は心臓血管や脳血管の観察の窓となる可能性を秘めています。

心臓血管疾患と脳血管疾患は、依然として人間の健康、さらには生命に対する最大の脅威であり、最も負担の大きい慢性疾患でもあります。私の国では毎年300万人以上が心臓血管疾患や脳血管疾患で亡くなっています。したがって、高リスクグループを早期に特定し、チェックポイントを前進させることは、慢性疾患の予防と治療において取り組む必要がある主要な課題です。従来の心血管系および脳血管系の危険因子は標的臓器の損傷を直接反映することはできませんが、目は心血管系および脳血管系の疾患の早期警告の窓口として機能する可能性があります。網膜動脈と網膜静脈は内頸動脈から始まります。眼底撮影などのソフトウェアや技術の助けを借りて、網膜血管の正確な測定と観察を行うことができ、人工知能を通じて定量化を行うことができ、臨床研究の重要な手段となっています。

現在、眼底写真撮影、フルオレセイン血管造影、光干渉断層撮影（OCT）、光干渉断層撮影血流イメージング（OCTA）など、眼科におけるさまざまな画像技術が急速に発展しています。これらの画像技術は眼科の専門分野です。眼科は主に画像診断に基づいているため、これらの眼底画像を使用して、マルチモーダル画像の融合と定量化を実現できます。定量的画像分析、深度処理、詳細セグメンテーションと抽出、3次元血管の取得、脈絡膜と網膜の正確な階層測定、および1次元、2次元、3次元、血管機能を含む多段階の定量分析を通じて、臨床診断の基礎が提供されます。

私たちは血管の標準化を予測するための予備研究を実施し、2次元平面、3次元断面、血管機能における国際標準化された定量測定技術を実装し、大規模な人口ベースのコホート研究と、自然人口における網膜と脈絡膜の標準化のフルディメンションデータベースを確立しました。これらのデータは、網膜と心血管疾患および脳血管疾患との関係を研究するのに役立ちます。

過去には、網膜血管の異常と心血管疾患や脳血管疾患との間に関係があるかどうかを調査する研究がいくつか行われてきました。私たちは、網膜血管狭窄、動静脈交差痕、小血管の形態など網膜血管の異常と心血管疾患や脳血管疾患との関係を観察しながら、10年間にわたり研究を続けてきました。網膜血管の変化は高血圧と密接に関係していることがわかりました。高血圧患者では、微小血管の異常が非常によく見られます。中国人の血管異常は加齢とともに増加し、特に農村部の人口で顕著です。

また、主に微小血管病変が微小循環障害によって引き起こされるかどうかを調査するために、いくつかの前向き研究も実施しました。 5年間の研究を経て、局所的な動脈狭窄、交差、網膜病変が増加しており、特に高血圧と密接に関連していることが判明しました。網膜微小血管異常の発生率は1.58倍に増加しました。血圧の上昇度合いにも関係します。平均動脈圧が 10 mmHg 上昇するごとに、血管異常の発生率は 1.58 倍に増加します。血圧が適切にコントロールされると、網膜の微小血管異常が大幅に改善されることが分かりました。したがって、網膜微小血管異常の改善率は高血圧のコントロールの程度と密接に関係しています。言い換えれば、高血圧と網膜微小血管異常は有意に相関している。したがって、網膜微小血管は高血圧を良好にコントロールするための標的器官として機能する可能性があります。

私たちはカイルアンで「カイルアン眼疾患研究」を実施し、網膜血管異常が頸動脈肥厚および頸動脈プラークと密接に関連していることを示しました。頸動脈プラーク、動脈硬化、網膜動脈径の間には有意な関係があり、網膜血管の動脈硬化は頸動脈疾患の指標となることがわかりました。眼底写真撮影により、網膜血管に加えて、心血管疾患や脳血管疾患を反映するより敏感な血管指標も眼底画像から発見できると期待されます。

現在、眼科には OCTA（網膜血管画像）と呼ばれるシステムがあり、網膜血管を 2.5 秒で階層化し、数値化することができます。この技術を用いて、健常者の網膜表層血流、網膜深層血流、脈絡膜毛細血管血流のデータベースを作成しました。

