がんAI予測の「二重の壁」を超える~施設差や検体差に左右されない医療の実現へ~

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2026-01-09 理化学研究所,日本医科大学,東北大学

理化学研究所・日本医科大学・東北大学の共同研究は、がん予後予測AIが直面する「二重の壁」――①病院ごとの染色や機器差による施設差、②生検と全摘で情報量が異なる検体差――を同時に超える手法を提示した。前立腺がんの生検病理画像から再発など将来の進行を予測する際、結果(Y)を画像(X)から直接学習する不安定さや、従来の医学基準(グリーソン分類)の情報の粗さを補うため、病理プロファイル(全摘検体で学習した特徴を生検に適用して定量化)から「中間推論スコア」を生成し、それを経由して最終予測する段階的推論を導入した。複数施設の外部検証でAUROCが一貫して改善し、PSA併用では最大0.805に達した。少数データでも汎用性と精度を両立し、地域や施設規模に左右されない公平な医療AI基盤への貢献が期待される。

がんAI予測の「二重の壁」を超える~施設差や検体差に左右されない医療の実現へ~
図1 研究手法のフローチャート

<関連情報>

臨床的に情報に基づいた中間推論により、限定された設定での機械学習による一般化可能な前立腺癌の予後予測が可能になる Clinically informed intermediate reasoning enables generalizable prostate cancer prognostication through machine learning in limited settings

Jun Akatsuka,Kotaro Tsutsumi,Mami Takadate,Yasushi Numata,Hiromu Morikawa,Atsushi Marugame,Hayato Takeda,Yuki Endo,Yuka Toyama,Takayuki Takahashi,Kaori Ono,Junya Iwazaki,Ryuji Ohashi,Akira Shimizu,Tomoharu Kiyuna,Maki Ogura,Masao Ueki,Takuma Kato,Toshiyuki China,Mikio Sugimoto,Hisamitsu Ide,Naoto Sassa,Naonori Ueda,Shigeo Horie,… Yoichiro Yamamoto
npj Digital Medicine  Published:03 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41746-025-02193-x

Abstract

Machine learning has shown promise in medical image classification. However, its generalizability remains challenging. Here, we show that data-efficient pre-surgical prognostication of prostate cancer from biopsy specimens is enabled by versatile feature extraction from whole-mount histopathology and a clinically informed intermediate reasoning step. With data from multiple institutions, our pipeline resolved dual-domain shifts across specimen types and institutions and achieved consistent external validation, reinforced by comprehensive analyses of generalizability. This highlights the robustness of our prognostic approach when compared to the Gleason grading system. We establish an equitable, interpretable, and clinically applicable framework, supporting actionable decisions for prognosis and treatment planning, even in limited real-world clinical environments.

医療・健康
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