ドライアイとデジタルヘルスDryEyeandDigitalHealth梛野健*猪俣武範**はじめにドライアイは世界で10億人以上が罹患する最多の眼疾患であり,今後も増加が予測されている.ドライアイによる眼乾燥感や眼不快感といった症状は長期にわたり視覚の質や集中力・労働生産性を低下させ,多大な経済的損失を引き起こすことが問題となっている.ドライアイはその多様な自覚症状から不定愁訴と判断され,適切な診断を受けられず,未治療のまま症状に苦しみ続けているドライアイ患者が多数存在する.さらにドライアイに対する治療は点眼による対症療法が中心であり,完治する方法はこれまでのところ存在しない.そのため,ドライアイの発症や重症化に対する予防医療・早期診断・早期治療が求められている.近年急速に進展しているデジタルヘルスは,これらの問題を解決できる可能性を秘めている.すでに他の疾患領域における遠隔診療では,疾患の早期発見や早期治療介入について成果が示されつつある.筆者らは,2016年よりドライアイ研究用スマートフォンアプリケーション「ドライアイリズム」を開発し,デジタルヘルスを用いたドライアイ診療の実現に向けて,多数の臨床研究を実施してきた.本稿では,ドライアイ診療におけるデジタルヘルスを概説し,これまで筆者らが実施してきたスマホアプリを用いた臨床研究の成果とその展望について解説する.Iドライアイとデジタルヘルスドライアイはわが国では約2,000万人,世界では10億人以上が罹患する最多の眼疾患であり,超高齢社会やウィズ・アフターコロナにおけるデジタル社会の到来により,今後も増加していくと予測されている1~3).また,ドライアイによる眼乾燥感や眼不快感といった症状は人生の長期にわたり視覚の質や労働生産性を低下させ,多大な経済的損失を引き起こすことが問題となっている4,5).一方,ドライアイの症状は眼乾燥感や眼不快感のみならず,羞明,眼精疲労,視力低下など多岐にわたり,多様性と不均一性をもつ6).そのため,不定愁訴と判断され未治療のまま症状に苦しみ続けているドライアイ患者が多数存在する7).さらに,ドライアイと診断されても,学業や仕事,COVID-19の蔓延といった理由から継続的な受診が不可能な患者も多い.ドライアイの治療は,点眼による対症療法が中心であり,これまでのところ完治する方法は存在しない.そのため,ドライアイの発症・重症化に対する予防医療・早期診断・適切な治療介入が重要である6).デジタルヘルスとは,病気の管理や健康増進を目的に情報通信技術を活用する医療をさす8).その概念は幅広く,ウェアラブルデバイスや人工知能の活用,モバイルヘルス,遠隔医療,個別化医療を含む8).デジタルヘルスは従来の医療における障壁となっていた距離・場所・*KenNagino:順天堂大学医学部眼科学講座,順天堂大学大学院研究科医学病院管理学講座,順天堂大学大学院医学研究科デジタル医療講座**TakenoriInomata:順天堂大学医学部眼科学講座,順天堂大学大学院研究科医学病院管理学講座,順天堂大学大学院医学研究科デジタル医療講座,順天堂大学大学院医学研究科AIインキュベーションファーム〔別刷請求先〕梛野健:〒113-8213東京都文京区本郷2-1-1順天堂大学A棟6階南眼科研究室順天堂大学医学部病院管理学講座0910-1810/23/\100/頁/JCOPY(55)337図1ドライアイ研究用スマートフォンアプリケーション「ドライアイリズム」(文献6より許可を得て改変引用)年齢性別(女性)花粉症うつ病うつ病・統合失調症以外の精神疾患現在のコンタクトレンズ装用8時間を超えるデジタル作業時間喫煙オッズ比(95%信頼区間)0.99(0.987~0.999)1.99(1.61~2.46)1.35(1.18~1.55)1.78(1.18~2.69)1.87(1.24~2.82)1.27(1.09~1.48)1.55(1.25~1.91)1.65(1.37~1.98)0123オッズ比(95%信頼区間)図2ドライアイの関連因子症候性ドライアイなしの症候性ドライアイありに対して関連する因子のフォレストプロット.(文献7より許可を得て改変引用)年齢性別(女性)膠原病うつ病・統合失調症以外の精神疾患白内障・レーシック以外の眼科手術歴現在のコンタクトレンズ装用過去のコンタクトレンズ装用オッズ比(95%信頼区間)0.96(0.95~0.97)0.55(0.42~0.72)0.23(0.09~0.60)0.50(0.36~0.69)0.41(0.27~0.64)0.64(0.54~0.77)0.45(0.34~0.58)01オッズ比(95%信頼区間)図3ドライアイ未診断の関連因子ドライアイ未診断者のドライアイ診断者に対して関連する因子のフォレストプロット.