糖尿病性網膜症は糖尿病患者の失明の最も重要な原因であるため、正常な眼底を持つ糖尿病患者、つまり糖尿病性網膜症の前臨床段階にある患者の場合、血流イメージング技術を使用して糖尿病性網膜症を早期にスクリーニングすることができます。血流イメージング技術により血管の形態を観察、定量化すると、糖尿病患者の眼底撮影では問題がなくても、網膜血流イメージングではすでに問題があることがわかります。患者の 3 分の 1 では黄斑弓の「空洞化」が見られ、一部の毛細血管の形態と密度に変化が見られます。これは、糖尿病性眼底病変の前臨床段階を早期に特定するのに役立ちます。

血流イメージング技術を用いて眼底毛細血管密度と糖尿病性腎症の関係を研究する。例えば、網膜血管の密度と灌流密度を調べて、それらと腎機能の間に何らかの関係があるかどうかを調べることができます。研究により、網膜毛細血管密度が1単位低下するごとに尿中タンパク質の発生率が11％増加し、血流密度が1単位低下するごとに尿中タンパク質が17％増加することが判明し、網膜血管密度、血流密度、腎機能は関連していることがわかりました。したがって、網膜血流の定量分析は、糖尿病性腎症の有効なモニタリング指標として使用することができます。

眼底画像では、血管密度も著しく低下するため、視神経症を伴った多発性硬化症の症状も観察できます。海外ではOCTAを使ってアルツハイマー病（AD）を研究している人もいます。網膜脈絡膜血管の密度の変化は、ADの早期診断のためのバイオマーカーとして使用でき、病気の進行を追跡および監視し、薬の有効性を判断する方法としても使用できます。

血管密度に加えて、網膜神経線維層の変化によって全身的な変化も予測できます。 OCTは非侵襲的に神経線維層の厚さを正確に測定でき、組織学の解像度に達しているため、神経線維層の厚さを正確に測定できます。通常の眼底写真でも神経線維層の分布が確認できます。

私たちは3,000人以上を対象にした研究を実施し、正常な網膜神経線維層の人々のデータベースを構築しました。網膜の厚さは位置によって異なるため、年齢、性別、眼軸などが一定の影響を与えます。神経線維層の厚さは年齢と密接に関係しています。

神経線維層欠損は無赤色眼底写真やOCTで観察でき、欠損の形状によって分類することができます。研究により、神経線維層の欠陥が糖尿病に関連していることが判明しました。糖尿病患者の網膜神経線維層は明らかに損傷を受けています。いくつかの神経疾患も網膜神経線維層に明らかな欠陥を引き起こします。

私たちは網膜神経線維層の欠陥と高血圧の関係に注目しました。 3,000人以上を対象とした研究により、高血圧患者の神経線維層の欠損は正常者の2倍であり、形態も著しく異なることが判明しました。神経線維層の厚さは高血圧と密接な関係があります。さらに、神経線維の喪失も高血圧の程度と関係していることがわかりました。高血圧が重度であればあるほど、神経線維層の欠損も重度になります。したがって、神経線維層の損失は、高血圧の早期予防、管理、治療、および経過観察のための客観的な根拠を提供します。

網膜神経線維層と高血圧の進行との関係を観察するために5年間のコホート研究を実施しました。神経線維層に欠陥がある人の場合、5年後には高血圧が進行するリスクがほぼ5倍に増加しました。言い換えれば、神経線維層に欠陥がある人は、5年後に高血圧が著しく進行するリスクがほぼ5倍になるということです。

また、神経線維層の欠陥と脳血管の異常の間にも有意な関係があり、頸動脈にも有意な関係があることもわかりました。大規模コホート研究により、網膜神経線維層の欠陥と無症候性脳卒中、および急性脳卒中と脳卒中関連死亡との間に密接な関係があることが確認されました。したがって、神経線維層の欠陥は、脳卒中の全過程早期警告の監視指標として使用することができます。

さらに、OCT で脈絡膜の変化を検出することで、全身疾患との関連性があるかどうかを調べることもできます。脈絡膜は眼球壁の中間層にあるため通常は目に見えないため、OCT 画像では、深層画像処理、詳細セグメンテーション、断層画像定量化を通じて脈絡膜画像を階層化し、正確に測定することができます。

