JP2021174108A - Diagnosis support device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、診断支援装置に関する。 The embodiments disclosed in this specification and drawings relate to a diagnostic support device.
従来、次世代シーケンサー(Next Generation Sequencer(NGS))又は遺伝子パネルによる遺伝子診断、IVD(In-Vitro Diagnostics)検査、タンパク質分析、抗体検査、病理組織診断、放射線画像診断、放射線画像診断以外の画像診断、及び、非画像検査等の多くの診断及び検査の技術がある。 Conventionally, gene diagnosis by next generation sequencer (NGS) or gene panel, IVD (In-Vitro Diagnostics) test, protein analysis, antibody test, histopathological diagnosis, radiographic image diagnosis, image diagnosis other than radiographic image diagnosis , And there are many diagnostic and testing techniques such as non-imaging testing.
近年、がんの分野では、NGS又は遺伝子パネルを用いた検査により、新規の抗がん剤、分子標的治療薬、免疫チェックポイント阻害薬等の治療薬の選択を適切に行うためのコンパニオン診断等が行われるようになってきている。がん遺伝子パネル検査においては、数千万に及ぶ論文をベースにしたIBM Watson等のAI(Cognitive Computing System)を用いたプロファイリング等の取り組みの仕組み作りが、日本国内で進められている。また、Roche−FoundationMedicineによるTMB(tumor mutational burden)やMSI(microsatellite instability)も含めたComprehensive Genomic Profilingの取り組みが進んでいる。 In recent years, in the field of cancer, companion diagnostics, etc. for appropriately selecting therapeutic agents such as new anticancer agents, molecular-targeted therapeutic agents, immune checkpoint inhibitors, etc. by tests using NGS or gene panels, etc. Is coming to be done. In the oncogene panel test, the creation of a mechanism for profiling and other efforts using AI (Cognitive Computing System) such as IBM Watson based on tens of millions of papers is being promoted in Japan. In addition, Comprehensive Genomic Profiling efforts including TMB (tumor mutational burden) and MSI (microsatellite instability) by Roche-Foundation Medicine are in progress.
従来の診断及び検査では、例えば、遺伝子プロファイルによる診断等、個別の診断又は個別の検査結果による診断又は臨床判断が行われている。又は、複数の診断結果に基づいて、ガイドライン及び医師の経験に沿って、複合的に判断されている。 In the conventional diagnosis and test, for example, a diagnosis based on a gene profile, a diagnosis based on an individual diagnosis, a diagnosis based on an individual test result, or a clinical judgment is performed. Alternatively, the judgment is made in a complex manner based on the results of a plurality of diagnoses and based on the guidelines and the experience of the doctor.
しかしながら、これらの限られた診断及び検査だけでは、医師は、被検体の生体に関する状態(生体状態)を精度良く判定することが困難である。 However, it is difficult for a doctor to accurately determine the state (biological state) of a subject with respect to the living body only by these limited diagnoses and tests.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、被検体の生体状態を精度良く判定することができる診断支援装置を提供することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings is to provide a diagnostic support device capable of accurately determining the biological state of a subject. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings are not limited to the above problems. It is also possible to position the problem corresponding to each effect of each configuration shown in the embodiment described later as another problem.
実施形態に係る診断支援装置は、取得部と、判定部と、算出部とを備える。取得部は、センサによる被検体の観測値と、生活習慣情報及び環境情報のうち少なくとも一方を含む生活習慣・環境情報とを被検体ごとに記憶する記憶部から、所定の被検体における観測値と生活習慣・環境情報とを取得する。判定部は、所定の被検体における観測値と生活習慣・環境情報とに基づいて、疾患に対する所定の被検体の生体状態を判定する。算出部は、所定の被検体の生体状態の変化と、生活習慣・環境情報の変化とに基づいて、所定の被検体の生活習慣・環境情報における、所定の被検体の観測値の正常範囲を算出する。 The diagnosis support device according to the embodiment includes an acquisition unit, a determination unit, and a calculation unit. The acquisition unit obtains the observed value of the subject from the storage unit that stores the observed value of the subject by the sensor and the lifestyle / environmental information including at least one of the lifestyle information and the environmental information for each subject. Acquire lifestyle / environmental information. The determination unit determines the biological state of the predetermined subject for the disease based on the observed value in the predetermined subject and lifestyle / environmental information. The calculation unit determines the normal range of the observed value of the predetermined subject in the lifestyle / environmental information of the predetermined subject based on the change in the biological state of the predetermined subject and the change in the lifestyle / environmental information. calculate.
以下、図面を参照しながら、診断支援装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本願に係る診断支援装置は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the diagnostic support device will be described in detail with reference to the drawings. The diagnostic support device according to the present application is not limited to the embodiments shown below.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る診断支援装置の構成例を示す概略図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a diagnostic support device according to the first embodiment.
図1は、第1の実施形態に係る診断支援装置1を示す。診断支援装置1は、操作者(例えば、医師)による被検体の疾患(疾病)の診断を支援する装置である。診断支援装置1は、医用画像管理装置(画像サーバ)や、ワークステーションや、読影端末等であり、ネットワークを介して接続された医用画像システム上に設けられる。なお、診断支援装置1は、オフラインの装置であってもよい。
FIG. 1 shows a
診断支援装置1は、処理回路11と、記憶回路12と、入力インターフェース13と、ディスプレイ14と、ネットワークインターフェース15とを備える。
The
処理回路11は、入力インターフェース13を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、診断支援装置1の動作を制御する。例えば、処理回路11は、プロセッサによって実現される。なお、処理回路11の機能については、図2を用いて後述する。
The
記憶回路12は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、及び光ディスク等によって構成される。記憶回路12は、USB(Universal Serial Bus)メモリ及びDVD(Digital Video Disk)等の可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路12は、処理回路11において用いられる各種処理プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(Operating System)等も含まれる)や、プログラムの実行に必要なデータ等を記憶する。また、OSに、操作者に対するディスプレイ14への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース13によって行うことができるGUI(Graphical User Interface)を含めることもできる。なお、記憶回路12は、記憶部の一例である。
The
さらに、記憶回路12は、図2に示すように、遺伝子発現・変異情報U1と、エピジェネティック環境影響情報U2と、タンパク質発現情報U3と、シグナル伝達情報U4と、免疫機能情報U5と、内分泌機能情報U6と、病理情報U7と、画像診断情報U8と、生理学的情報U9と、身体所見・病状情報U10と、生体状態判定用データベース(Data Base)U11とを記憶する。情報U1〜U10は、各種センサにより診断対象の被検体から取得されたものであってもよいし、入力インターフェース13を介して操作者により入力されたものであってもよいし、ネットワークインターフェース15を介して外部の装置から取得されたものであってもよい。
Further, as shown in FIG. 2, the
遺伝子発現・変異情報U1は、例えば、診断対象の被検体の特定の遺伝子の発現量と変異量とを示す生体情報である。例えば、遺伝子発現・変異情報U1は、シーケンサー又は遺伝子パネル等が用いられる遺伝子検査等により取得される。そして、取得された遺伝子発現・変異情報U1が、記憶回路12に記憶される。
The gene expression / mutation information U1 is, for example, biological information indicating the expression level and the mutation amount of a specific gene of a subject to be diagnosed. For example, the gene expression / mutation information U1 is acquired by a genetic test or the like using a sequencer, a gene panel, or the like. Then, the acquired gene expression / mutation information U1 is stored in the
エピジェネティック環境影響情報U2は、例えば、ヒストン修飾やメチル化等の被検体のエピゲノムに影響を与える後天的な環境要因による遺伝子発現の制御を示す生体情報である。例えば、操作者が、被検体に対して、被検体が1日あたりに吸っている煙草の本数、又は、1日あたりに浴びている紫外線の量等を問診する。又は、その結果としてのヒストン修飾やメチル化等の現象を検出し、それらの得られた環境要因情報や検査結果を示す情報がエピジェネティック環境影響情報U2として、記憶回路12に記憶される。
Epigenetic environmental impact information U2 is biological information indicating the regulation of gene expression by acquired environmental factors that affect the epigenome of a subject such as histone modification and methylation. For example, the operator asks the subject about the number of cigarettes the subject smokes per day, the amount of ultraviolet rays exposed per day, and the like. Alternatively, phenomena such as histone modification and methylation as a result are detected, and the obtained environmental factor information and information indicating the test result are stored in the