(文献7より許可を得て改変引用)オッズ比(95%信頼区間)年齢0.99(0.98~0.99)性別(女性)1.85(1.60~2.14)膠原病2.81(1.34~5.90)うつ病1.68(1.23~2.29)現在のコンタクトレンズ装用1.24(1.09~1.41)デジタル作業時間1.02(1.01~1.03)花粉症1.18(1.04~1.33)喫煙1.53(1.31~1.79)オッズ比(95%信頼区間)図4ドライアイ重症化の関連因子ドライアイの重症化と関連する因子のフォレストプロット.(文献16の結果より作成)0123456IIIスマホアプリを用いたドライアイ症状評価とePRO1.ePROによるドライアイの症状評価ドライアイの自覚症状は個人差が大きいため,定性的な問診ではなく疾患特異的質問紙票を用いた定量的な評価が推奨されている27).このように質問紙票を介して,患者自身の主観に基づき報告される疾患の症状や治療の満足度に関する指標をpatient-reportedoutcome(PRO)とよぶ28).PROを用いることで,患者の自覚症状という定性的な情報を定量評価することが可能である.また,近年のデジタルヘルスの広がりとともに,electricPRO(ePRO)に注目が集まっている29).ePROは電子化された質問紙票を介して収集されるPROのことである28).スマホアプリによるePROを用いれば,これまで医療機関を受診できなかったドライアイ患者に対して,遠隔でのドライアイ自覚症状の評価が可能となる.ePROにより,従来の医療の課題であった未診断のドライアイ患者の早期発見や,日常生活におけるドライアイ自覚症状の継続的なモニタリングを実現できる可能性がある.2.ePROの課題:妥当性の検証ePROによる評価は,紙媒体による評価よりも患者の負担を軽減し,患者に受け入れられやすい可能性が示されている28).しかし,紙媒体のPROとePROは,その見た目や記載・入力方法,患者に与える印象が大きく異なる場合があるため,収集されたPROに影響を与えることがある28).そのため,ePROを用いた臨床研究やePROの臨床応用を行う際には,ePROの妥当性を検証する必要がある28).そこで筆者らは,紙媒体のJ-OSDIに対するスマホアプリに搭載した電子媒体のJ-OSDIの妥当性を検証した16).本研究では,ドライアイまたはドライアイ疑いの患者を対象に,紙媒体のJ-OSDIと電子媒体のJ-OSDIを用いて収集したJ-OSDI合計スコアの相関,一致性,診断能を評価した.その結果,紙媒体のJ-OSDI合計スコアと電子媒体のJ-OSDI合計スコアの間には有意な正の相関があり(r=0.752,p<0.001,図5a)16),臨床的一致性に関するBland-Altman解析の結果では,臨床的差(bias)は3.52点であった(図5b)16).また,紙媒体のJ-OSDI合計スコアと電子媒体のJ-OSDI合計スコアはいずれもドライアイ群において有意に高く,両媒体のスコア間に有意差はなかった(図5c)16).筆者らの研究から,電子化されたJ-OSDIの従来の紙媒体のJ-OSDIに対する妥当性が示された.これにより,スマホアプリに搭載された電子媒体のJ-OSDIを,紙媒体のJ-OSDIの代わりに従来のドライアイ診察の場や遠隔診療で使用することが可能となる.3.ePROの応用:ドライアイ自覚症状の層別化これまでのところ,ドライアイに対する根治療法は存在しておらず,点眼薬による対症療法が中心である30).ドライアイの自覚症状は多様性と不均一性をもつ6).そのため,ドライアイに対する診療の質のさらなる向上には,個々人の多様なドライアイの自覚症状に対する層別化医療や個別化医療により,それぞれの症状に合わせた治療を提供していくことが重要である.近年は,スマートフォンなどのモバイルデバイスから個人の行動情報や精神的・身体的情報を包括的に収集・解析し,個人のデジタル表現型の定量化を行うデジタルフェノタイピングの手法が発展してきている31).デジタルフェノタイピングを活用した治療アプローチは,患者の個人差が大きく,症状の定量的評価がむずかしい精神科領域において,層別化医療や個別化医療への有用性が示されている31).このデジタルフェノタイピングを用いた層別化の手法は,個人差や症状の多様性や不均一性が大きいドライアイの診療においても,層別化医療や個別化医療による治療の質向上に有用である可能性がある.そこで筆者らは,スマホアプリ「ドライアイリズム」によって収集したドライアイ健康関連医療ビッグデータを用いて,ドライアイの多様な症状を層別化するデジタルフェノタイピング手法の開発を行った6).本研究では,ドライアイリズムユーザーのうち,3,593人を対象とし,次元削減アルゴリズムUniformMani-foldApproximationandProjection(UMAP)と階層型クラスタリング手法を用いて,J-OSDIの12項目の質問への回答結果に基づく層別化を行った32).