私たちは人口ベースのコホートを対象に定量的な脈絡膜画像研究を実施し、脈絡膜の厚さが老化のマーカーとして使用できることを発見しました。 10 歳ごとに脈絡膜は 33 μm 薄くなりますが、これは年齢と有意に負の相関関係にあります。したがって、脈絡膜の厚さは老化のモニタリング指標として使用することができます。同時に、脈絡膜の厚さが糖尿病と密接に関係していることもわかりました。糖尿病患者の脈絡膜血管は、特に初期段階では脈絡膜肥厚を引き起こす可能性があります。

眼底の質感はヒョウのようです。眼底写真では、脈絡膜の質感は人それぞれ異なります。顔認識と同様に、ヒョウ柄を等級分けしてゾーン分けし、黄斑部と視神経乳頭周辺のヒョウ柄眼底の程度の変化を観察し、それが体全体とどのように関係しているかを確認できます。研究により、ヒョウ柄の変化は眼軸、年齢、緑内障に関連していることが判明しています。つまり、年齢が高くなるほど、ヒョウ柄が目立つようになるのです。ヒョウ柄は年齢と正の相関関係があり、人間の老化の指標として使用できることが分かりました。豹紋様眼底も BMI 値と負の相関関係にあり、つまり、非常に太った人の眼底の豹紋様レベルの変化は、痩せた人のそれとは大きく異なります。喫煙者のヒョウ柄模様の変化はより顕著であり、この変化と喫煙の間にも明らかな関係があります。

ヒョウ柄と脈絡膜の厚さが認知機能障害と関連しているかどうかを調べたところ、脈絡膜の厚さ、ヒョウ柄眼底、認知機能障害は有意に相関していることがわかりました。したがって、目の異常は認知機能障害の独立した警告サインとして機能する可能性があります。

私たちは上記の研究結果を裏付ける論文をいくつか発表しており、海外の研究者からも好評を得ています。ヒョウ眼底は高血圧や認知機能障害と関連しているほか、糸球体濾過率や糖尿病とも一定の関係があります。ヒョウ眼底の差異と脈絡膜の研究は、年齢、BMI、喫煙、認知機能障害、高血圧、および体全体の血液灌流の低下を示す糸球体濾過率の低下と関連しているため、臨床的に大きな意義があります。したがって、ヒョウのような眼底の変化や脈絡膜の変化も、全身の血液灌流の低下による眼底の症状です。眼底画像と眼底写真の異なる質感は、身体の全体的な状態を反映することができます。

カラー眼底写真、OCT および OCTA 画像を含む一連の眼底画像を通じて、人工知能による病気警告および個別化された健康サービス システムを確立できます。また、慢性疾患管理のチャネルやプラットフォームを通じてこれらの眼科画像を組み合わせることで、慢性疾患管理のレベルを向上させることもできます。

現在、眼底写真は、年齢、体重、全体的な健康状態を示すことができるカラー写真を含め、全身の多くの全体的な状態を反映することができます。写真以外にも眼底画像が多数あります。ビッグデータとインテリジェント分析を活用することで、インターネットを通じて慢性疾患の管理と早期警告のチャネルを確立することができます。

要約すると、眼科医は眼科疾患の診断と治療に加えて、慢性疾患管理の窓口として機能し、眼を通して全身疾患の早期警告に一定の役割を果たすことができます。眼底画像と人工知能分析を通じて、全身性慢性疾患の予防と制御の効果を達成できます。

網膜微小血管、血流、網膜神経線維層の変化を利用して、心血管疾患や脳血管疾患をモニタリングすることができます。私たちは、脈絡膜の厚さや眼底の質感などの脈絡膜の変化も含め診断範囲をさらに拡大し、認知機能障害、全身の微小循環の低下、腎機能、全身臓器の変化の診断に役立てています。現在、眼科医、眼底画像診断、人工知能分野の専門家の緊密な協力により、「小さな目の管理、大きな健康」が実現しました。

（このレポートは速記に基づいてまとめられています）