タンパク質発現情報U3は、被検体のタンパク質発現に関する生体情報である。例えば、タンパク質発現情報U3は、被検体の血中等の特定のタンパク質の量と、特定のタンパク質の基準となる量との比を示す情報である。被検体の特定のタンパク質の量は、バイオマーカの体外検査又は分光分析と、質量分析器(例えば、マススペクトルスコピー等)とにより取得される。また、特定のタンパク質の基準となる量は、例えば、被検体が健康な状態である場合の特定のタンパク質の量である。そして、得られた特定のタンパク質の量と、特定のタンパク質の基準となる量との比を示す情報が、タンパク質発現情報U3として記憶回路12に記憶される。
Protein expression information U3 is biological information regarding protein expression of a subject. For example, the protein expression information U3 is information indicating the ratio of the amount of a specific protein such as in the blood of a subject to a reference amount of the specific protein. The amount of a particular protein in the subject is obtained by in vitro or spectroscopic analysis of the biomarker and a mass spectrometer (eg, mass spectrum scoop, etc.). In addition, the reference amount of a specific protein is, for example, the amount of a specific protein when the subject is in a healthy state. Then, the information indicating the ratio of the obtained specific protein amount to the reference amount of the specific protein is stored in the
シグナル伝達情報U4は、被検体の細胞間及び細胞内のシグナル伝達に関する生体情報である。シグナル伝達情報U4は、抗体アレイ等により取得される。そして、取得されたシグナル伝達情報U4が、記憶回路12に記憶される。
Signal transduction information U4 is biological information regarding intercellular and intracellular signal transduction of a subject. The signal transduction information U4 is acquired by an antibody array or the like. Then, the acquired signal transmission information U4 is stored in the
免疫機能情報U5は、被検体の免疫機能に関する生体情報である。例えば、免疫機能情報U5は、被検体の血液の単位量あたりの白血球の数を示す情報である。このような白血球の数は、血液検査等により取得される。なお、免疫機能情報U5は、免疫に関係する特定の遺伝子の発現量及び変異量や、発現した抗体量そのものを示す情報であってもよい。このような情報は、検体検査装置や抗体検査、遺伝子チップ等により取得される。そして、取得された免疫機能情報U5が、記憶回路12に記憶される。
The immune function information U5 is biological information regarding the immune function of the subject. For example, the immune function information U5 is information indicating the number of white blood cells per unit amount of blood of the subject. The number of such white blood cells is obtained by a blood test or the like. The immune function information U5 may be information indicating the expression level and mutation amount of a specific gene related to immunity, or the expressed antibody level itself. Such information is acquired by a sample test device, an antibody test, a gene chip, or the like. Then, the acquired immune function information U5 is stored in the
内分泌機能情報U6は、被検体の内分泌機能に関する生体情報である。例えば、内分泌機能情報U6は、被検体の血液の単位量あたりの特定のホルモンの量を示す情報である。このような特定のホルモンの量を示す情報は、血液検査等により取得される。 The endocrine function information U6 is biological information regarding the endocrine function of the subject. For example, the endocrine function information U6 is information indicating the amount of a specific hormone per unit amount of blood of a subject. Information indicating the amount of such a specific hormone is obtained by a blood test or the like.
病理情報U7は、病理検査又は細胞診検査によって得られた被検体の各種の生体情報である。例えば、病理検査では、腫瘤の細胞が採取され、採取された細胞が、悪性であるか否かが判定される。このような判定の結果を示す情報が、病理情報U7として記憶回路12に記憶される。
Pathological information U7 is various biological information of a subject obtained by a pathological examination or a cytopathological examination. For example, in a pathological examination, cells of a tumor are collected, and it is determined whether or not the collected cells are malignant. Information indicating the result of such determination is stored in the
画像診断情報U8は、被検体の臓器が描出された放射線診断画像と放射線診断画像の画像解析により得られる生体情報である。例えば、検査において、医師が、被検体の心臓が描出されたCT(Computed Tomography)画像の画像診断を行う。画像診断において、医師は、心臓に異常があるか否かを診断する。例えば、医師は、大動脈弁に注目し、心臓弁膜症であるか否かについての診断や、大動脈弁狭窄症であるか否かについての診断を行う。そして、診断結果を示す情報が、画像診断情報U8として記憶回路12に記憶される。なお、画像診断には、CT画像以外の画像の画像診断が含まれてよい。例えば、画像診断には、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置により得られたMR画像と、X線診断装置により得られたX線診断画像と、超音波診断装置により得られた超音波診断画像と、核医学診断装置により得られた核医学診断画像とのうち少なくとも1つの画像の画像診断が含まれてもよい。
The diagnostic imaging information U8 is biological information obtained by image analysis of a radiological diagnostic image in which an organ of a subject is depicted and a radiological diagnostic image. For example, in an examination, a doctor makes an image diagnosis of a CT (Computed Tomography) image in which the heart of a subject is depicted. In diagnostic imaging, the doctor diagnoses whether there is an abnormality in the heart. For example, a doctor pays attention to the aortic valve and makes a diagnosis of whether or not it is valvular heart disease and whether or not it is aortic valve stenosis. Then, the information indicating the diagnosis result is stored in the
生理学的情報U9は、例えば心電図により得られた被検体の心電波形に基づく心臓に関する生体情報等を指す。心電図検査において、被検体の心電波形は、心電計により得られる。また、心電波形から、R−R間隔等の心臓に関する情報が得られる。そして、このような心臓に関する情報が、生理学的情報U9として記憶回路12に記憶される。これ以外にも、生理学的情報U9には、脳波情報や、呼吸モニタの情報、体温、血圧等の様々な生理学的現象を示す情報が含まれる。
Physiological information U9 refers to biological information about the heart based on the electrocardiographic waveform of the subject obtained by, for example, an electrocardiogram. In the electrocardiogram examination, the electrocardiographic waveform of the subject is obtained by an electrocardiograph. In addition, information about the heart such as the RR interval can be obtained from the electrocardiographic waveform. Then, such information about the heart is stored in the
身体所見・病状情報U10は、被検体に対する問診によって得られた身体所見及び病状を示す生体情報である。例えば、医師は、被検体に対して問診を行うことにより身体所見及び病状を得る。例えば、身体所見には、被検体の身長及び体重等の人体レベルの情報が含まれる。このようにして得られた身体所見及び病状を示す情報が、身体所見・病状情報U10として記憶回路12に記憶される。
Physical findings / medical condition information U10 is biological information indicating physical findings and medical conditions obtained by interviewing a subject. For example, a doctor obtains physical findings and medical conditions by asking a subject. For example, physical findings include information at the human body level, such as the height and weight of the subject. The information indicating the physical findings and the medical condition thus obtained is stored in the
上述したように、記憶回路12は、情報U1〜U10を記憶する。このように、記憶回路12は、被検体の遺伝子レベルの生体情報、分子・細胞レベルの生体情報、臓器レベルの生体情報、及び、人体レベルの生体情報を記憶する。すなわち、記憶回路12は、被検体の遺伝子レベルから人体レベルまでの包括的な複数種類の生体情報を記憶する。具体例を挙げて説明すると、記憶回路12は、被検体の遺伝子に関する生体情報、タンパク質に関する生体情報、シグナル伝達に関する生体情報、内分泌機能に関する生体情報、免疫機能に関する生体情報、環境影響に関する生体情報、及び、人体に関する生体情報を含む複数種類の生体情報を記憶する。
As described above, the
生体状態判定用データベースU11は、疾患に対する生体状態(ステータス)を判定する際に用いられるデータベースである。生体状態は、被検体の、ある疾患に対する関係度を意味し、被検体が、ある疾患に関係している度合いを示す指標である。より具体的には、この関係度は、被検体が、ある疾患に罹患している度合い(可能性)を示す指標、つまり、疾患Aの症状の重さを示す指標である。例えば、生体状態は、図5に示すように、被検体の「疾患A」の症状の重さに応じた「健康状態(罹患なし)」と、「中間状態」と、「疾患状態」と、「重篤・死亡」との4つに分類される。なお、詳細については後述する。 The biological state determination database U11 is a database used when determining the biological state (status) for a disease. The biological state means the degree of relationship of the subject to a certain disease, and is an index showing the degree to which the subject is related to a certain disease. More specifically, this degree of relationship is an index indicating the degree (possibility) of the subject suffering from a certain disease, that is, an index indicating the severity of the symptom of the disease A. For example, as shown in FIG. 5, the biological state includes "health state (no illness)", "intermediate state", and "disease state" according to the severity of the symptom of "disease A" of the subject. It is classified into four categories, "serious / dead". The details will be described later.