その結果,342あたらしい眼科Vol.40,No.3,2023(60)305020OSDITotalScore4010300Bias:3.524020-10-12.32010-200-30002040608010020406080Paper-basedOSOIAverage図5紙媒体のJ-OSDIと電子媒体のJ-OSDIの比較a:紙媒体のCJ-OSDIと電子媒体のCJ-OSDIの相関.Cb:紙媒体のCJ-OSDIと電子媒体のCJ-OSDIの臨床的一致性に関するBland-Altmanプロット.Y軸は紙媒体のCJ-OSDI合計スコアと電子媒体のCJ-OSDI合計スコアの差を,X軸は紙媒体のJ-OSDI合計スコアと電子媒体のCJ-OSDI合計スコアの平均を示す.Cc:紙媒体のCJ-OSDIと電子媒体のCJ-OSDIのドライアイ識別能.紙媒体と電子媒体いずれもドライアイ群で有意に高いCJ-OSDI合計スコアを示す.OSDI:ocularsurfacediseaseindex,DED:dryeyedisease.(文献C16より許可を得て引用)CaSpectralclusteringbUMAPscatterplot-10-11Cluster1234-10-11SeverityMildModerateSevere56-127-12UMAP2UMAP2-13-13-14-14-15-1520222426282022242628UMAP1UMAP1図6次元削減手法UMAPとスペクトラルクラスタリングの組み合わせによるドライアイ患者層別化a:スペクトラルクラスタリングにより同定した各クラスターのCUMAPプロット.J-OSDIのC12項目の質問への回答に基づき,ドライアイ患者を七つのクラスターに層別化した.b:J-OSDIの重症度カテゴリに基づくドライアイ自覚症状の重症度を示すCUMAPプロット.UMAP:uniformCmanifoldCapproximationCandCprojection,J-OSDI:japaneseCversionCofCtheCocularCsurfaceCdiseaseindex.(文献C6より許可を得て改変引用)Cluster■1■2■3■4■5■6■743210図7層別化された各クラスターの階層的クラスタリングと自覚症状のヒートマップJ-OSDIのC12項目の質問それぞれにおける重症度の傾向をクラスターごとにヒートマップで示す.J-OSDI:JapaneseCversionCofCtheCOcularCSurfaceCDiseaseIndex.(文献C6より許可を得て改変引用)涙液層破壊時間最大開瞼時間図8涙液層破壊時間と最大開瞼時間涙液層破壊時間は瞬目してから角膜を覆う涙液層が破壊されるまでの時間を示す.最大開瞼時間は患者に可能な限り開瞼を保持してもらい,眼不快感が生じて閉瞼するまでの時間を示す.(文献C35より許可を得てえ改変引用)①疾患特異的質問紙票による自覚症状の収集ドライアイ判定②最大開瞼時間の測定図9スマホアプリを用いたドライアイ診断スマホアプリによる疾患特異的質問紙票(J-OSDI)を用いた自覚症状の評価と最大開瞼時間の測定を組み合わせによりドライアイ判定を行う.0.000.250.500.751.001-Speci.city図10標準的ドライアイ診断に対するスマホアプリによるドライアイ診断の診断精度に関するROC解析ROC曲線下面積が大きいほど,診断能が高いことを示す.スマホアプリによるドライアイ診断におけるCROC曲線下面積はC0.910であり,高い診断精度を示唆している.ROC:receiveroperatingcharacteristic.(文献C18より許可を得て改変引用)文献1)GaytonCJL:Etiology,Cprevalence,CandCtreatmentCofCdryCeyedisease.ClinOphthalmolC3:405-412,C20092)InomataT,ShiangT,IwagamiMetal:Changesindistri-butionofdryeyediseasebythenew2016diagnosticcri-teriaCfromCtheCAsiaCDryCEyeCSociety.CSciCRepC8:1918,C20183)DingCJ,CSullivanDA:AgingCandCdryCeyeCdisease.CExpCGerontolC47:483-490,C20124)YamadaCM,CMizunoCY,CShigeyasuC:ImpactCofCdryCeyeConCworkCproductivity.CClinicoeconCOutcomesCResC4:307-312,C20125)UchinoM,SchaumbergDA:Dryeyedisease:impactonqualityCofClifeCandCvision.CCurrCOphthalmolCRepC1:51-57,C20136)InomataCT,CNakamuraCM,CSungCJCetal:Smartphone-basedCdigitalCphenotypingCforCdryCeyeCtowardCP4Cmedi-cine:aCcrowdsourcedCcross-sectionalCstudy.CNPJCDigitCMedC4:171,C20217)InomataCT,CIwagamiCM,CNakamuraCMCetal:Characteris-ticsCandCriskCfactorsCassociatedCwithCdiagnosedCandCundi-agnosedCsymptomaticCdryCeyeCusingCaCsmartphoneCappli-cation.JAMAOphthalmolC138:58-68,C20208)RonquilloCY,CMeyersCA,CKorvekSJ:DigitalChealth.In:CStatPearls,StatPearlsPublishing,LLC,20229)KuwabaraA,SuS,KraussJ:Utilizingdigitalhealthtech-nologiesCforCpatientCeducationCinClifestyleCmedicine.CAmJLifestyleMedC14:137-142,C202010)JhaCS,CTopolEJ:AdaptingCtoCarti.cialintelligence:radi-ologistsCandCpathologistsCasCinformationCspecialists.CJamaC316:2353-2354,C201611)CookBL,ProgovacAM,ChenPetal:Noveluseofnatu-rallanguageCprocessing(NLP)toCpredictCsuicidalCideationCandCpsychiatricCsymptomsCinCaCtext-basedCmentalChealthCinterventionCinCMadrid.CComputCMathCMethodsCMedC2016:8708434,C201612)DuttS,NagarajanS,VadivelSSetal:Designandperfor-mancecharacterizationofanovel,smartphone-based,por-tableCdigitalCslitClampCforCanteriorCsegmentCscreeningCusingtelemedicine.TranslVisSciTechnolC10:29,C202113)Llorens-QuintanaCC,CRico-del-ViejoCL,CSygaCPCetal:ACnovelautomatedapproachforinfrared-basedaAssessmentofmeibomianglandmorphology.TranslationalVisionSci-ence&TechnologyC8:17,C201914)GonzalezCN,CIloroCI,CSoriaCJCetal:HumanCtearCpeptide/Cproteinpro.lingstudyofocularsurfacediseasesbySPE-MALDI-TOFCmassCspectrometryCanalyses.CEuPACOpenCProteomicsC3:206-215,C201415)SverdlovCO,CvanCDamCJ,CHannesdottirCKCetal:Digitaltherapeutics:anCintegralCcomponentCofCdigitalCinnovationCinCdrugCdevelopment.CClinCPharmacolCTherC104:72-80,C2018C16)InomataCT,CNakamuraCM,CIwagamiCMCetal:RiskCfactorsCforseveredryeyedisease:crowdsourcedresearchusingDryEyeRhythm.OphthalmologyC126,C201917)InomataT,NakamuraM,IwagamiMetal:Strati.cationofindividualsymptomsofcontactlens-associateddryeyeusingCtheCiPhoneCAppDryEyeRhythm:crowdsourcedCcross-sectionalCstudy.CJCMedCInternetCResC22:e18996,C202018)OkumuraCY,CInomataCT,CMidorikawa-InomataCACetal:DryEyeRhythm:aCreliableCandCvalidCsmartphoneCapplica-tionCforCtheCdiagnosisCassistanceCofCdryCeye.COculCSurfC25:19-25,C202219)StapletonCF,CAlvesCM,CBunyaCVYCetal:TFOSCDEWSCIICepidemiologyreport.OculSurfC15:334-365,C201720)Wol.sohnJS,AritaR,ChalmersRetal:TFOSDEWSIIdiagnosticCmethodologyCreport.COculCSurfC15:539-574,C201721)UchinoCM,CSchaumbergCDA.,CDogruCMCetal:PrevalenceCofdryeyediseaseamongJapanesevisualdisplayterminalusers.OphthalmologyC115:1982-1988,C200822)RoszkowskaAM,ColosiP,FerreriFMetal:Age-relatedmodi.cationsofcornealsensitivity.OphthalmologicaC218:C350-355,C200423)CourtinR,PereiraB,NaughtonGetal:Prevalenceofdryeyediseaseinvisualdisplayterminalworkers:asystem-aticCreviewCandCmeta-analysis.CBMJCOpenC61:e009675,C201624)EkStefan:GenderCdi.erencesCinChealthCinformationbehaviour:aCFinnishCpopulation-basedCsurvey.CHealthCPromotIntC30:736-745,C201325)HuaCR,CYaoCK,CHuCYCetal:DiscrepancyCbetweenCsubjec-tivelyCreportedCsymptomsCandCobjectivelyCmeasuredCclini-cal.ndingsindryeye:apopulationbasedanalysis.BMJOpenC4:e005296,C201426)KimberleyY,VatineeB,MaguireMetal:Systemiccon-ditionsCassociatedCwithCseverityCofCdryCeyeCsignsCandCsymptomsCinCtheCdryCeyeCassessmentCandCmanagementCstudy.OphthalmologyC128:1384-1392,C202127)Wol.sohnJS,AritaR,ChalmersRetal:TFOSDEWSIIdiagnosticCmethodologyCreport.COculCSurfC15:539-574,C201728)CoonsSJ,GwaltneyCJ,HaysRDetal:RecommendationsonCevidenceCneededCtoCsupportCmeasurementCequivalenceCbetweenelectronicandpaper-basedpatient-reportedout-come(PRO)measures:ISPORCePROCGoodCResearchCPracticesCTaskCForceCreport.CValueCHealthC12:419-429,C200929)GrayCCS,CGillCA,CKhanCAICetal:TheCelectronicCpatientCreportedCoutcometool:testingCusabilityCandCfeasibilityCofCamobileAppandportaltosupportcareforpatientswithcomplexCchronicCdiseaseCandCdisabilityCinCprimaryCcareCsettings.JMIRMHealthUHealthC4:e58,C201630)JonesL,DownieLE,KorbDetal:TFOSDEWSIIman-(65)あたらしい眼科Vol.40,No.3,2023C347