図3は、生体状態判定用データベースU11のデータ構造の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the data structure of the biological state determination database U11.
図3において、「遺伝子発現・変異」の項目には、遺伝子発現・変異情報U1から算出された後述する定量スコアが登録される。「エピジェネティック環境影響」の項目には、エピジェネティック環境影響情報U2から算出された後述する定量スコアが登録される。「タンパク質発現(バイオマーカ)」の項目には、タンパク質発現情報U3から算出された後述する定量スコアが登録される。「シグナル伝達」の項目には、シグナル伝達情報U4から算出された後述する定量スコアが登録される。 In FIG. 3, in the item of "gene expression / mutation", a quantitative score to be described later calculated from the gene expression / mutation information U1 is registered. In the item of "epigenetic environmental impact", a quantitative score to be described later calculated from the epigenetic environmental impact information U2 is registered. In the item of "protein expression (biomarker)", a quantitative score to be described later calculated from the protein expression information U3 is registered. In the item of "signal transduction", a quantitative score to be described later calculated from the signal transduction information U4 is registered.
また、「免疫機能」の項目には、免疫機能情報U5から算出された後述する定量スコアが登録される。「内分泌機能」の項目には、内分泌機能情報U6から算出された後述する定量スコアが登録される。「病理的な変化」の項目には、病理情報U7から算出された後述する定量スコアが登録される。「画像診断」の項目には、画像診断情報U8から算出された後述する定量スコアが登録される。「心電図」の項目には、生理学的情報U9から算出された後述する定量スコアが登録される。「身体所見・病状」の項目には、身体所見・病状情報U10から算出された後述する定量スコアが登録される。 Further, in the item of "immune function", a quantitative score to be described later calculated from the immune function information U5 is registered. In the item of "endocrine function", a quantitative score to be described later calculated from the endocrine function information U6 is registered. In the item of "pathological change", a quantitative score to be described later calculated from the pathological information U7 is registered. In the item of "imaging diagnosis", a quantitative score to be described later calculated from the diagnostic imaging information U8 is registered. In the item of "electrocardiogram", a quantitative score to be described later calculated from the physiological information U9 is registered. In the item of "physical findings / medical conditions", a quantitative score, which will be described later, calculated from the physical findings / medical condition information U10 is registered.
生体状態判定用データベースU11には、複数の疾患A〜疾患Nのそれぞれと、複数種類の生体情報のそれぞれとの相関(相関関係)を示す相関係数が登録されている。また、生体状態判定用データベースU11には、相関係数の確からしさを示す信頼度が登録されている。例えば、図3の例では、仮に、相関係数を「R」とし、信頼度を「S」とした場合に、疾患と生体情報との組み合わせごとに、「R/S」という表記で、相関係数及び信頼度が生体状態判定用データベースU11に登録されている。 In the biological state determination database U11, a correlation coefficient showing a correlation (correlation) between each of the plurality of diseases A to N and each of the plurality of types of biological information is registered. Further, in the biological state determination database U11, the reliability indicating the certainty of the correlation coefficient is registered. For example, in the example of FIG. 3, assuming that the correlation coefficient is "R" and the reliability is "S", the phase is expressed as "R / S" for each combination of disease and biological information. The number of relationships and the reliability are registered in the biological condition determination database U11.
例えば、生体状態判定用データベースU11は、「遺伝子発現・変異」の項目に登録される定量スコアの元となる遺伝子発現・変異情報U1と「疾患A」との組み合わせにおいて、遺伝子発現・変異情報U1と「疾患A」との相関を示す相関係数が、「0.8」であることを示す。疾患と生体情報との他の組み合わせにおいても、同様である。 For example, the biological state determination database U11 has gene expression / mutation information U1 in a combination of gene expression / mutation information U1 and "disease A", which are the sources of quantitative scores registered in the item of "gene expression / mutation". It is shown that the correlation coefficient showing the correlation between "disease A" and "disease A" is "0.8". The same is true for other combinations of disease and biometric information.
本実施形態では、例えば、相関係数の範囲は、「−1」以上「1」以下の範囲である。例えば、ある疾患とある種類の生体情報との相関を示す相関係数が正の値である場合について説明する。この場合、相関係数が「1」に近づくほど、その種類の生体情報を要因として、その疾患に罹患する可能性が高くなるとともに、その疾患の症状が重くなると考えられる。 In the present embodiment, for example, the range of the correlation coefficient is a range of "-1" or more and "1" or less. For example, a case where the correlation coefficient indicating the correlation between a certain disease and a certain kind of biological information is a positive value will be described. In this case, it is considered that the closer the correlation coefficient is to "1", the higher the possibility of suffering from the disease due to the biological information of the type, and the more severe the symptoms of the disease.
また、ある疾患とある種類の生体情報との相関を示す相関係数が負の値である場合について説明する。この場合、相関係数が「−1」に近づくほど、その種類の生体情報を要因として、その疾患に罹患しにくくなる可能性が高くなると考えられる。 In addition, a case where the correlation coefficient indicating the correlation between a certain disease and a certain type of biological information is a negative value will be described. In this case, it is considered that the closer the correlation coefficient is to "-1", the higher the possibility of becoming less susceptible to the disease due to the type of biological information.
また、ある疾患とある種類の生体情報との相関を示す相関係数が「0」又は「0」に近い数値である場合、この相関係数は、その種類の生体情報と、その疾患との相関がないことを示す。 Further, when the correlation coefficient indicating the correlation between a certain disease and a certain type of biometric information is "0" or a numerical value close to "0", this correlation coefficient is the correlation coefficient between the type of biometric information and the disease. Indicates that there is no correlation.
また、例えば、生体状態判定用データベースU11は、遺伝子発現・変異情報U1と「疾患A」との相関を示す相関係数「0.8」の確からしさを示す信頼度が「A」であることを示す。他の信頼度についても、同様である。ここで、本実施形態では、信頼度は、「A」、「B」及び「C」のいずれかで示される。例えば、信頼度「A」は、信頼度「B」よりも信頼度が高く、信頼度「B」は、信頼度「C」よりも信頼度が高い。なお、信頼度「A」、「B」、「C」は、数値を示す。例えば、信頼度「A」は、「1.0」であり、信頼度「B」は、「0.7」であり、信頼度「C」は、「0.3」である。例えば、信頼度は、相関係数について、科学的な根拠がどの程度あるのかによっても定められる。また、信頼度は、例えば、ガイドライン、データベースに登録された臨床研究の内容、及び、論文内容等から定められてもよい。 Further, for example, in the biological state determination database U11, the reliability indicating the certainty of the correlation coefficient “0.8” indicating the correlation between the gene expression / mutation information U1 and “disease A” is “A”. Is shown. The same applies to other reliability. Here, in the present embodiment, the reliability is indicated by any of "A", "B", and "C". For example, the reliability "A" is higher than the reliability "B", and the reliability "B" is higher than the reliability "C". The reliability "A", "B", and "C" indicate numerical values. For example, the reliability "A" is "1.0", the reliability "B" is "0.7", and the reliability "C" is "0.3". For example, confidence is also determined by the scientific basis for the correlation coefficient. In addition, the reliability may be determined from, for example, guidelines, the contents of clinical research registered in a database, the contents of a dissertation, and the like.
図1の説明に戻って、入力インターフェース13は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、トラックボール、スイッチ、マウス、キーボード、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力デバイス、及び音声入力デバイス等によって実現される。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路はその操作に応じた信号を生成して処理回路11に出力する。なお、診断支援装置1は、入力デバイスがディスプレイ14と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。また、入力デバイスは、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものに限られるものではない。例えば、入力回路が、診断支援装置1とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路11へ出力する構成も入力インターフェース13の例に含まれる。なお、入力インターフェース13は、入力部の一例である。
Returning to the description of FIG. 1, the
ディスプレイ14は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ14は、処理回路11に接続されており、処理回路11の制御に従って生成された各種の情報及び画像を表示する。なお、ディスプレイ14は、表示部の一例である。
The
ネットワークインターフェース15は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ネットワークインターフェース15は、各規格に応じた通信制御を行い、電話回線を通じてネットワークに接続することができる機能を有しており、これにより、診断支援装置1をネットワークに接続させることができる。なお、ネットワークインターフェース15は、通信部の一例である。
The
続いて、図2を用いて、診断支援装置1の機能について説明する。
Subsequently, the function of the
図2は、診断支援装置1の機能を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the functions of the
処理回路11がプログラムを実行することによって、診断支援装置1は、スコア算出機能111と、取得機能112と、生体状態判定機能113と、表示制御機能114とを実現する。なお、機能111〜114の全部又は一部は、診断支援装置1にASIC等の回路の機能として実現されるものであってもよい。スコア算出機能111は、解析部の一例である。取得機能112は、取得部の一例である。生体状態判定機能113は、判定部の一例である。表示制御機能114は、表示制御部の一例である。スコア算出機能111と、取得機能112と、生体状態判定機能113と、表示制御機能114とについては後述する。
When the
ここで、例えば、処理回路11の構成要素である機能111〜114は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路12に記憶されている。処理回路11は、各プログラムを記憶回路12から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路11は、処理回路11内に示された機能111〜114を有することとなる。
Here, for example, the
なお、機能111〜114の全ての処理機能がコンピュータによって実行可能な1つのプログラムの形態で、記憶回路12に記憶されていてもよい。例えば、このようなプログラムは、診断支援プログラムとも称される。この場合、処理回路11は、診断支援プログラムを記憶回路12から読み出し、読み出した診断支援プログラムを実行することで診断支援プログラムに対応する機能111〜114を実現する。
It should be noted that all the processing functions of the
以上、第1の実施形態に係る診断支援装置1の構成の一例について説明した。本願の発明者らは、鋭意検討の結果、全ての疾患は、遺伝性の要因と非遺伝性の要因とを含む複雑な要因が関係することを見出した。そして、本願の発明者らは、被検体の遺伝子レベルから人体レベルまでの包括的な複数種類の生体情報を用いて、被検体の生体状態を判定することで、精度が良好な判定結果を得られることを見出した。そこで、第1の実施形態に係る診断支援装置1は、生体状態を精度良く判定するために、被検体の遺伝子レベルから人体レベルまでの包括的な複数種類の生体情報を用いて、以下で説明する各種の処理を実行する。
The example of the configuration of the
スコア算出機能111は、記憶回路12に記憶された複数種類の生体情報のそれぞれに対して、生体情報の異常の度合いを判定する解析を行う。具体例を挙げて説明すると、スコア算出機能111は、複数種類の生体情報のそれぞれに対して、生体情報の異常の度合いを示すスコア(定量スコア)を得るための解析を行い、解析結果として定量スコアを得る。例えば、スコア算出機能111は、「0」以上「1」以下の範囲内の定量スコアを算出する。例えば、定量スコアは、「1」に近づくにつれて、生体情報が示す異常の状態の度合いが大きくなることを示す。スコア算出機能111は、このような定量スコアを、情報U1〜U10のそれぞれについて算出する。定量スコアは、後述する生体状態判定機能113により生体状態が判定される際に用いられる。
The
一例を挙げて説明すると、スコア算出機能111は、遺伝子発現・変異情報U1に対する解析として、遺伝子発現・変異情報U1が示す特定の遺伝子の発現量及び変異量が多くなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「遺伝子発現・変異」の項目に登録する。
To give an example, the
また、スコア算出機能111は、エピジェネティック環境影響情報U2に対する解析として、エピジェネティック環境影響情報U2が示す煙草の本数又は紫外線の量が多くなるほど、若しくは、メチル化のスコア等が大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「エピジェネティック環境影響」の項目に登録する。
Further, as an analysis of the epigenetic environmental impact information U2, the
また、スコア算出機能111は、タンパク質発現情報U3に対する解析として、タンパク質発現情報U3が示す比が「1」から遠ざかるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「タンパク質発現(バイオマーカ)」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the protein expression information U3, the
また、スコア算出機能111は、シグナル伝達情報U4に対する解析として、シグナル伝達情報U4が示すシグナル伝達に関する情報が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「シグナル伝達」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the signal transduction information U4, the
また、スコア算出機能111は、免疫機能情報U5に対する解析として、免疫機能情報U5が示す白血球の数が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。なお、免疫機能情報U5が、免疫に関係する特定の遺伝子の発現量及び変異量を示す場合には、スコア算出機能111は、免疫に関係する特定の遺伝子の発現量及び変異量が多くなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「免疫機能」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the immune function information U5, the
また、スコア算出機能111は、内分泌機能情報U6に対する解析として、内分泌機能情報U6が示す特定のホルモンの量が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「内分泌機能」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the endocrine function information U6, the
また、スコア算出機能111は、病理情報U7に対する解析として、病理情報U7が示す判定結果が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「病理的な変化」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the pathological information U7, the
また、スコア算出機能111は、画像診断情報U8に対する解析として、画像診断情報U8が示す診断結果が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「画像診断」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the diagnostic imaging information U8, the
また、スコア算出機能111は、生理学的情報U9に対する解析として、生理学的情報U9が示す心臓に関する情報が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「心電図」の項目に登録する。
Further, as an analysis for the physiological information U9, the
なお、生理学的情報U9が脳波情報を示す場合には、スコア算出機能111は、脳波情報が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「心電図」の項目と同様に設けられた「脳波計」の項目(図示せず)に登録する。
When the physiological information U9 indicates the electroencephalogram information, the
また、スコア算出機能111は、身体所見・病状情報U10に対する解析として、身体所見・病状情報U10が示す身体所見及び病状が示す異常の度合いが大きくなるほど、値が大きくなるような定量スコアを解析結果として算出する。そして、スコア算出機能111は、算出した定量スコアを生体状態判定用データベースU11の「身体所見・病状」の項目に登録する。
Further, as an analysis of the physical findings / medical condition information U10, the
上述したような方法で、スコア算出機能111は、複数種類の生体情報に対応する複数の定量スコアを算出し、複数の定量スコアを生体状態判定用データベースU11に登録する。
By the method as described above, the
なお、スコア算出機能111は、上述したように定量スコアを自動的に算出しなくてもよい。例えば、スコア算出機能111は、操作者から、入力インターフェース13を介して、生体情報に対応する定量スコアを受け付けてもよい。そして、スコア算出機能111は、受け付けた定量スコアを、生体状態判定用データベースU11に登録してもよい。
The
取得機能112は、図3に示す生体状態判定用データベースU11から、複数の情報U1〜U10の各情報と、複数の疾患(疾患A〜N)との相関を示す相関係数を取得する。また、取得機能112は、スコア算出機能111によって算出された、複数種類の生体情報にそれぞれ対応する複数の定量スコアを取得する。
The
生体状態判定機能113は、生体状態判定用データベースU11を用いて、複数の疾患(疾患A〜疾患N)のそれぞれについて、被検体の生体状態を判定する。
The biological
具体例を挙げて説明すると、取得機能112は、図3に示す生体状態判定用データベースU11から、遺伝子発現・変異情報U1と疾患Aとの相関を示す相関係数「0.8」を取得する。そして、取得機能112は、「遺伝子発現・変異」の項目から、遺伝子発現・変異情報U1から算出された定量スコアを取得する。そして、生体状態判定機能113は、取得した定量スコアと、取得した相関係数「0.8」との乗算値r1を算出する。
Explaining with a specific example, the
取得機能112は、遺伝子発現・変異情報U1以外の他の生体情報についても、同様の方法で、他の生体情報と疾患Aとの相関を示す相関係数と、他の生体情報から算出された定量スコアとを取得する。そして、生体状態判定機能113は、同様に、取得した相関係数と取得した定量スコアとの乗算値を算出する。
The
具体的には、生体状態判定機能113は、エピジェネティック環境影響情報U2から算出された定量スコアと、相関係数「0.5」との乗算値r2を算出する。また、生体状態判定機能113は、タンパク質発現情報U3から算出された定量スコアと、相関係数「0.65」との乗算値r3を算出する。また、生体状態判定機能113は、シグナル伝達情報U4から算出された定量スコアと、相関係数「0.2」との乗算値r4を算出する。
Specifically, the biological
また、生体状態判定機能113は、免疫機能情報U5から算出された定量スコアと、相関係数「0.4」との乗算値r5を算出する。また、生体状態判定機能113は、内分泌機能情報U6から算出された定量スコアと、相関係数「0.01」との乗算値r6を算出する。また、生体状態判定機能113は、病理情報U7から算出された定量スコアと、相関係数「0.9」との乗算値r7を算出する。
Further, the biological
また、生体状態判定機能113は、画像診断情報U8から算出された定量スコアと、相関係数「0.3」との乗算値r8を算出する。また、生体状態判定機能113は、生理学的情報U9から算出された定量スコアと、相関係数「0.0」との乗算値r9を算出する。また、生体状態判定機能113は、身体所見・病状情報U10から算出された定量スコアと、相関係数「0.1」との乗算値r10を算出する。
Further, the biological
そして、生体状態判定機能113は、10次元の座標空間に、点r(r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10)を配置した場合の、10次元の座標空間の原点Oと点rとの間の距離を算出する。なお、算出された距離は、(r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10)を成分とするベクトルの大きさでもある。
Then, the biological
そして、生体状態判定機能113は、算出した距離が「0」以上「1」以内の範囲の値となるように、算出した距離を正規化し、正規化された距離を関係度として算出する。この関係度は、被検体が疾患Aに関係している度合いを示す指標であり、疾患Aに対する被検体の生体状態を示す指標である。より具体的には、この関係度は、被検体が疾患Aに罹患している度合い(可能性)を示す指標であるとともに、疾患Aの症状の重さを示す指標である。関係度が「1」に近づくほど、被検体が疾患Aに罹患している度合いは高くなり、また、疾患Aの症状が重くなる。一方、関係度が「0」に近づくほど、被検体が疾患Aに罹患している度合いは低くなり、また、疾患Aの症状が軽くなる。
Then, the biological
ここで、図4を参照して、定量スコアから関係度を算出する方法の一例について説明する。なお、先の図3を用いて、10種類の生体情報から生成された10個の定量スコアが生体状態判定用データベースU11に登録され、生体状態判定機能113が、10個の定量スコアを用いて関係度を算出する場合について説明した。一方、図4を用いた説明では、説明の便宜のため、3種類の生体情報から生成された3個の定量スコアSC1_1,SC2_1,SC3_1が生体状態判定用データベースU11に登録されているものとする。そして、図4を用いた説明では、生体状態判定機能113が、3個の定量スコアSC1_1,SC2_1,SC3_1を用いて、単一の疾患についての関係度を算出するものとして説明を行う。
Here, an example of a method of calculating the degree of relationship from the quantitative score will be described with reference to FIG. Using FIG. 3 above, 10 quantitative scores generated from 10 types of biological information are registered in the biological condition determination database U11, and the biological
図4は、定量スコアから関係度を算出する方法の一例について説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a method of calculating the degree of relationship from the quantitative score.
図4には、軸SC1、軸SC2及び軸SC3により形成される3次元空間が示されている。軸SC1は、定量スコアSC1_1の大きさを示す軸である。軸SC2は、定量スコアSC2_1の大きさを示す軸である。軸SC3は、定量スコアSC3_1の大きさを示す軸である。3つの軸SC1、軸SC2及び軸SC3は、互いに直交している。 FIG. 4 shows a three-dimensional space formed by the axes SC1, the axis SC2, and the axis SC3. The axis SC1 is an axis indicating the magnitude of the quantitative score SC1_1. The axis SC2 is an axis indicating the magnitude of the quantitative score SC2_1. The axis SC3 is an axis indicating the magnitude of the quantitative score SC3_1. The three axes SC1, axis SC2, and axis SC3 are orthogonal to each other.
図4の例において、生体状態判定機能113は、定量スコアSC1_1と、定量スコアSC1_1に対応する相関係数との乗算値R1´(図示省略)を算出する。また、生体状態判定機能113は、定量スコアSC2_1と、定量スコアSC2_1に対応する相関係数との乗算値R2´(図示省略)を算出する。また、生体状態判定機能113は、定量スコアSC3_1と、定量スコアSC3_1に対応する相関係数との乗算値R3´(図示省略)を算出する。
In the example of FIG. 4, the biological
そして、生体状態判定機能113は、3次元の座標空間に、点R´(R1´,R2´,R3´)(図示省略)を配置した場合の、3次元の座標空間の原点Oと点R´との間の距離を算出する。なお、算出された距離は、(R1´,R2´,R3´)を成分とするベクトルの大きさでもある。
Then, the biological
そして、生体状態判定機能113は、算出した距離が「0」以上「1」以内の範囲の値となるように、算出した距離を正規化し、正規化された距離D1を関係度として算出する。なお、図4には、正規化後の距離D1に対応する点R(R1,R2,R3)が示されている。点Rは、正規化に伴って点R´の位置が変更されたものである。すなわち、点Rは、点R´に対応する点である
Then, the biological
ここで、図4において、球SPは、半径1の球である。本実施形態では、点Rは、球SPの内部及び表面に位置する。 Here, in FIG. 4, the sphere SP is a sphere having a radius of 1. In this embodiment, the point R is located inside and on the surface of the sphere SP.
そして、図4に示すように、原点Oと点Rとを結ぶ線分をさらに点R側から伸ばした線分と球SPの表面との交点を点Pとする。このとき、点Rと点Pとの距離D2が短いほど、被検体が疾患に罹患している度合いが高くなり、また、疾患の症状が重くなる。 Then, as shown in FIG. 4, the intersection of the line segment connecting the origin O and the point R with the surface of the sphere SP and the line segment further extended from the point R side is defined as the point P. At this time, the shorter the distance D2 between the point R and the point P, the higher the degree of the subject suffering from the disease, and the more severe the symptoms of the disease.
図4を参照して、生体状態判定機能113が、単一の疾患を表す球SPにおいて、被検体の現在の生体状態を示す点R(R1,R2,R3)がどの位置にあるのかを判定することで、単一の疾患に対する生体状態を判定する場合について説明した。そして、生体状態判定機能113は、同様に、他の複数の疾患に対する生体状態についても判定する。すなわち、生体状態判定機能113は、全ての疾患A〜疾患Nのそれぞれに対応する複数の球SPのそれぞれにおいて、被検体の現在の生体状態を示す点がどの位置にあるのかを判定することで、球SPの表面に配置される複数の疾患のそれぞれに対する生体状態を判定する。
With reference to FIG. 4, the biological
なお、1つの球SPが、全ての疾患A〜疾患Nを表していてもよい。例えば、生体状態判定機能113は、1つの球SPにおいて、全ての疾患A〜疾患Nのそれぞれについての関係度に対応する点が、どの位置にあるかを判定することで、全ての疾患A〜疾患Nのそれぞれに対する生体状態を判定してもよい。
In addition, one sphere SP may represent all diseases A to N. For example, the biological
図2の説明に戻って、生体状態判定機能113は、算出した関係度に基づいて、疾患Aに対する被検体の生体状態を判定する。例えば、生体状態判定機能113は、複数の閾値と関係度とを比較することにより、生体状態を判定する。
Returning to the description of FIG. 2, the biological
例えば、関係度が閾値「0」以上閾値「0.4」未満の範囲内である場合には、被検体が疾患Aに罹患していないと考えられる。このため、生体状態判定機能113は、関係度が閾値「0」以上閾値「0.4」未満の範囲内である場合には、被検体の生体状態が、疾患Aに罹患していない状態(健康状態)であると判定する。健康状態は、第1の状態の一例である。
For example, when the degree of relationship is within the range of the threshold value “0” or more and less than the threshold value “0.4”, it is considered that the subject does not suffer from the disease A. Therefore, in the biological
また、例えば、関係度が閾値「0.6」以上閾値「0.9」未満の範囲内である場合には、被検体が疾患Aに罹患しており、また、被検体の疾患Aの症状が軽症であると考えられる。このため、生体状態判定機能113は、関係度が閾値「0.6」以上閾値「0.9」未満の範囲内である場合には、被検体の生体状態が、疾患Aに罹患しており、疾患Aの症状が軽症である状態(疾患状態)であると判定する。疾患状態は、第2の状態の一例である。
Further, for example, when the degree of relationship is within the range of the threshold value “0.6” or more and less than the threshold value “0.9”, the subject suffers from the disease A, and the symptom of the subject disease A. Is considered to be mild. Therefore, in the biological
また、例えば、関係度が閾値「0.4」以上閾値「0.6」未満の範囲内である場合には、被検体の生体状態が、健康状態と疾患状態との間の状態(中間状態)であると考えられる。なお、中間状態とは、例えば、被検体が疾患Aに罹患していない状態であるものの、上記の「健康状態」よりも疾患状態に移行しやすい状態を指す。このため、生体状態判定機能113は、関係度が閾値「0.4」以上閾値「0.6」未満の範囲内である場合には、被検体の生体状態が、中間状態であると判定する。中間状態は、第3の状態の一例である。
Further, for example, when the degree of relationship is within the range of the threshold value "0.4" or more and less than the threshold value "0.6", the biological state of the subject is a state (intermediate state) between the health state and the disease state. ). The intermediate state refers to, for example, a state in which the subject is not affected by the disease A, but is more likely to shift to the disease state than the above-mentioned "health state". Therefore, the biological
また、例えば、関係度が閾値「0.9」以上閾値「1.0」以下の範囲内である場合には、被検体が疾患Aに罹患しており、また、被検体の疾患Aの症状が重症であるか、若しくは、被検体が死亡していると考えられる。このため、生体状態判定機能113は、関係度が閾値「0.9」以上閾値「1.0」以下の範囲内である場合には、被検体の生体状態が、疾患Aに罹患しており、また、疾患Aの症状が重症であるか、若しくは、死亡している状態(重症・死亡)であると判定する。重症・死亡は、第4の状態の一例である。
Further, for example, when the degree of relationship is within the range of the threshold value “0.9” or more and the threshold value “1.0” or less, the subject suffers from the disease A, and the symptom of the subject disease A. Is considered to be severe or the subject is dead. Therefore, in the biological
上述した方法により、生体状態判定機能113は、複数の定量スコア及び複数の相関係数に基づいて、疾患Aに対する被検体の生体状態を判定する。より具体的には、生体状態判定機能113は、複数の定量スコアと複数の相関係数とに基づいて、被検体と疾患Aとの関係度を算出し、算出した関係度に基づいて、疾患Aに対する被検体の生体状態を判定する。そして、生体状態判定機能113は、同様の方法により、被検体と疾患B〜疾患Nのそれぞれとの関係度を算出し、算出した関係度に基づいて、疾患B〜Nのそれぞれに対する被検体の生体状態を判定する。このように、生体状態判定機能113は、被検体の遺伝子レベルから人体レベルまでの包括的な複数種類の生体情報に対する解析により得られた複数の定量スコアに基づいて、疾患A〜Nのそれぞれに対する被検体の生体状態を判定する。したがって、本実施形態に係る診断支援装置1は、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。
By the method described above, the biological
また、生体状態判定機能113は、生体状態判定用データベースU11を用いて、複数の疾患(疾患A〜疾患N)のそれぞれについて判定された生体状態の確からしさを示す総合信頼度を算出する。
In addition, the biological
まず、疾患Aについて判定された生体状態の確からしさを示す総合信頼度の算出方法の一例について説明する。 First, an example of a method for calculating the total reliability indicating the certainty of the biological condition determined for the disease A will be described.
例えば、取得機能112は、生体状態判定用データベースU11から、疾患Aについて、遺伝子発現・変異情報U1に対応する相関係数「0.8」を取得する。また、取得機能112は、生体状態判定用データベースU11から、取得済みの相関係数「0.8」の確からしさを示す信頼度「A」を取得する。そして、生体状態判定機能113は、取得した相関係数「0.8」の絶対値と、取得した信頼度「A」との乗算値r11を算出する。
For example, the
取得機能112は、遺伝子発現・変異情報U1以外の他の生体情報についても、同様の方法で、他の生体情報と疾患Aとの相関を示す相関係数と、この相関係数の確からしさを示す信頼度とを取得する。そして、生体状態判定機能113は、同様に、取得した相関係数の絶対値と取得した信頼度との乗算値を算出する。
The
具体的には、生体状態判定機能113は、エピジェネティック環境影響情報U2に対応する相関係数「0.5」の絶対値と、信頼度「B」との乗算値r12を算出する。また、生体状態判定機能113は、タンパク質発現情報U3に対応する相関係数「0.65」の絶対値と、信頼度「A」との乗算値r13を算出する。また、生体状態判定機能113は、シグナル伝達情報U4に対応する相関係数「0.2」の絶対値と、信頼度「B」との乗算値r14を算出する。
Specifically, the biological
また、生体状態判定機能113は、免疫機能情報U5に対応する相関係数「0.4」の絶対値と、信頼度「B」との乗算値r15を算出する。また、生体状態判定機能113は、内分泌機能情報U6に対応する相関係数「0.01」の絶対値と、信頼度「C」とのの乗算値r16を算出する。また、生体状態判定機能113は、病理情報U7に対応する相関係数「0.9」の絶対値と、信頼度「A」との乗算値r17を算出する。
Further, the biological
また、生体状態判定機能113、画像診断情報U8に対応する相関係数「0.3」の絶対値と、信頼度「B」との乗算値r18を算出する。また、生体状態判定機能113は、生理学的情報U9に対応する相関係数「0.0」の絶対値と、信頼度「C」との乗算値r19を算出する。また、生体状態判定機能113は、身体所見・病状情報U10に対応する相関係数「0.1」の絶対値と、信頼度「B」との乗算値r20を算出する。
Further, the multiplication value r18 of the absolute value of the correlation coefficient “0.3” corresponding to the biological
そして、生体状態判定機能113は、下記の式(1)に従って、10個の乗算値r11〜r20の和Qを総合信頼度として算出する。
Q=r11+r12+r13+r14+r15+r16+r17+r18+r19+r20 …(1)
Then, the biological
Q = r11 + r12 + r13 + r14 + r15 + r16 + r17 + r18 + r19 + r20 ... (1)
なお、生体状態判定機能113は、和Qをそのまま総合信頼度として用いてもよいし、和QをA〜Eの複数段階のうちのいずれかの段階に正規化した値を、総合信頼度として用いてもよい。例えば、総合信頼度「A」は、総合信頼度「B」よりも信頼度が高く、総合信頼度「B」は、総合信頼度「C」よりも信頼度が高い。また、総合信頼度「C」は、総合信頼度「D」よりも信頼度が高く、総合信頼度「D」は、総合信頼度「E」よりも信頼度が高い。なお、総合信頼度「A」、「B」、「C」、「D」、「E」は、数値を示す。例えば、総合信頼度「A」は、「1.0」であり、総合信頼度「B」は、「0.8」であり、総合信頼度「C」は、「0.6」である。また、例えば、総合信頼度「D」は、「0.4」であり、総合信頼度「E」は、「0.2」である。
The biological
上述した方法により、生体状態判定機能113は、複数の信頼度及び複数の相関係数に基づいて、疾患Aについて判定された生体状態の確からしさを示す総合信頼度を算出する。そして、生体状態判定機能113は、同様の方法により、疾患B〜疾患Nのそれぞれについて判定された生体状態の確からしさを示す総合信頼度を算出する。
By the method described above, the biological
表示制御機能114は、複数の疾患A〜疾患Nのそれぞれについて算出された関係度及び総合信頼度、及び、複数の疾患A〜疾患Nのそれぞれについて判定された生体状態をディスプレイ14に表示させる。
The
図5は、第1の実施形態に係る関係度及び総合信頼度の表示の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of display of the degree of relationship and the total reliability according to the first embodiment.
例えば、図5に示すように、表示制御機能114は、疾患Aについて関係度「0.75」と疾患状態とを対応付けて、ディスプレイ14の表示領域14aに表示させる。これにより、操作者は、疾患Aについての被検体の生体状態が、疾患状態であることを容易に判断することができる。
For example, as shown in FIG. 5, the
また、表示制御機能114は、疾患Nについて関係度「0.86」と疾患状態とを対応付けて、ディスプレイ14の表示領域14aに表示させる。これにより、操作者は、疾患Nについての被検体の生体状態が、疾患状態であることを容易に判断することができる。
Further, the
なお、図5の例では、疾患B〜疾患Mについて、関係度及び生体状態の図示が省略されているが、疾患A及び疾患Nと同様に、判定された生体状態と算出された関係度とが対応付けられて表示領域14aに表示される。
In the example of FIG. 5, although the relationship and the biological state of the diseases B to M are not shown, the relationship between the determined biological state and the calculated biological state is the same as that of the disease A and the disease N. Are associated with each other and displayed in the
このように、被検体の現在の生体状態が、疾患A〜疾患Nのそれぞれにどの程度近いかを可視化される。これにより、操作者は、関係度を低減させるように健康アドバイスや支援を被検体に対して行うことができる。 In this way, it is possible to visualize how close the current biological state of the subject is to each of the diseases A to N. This allows the operator to provide health advice and support to the subject so as to reduce the degree of relevance.
本実施形態では、上述したように、診断支援装置1は、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。そして、診断支援装置1は、精度良く判定された生体状態をディスプレイ14に表示させる。したがって、診断支援装置1は、疾患についての診断を操作者に精度良く行わせることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、例えば、図5に示すように、表示制御機能114は、疾患Aについての総合信頼度「C」を、ディスプレイ14の表示領域14aに表示させる。これにより、操作者は、疾患Aについて判定された「疾患状態」の確からしさが、「C」であることを把握することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 5, the
また、表示制御機能114は、疾患Nについての総合信頼度「E」を、ディスプレイ14の表示領域14aに表示させる。これにより、操作者は、疾患Nについて判定された「疾患状態」の確からしさが、「E」であることを把握することができる。
In addition, the
なお、図5の例では、疾患B〜疾患Mについて、総合信頼度の図示が省略されているが、疾患A及び疾患Nと同様に、総合信頼度が表示領域14aに表示される。
In the example of FIG. 5, although the illustration of the total reliability is omitted for the diseases B to M, the total reliability is displayed in the
このように、本実施形態に係る診断支援装置1は、判定された生体状態の確からしさを示す総合信頼度を疾患ごとに表示する。したがって、本実施形態に係る診断支援装置1によれば、判定された生体状態の確からしさを操作者に把握させることができる。この結果、例えば、操作者は、総合信頼度に応じて、追加の検査の実施等が必要かどうかを判断することができる。
As described above, the
図6は、診断支援装置の動作をフローチャートとして示す図である。図6において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。例えば、図6に示す処理は、入力インターフェース13を介して、操作者が生体状態を判定するための指示を処理回路11に入力した場合に実行される。
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the diagnosis support device as a flowchart. In FIG. 6, the reference numeral “ST” with a number indicates each step of the flowchart. For example, the process shown in FIG. 6 is executed when the operator inputs an instruction for determining a biological state to the
図6に示すように、スコア算出機能111は、記憶回路12に記憶された複数種類の生体情報のそれぞれに対して、定量スコアを算出する(ステップST1)。そして、生体状態判定機能113は、疾患A〜疾患Nのそれぞれについて、複数の定量スコアと複数の相関係数とを用いて関係度を算出し、関係度に基づいて生体状態を判定する(ステップST2)。
As shown in FIG. 6, the
そして、生体状態判定機能113は、疾患A〜疾患Nのそれぞれについて、複数の相関係数及び複数の信頼度を用いて総合信頼度を算出する(ステップST3)。そして、表示制御機能114は、疾患A〜疾患Nのそれぞれについて、生体状態、関係度及び総合信頼度をディスプレイ14に表示させ(ステップST4)、処理を終了する。例えば、ステップST4では、表示制御機能114は、上述したように、判定された生体状態と、関係度とを対応付けてディスプレイ14に表示させる。
Then, the biological
以上、第1の実施形態に係る診断支援装置1について説明した。第1の実施形態に係る診断支援装置1によれば、上述したように、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。
The
(第1の実施形態の変形例1)
上述した実施形態では、生体状態判定機能113が、疾患A〜疾患Nのそれぞれについて、健康状態と、中間状態と、疾患状態と、重症・死亡との4つの生体状態のうち、いずれの生体状態であるのかを判定する場合について説明した。しかしながら、生体状態判定機能113による生体状態の判定方法は、これに限られない。そこで、変形例1では、生体状態判定機能113による生体状態の他の判定方法の一例について説明する。
(
In the above-described embodiment, the biological
例えば、変形例1に係る生体状態判定機能113は、少なくとも、健康状態と、中間状態と、疾患状態とのうち、いずれの生体状態であるのかを判定すればよい。すなわち、生体状態判定機能113は、明らかに重体でない被検体に対しては、重症・死亡の判定を行わないようにしてもよい。
For example, the biological
変形例1によれば、重症・死亡の判定を行わない分、生体状態の判定処理の負荷を軽減することができる。また、変形例1によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。 According to the first modification, the load of the biological state determination process can be reduced because the severity / death is not determined. Further, according to the first modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第1の実施形態の変形例2)
また、上述した第1の実施形態では、生体状態判定機能113が、疾患ごとに、10個の相関係数を用いて、生体状態を判定する場合について説明した。しかしながら、生体状態判定機能113は、疾患ごとに、10個の相関係数のうち、特定の信頼度以上の信頼度に対応する相関係数を用いて生体状態を判定してもよい。そこで、このような変形例を第1の実施形態の変形例2として説明する。なお、変形例2の説明では、第1の実施形態と異なる点を主に説明する。
(Modification 2 of the first embodiment)
Further, in the first embodiment described above, the case where the biological
以下、信頼度「A」が「1.0」であり、信頼度「B」が「0.7」であり、信頼度「C」が「0.3」であり、特定の信頼度が「0.8」である場合について説明する。この場合、複数の信頼度「A」、「B」、「C」のうち、特定の信頼度「0.8」以上の信頼度は、信頼度「A」である。変形例2では、生体状態判定機能113は、信頼度「A」に対応する相関係数を用いて、疾患A〜疾患Nのそれぞれについての生体状態を判定する。
Hereinafter, the reliability "A" is "1.0", the reliability "B" is "0.7", the reliability "C" is "0.3", and the specific reliability is "0.3". The case of "0.8" will be described. In this case, among the plurality of reliability "A", "B", and "C", the reliability of the specific reliability "0.8" or higher is the reliability "A". In the second modification, the biological
例えば、生体状態判定機能113は、疾患Aについての生体状態を判定する場合、図2に示す生体状態判定用データベースU11の中から、信頼度「A」に対応する相関係数を用いる。例えば、生体状態判定機能113は、上から順に、信頼度「A」に対応する相関係数「0.8」、信頼度「A」に対応する相関係数「0.65」、信頼度「A」に対応する相関係数「0.9」を用いる。すなわち、生体状態判定機能113は、3次元の座標空間に、点r´(r1,r3,r7)を配置した場合の、3次元の座標空間の原点Oと点r´との間の距離を算出する。なお、算出された距離は、(r1,r3,r7)を成分とするベクトルの大きさでもある。
For example, when determining the biological condition for the disease A, the biological
そして、生体状態判定機能113は、第1の実施形態と同様に、算出した距離が「0」以上「1」以内の範囲の値となるように、算出した距離を正規化し、正規化された距離を関係度として算出する。そして、生体状態判定機能113は、第1の実施形態と同様に、算出された関係度に基づいて、疾患Aについての生体状態を判定する。そして、生体状態判定機能113は、同様の方法で、疾患B〜疾患Nのそれぞれについての生体状態を判定する。
Then, the biological
変形例2によれば、診断支援装置1は、特定の信頼度以上の信頼度に対応する相関係数を用いて、生体状態を判定する。したがって、変形例2に係る診断支援装置1によれば、被検体の生体状態をさらに精度良く判定することができる。
According to the second modification, the
(第1の実施形態の変形例3)
上述した第1の実施形態では、生体状態判定機能113が、図5に示す複数の閾値「0.4」、「0.6」及び「0.9」と、関係度とを比較することにより、疾患Aに対する生体状態を判定する場合について説明した。ここで、例えば、図5において、疾患Aについての関係度が「0.39」である場合、被検体の生体状態が健康状態であると判定されるものの、中間状態に移行しやすい状態でもある。他の生体状態においても同様である。また、他の疾患においても同様である。すなわち、閾値と関係度との差の絶対値が特定の値(例えば、0.2)以下である場合には、被検体は、生体状態判定機能113により判定された生体状態とは異なる生体状態に移行しやすい状態である。
(Modification 3 of the first embodiment)
In the first embodiment described above, the biological
そこで、変形例3では、生体状態判定機能113は、第1の実施形態と同様の処理を行うとともに、判定された生体状態とは異なる生体状態に移行しやすい状態であることを操作者に把握させるために、以下に説明する処理を実行する。なお、変形例3の説明では、第1の実施形態と異なる点を主に説明する。
Therefore, in the modified example 3, the biological
例えば、生体状態判定機能113は、複数の閾値のそれぞれと、関係度との差の絶対値を算出する。これにより、複数の差の絶対値が算出される。そして、生体状態判定機能113は、複数の差の絶対値のそれぞれが、特定の値以下であるか否かを判定する。そして、生体状態判定機能113は、複数の差の絶対値のうち、少なくとも1つの絶対値が特定の値以下であると判定された場合には、判定された生体状態とは異なる生体状態に移行しやすい状態であることを示す情報を警告情報としてディスプレイ14に表示させる。すなわち、生体状態判定機能113は、複数の閾値のうち少なくとも1つの閾値と関係度との差の絶対値が特定の値以下である場合には、警告情報をディスプレイ14に表示させる。これにより、操作者は、判定された生体状態とは異なる生体状態に移行しやすい状態であることを把握することができる。
For example, the biological
図7は、第1の実施形態の変形例3に係る警告情報の一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of warning information according to the third modification of the first embodiment.
図7に例示するように、閾値「0.6」と関係度「0.58」との差の絶対値が、特定の値以下である場合に、生体状態判定機能113は、警告情報として、テキストデータ「疾患状態に近い中間状態です」を生成し、生成したテキストデータをディスプレイ14の表示領域14aに表示させる。これにより、操作者は、判定された中間状態とは異なる疾患状態に移行しやすい状態であることを把握することができる。
As illustrated in FIG. 7, when the absolute value of the difference between the threshold value “0.6” and the relationship degree “0.58” is equal to or less than a specific value, the biological
ここで、特に、慢性疾患及びがんでは、正常な状態を維持しようとする恒常性(Homeostasis)の維持が重要である。一般的に、生体システムは、生命活動を維持するために、冗長性と安定性を有する維持機構を有している。例えば、医師が被検体に対して一見して同じ状態と判断できる状態でも、実際には、真に問題が無く健康な状態で維持されている状態と、維持機構が最大限働いて何とか機能を維持している状態とがある。 Here, in particular, in chronic diseases and cancer, it is important to maintain homeostasis in an attempt to maintain a normal state. In general, biological systems have a redundant and stable maintenance mechanism for maintaining vital activity. For example, even if the doctor can judge the subject to be in the same state at first glance, in reality, it is maintained in a truly healthy state without any problems, and the maintenance mechanism works to the maximum and somehow functions. There is a state of maintaining.
生体の状態及び機能の実現には、複数の冗長経路を有した複雑なシステム(冗長機構)が用いられている。この冗長機構は、恒常性の維持に寄与している一方で、破綻寸前まで状態及び機能を維持しようとすることが多く、疾患の悪化を進める方向に働く。このため、詳細な状態を精度良く判定することが重要となる。 A complex system (redundant mechanism) having a plurality of redundant paths is used to realize the state and function of a living body. While this redundant mechanism contributes to the maintenance of homeostasis, it often tries to maintain the state and function until it is about to collapse, and works in the direction of exacerbating the disease. Therefore, it is important to accurately determine the detailed state.
変形例3では、例えば、被検体の生体状態が疾患状態と判定されても、疾患状態と重症・死亡との境界を示す閾値と、関係度との差の絶対値が、特定の値以下である場合には、重症・死亡に移行しやすい状態であることを操作者が把握することができる。すなわち、維持機構が最大限働いて何とか機能を維持している情報を操作者は把握することができる。 In the third modification, for example, even if the biological state of the subject is determined to be a disease state, the absolute value of the difference between the threshold value indicating the boundary between the disease state and severe / death and the degree of relationship is equal to or less than a specific value. In some cases, the operator can grasp that the condition is likely to lead to serious illness or death. That is, the operator can grasp the information that the maintenance mechanism works to the maximum and somehow maintains the function.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、定量スコアを用いずに、生体状態を判定する。そのため、第2の実施形態では、処理回路11は、図2に示すスコア算出機能111を備えずに、取得機能112と、生体状態判定機能113と、表示制御機能114とを備える。そして、取得機能112は、定量スコアを取得する必要はない。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the biological state is determined without using the quantitative score. Therefore, in the second embodiment, the
第2の実施形態では、生体状態判定機能113は、状態方程式と観測方程式とを用いて、生体状態を推定する。
In the second embodiment, the biological
第2の実施形態では、例えば、被検体の現在の生体状態の推定には、離散的な誤差のある観測から、時々刻々と時間変化する量を推定するのに適するカルマンフィルターを、生体という非線形動的システムに応用した状態空間モデルを応用した例を説明する。例えば、過去のデータから未来を予測する時系列分析では、過去のデータが時系列に存在しない又は欠損値がある場合は、予測ができない又は予測精度が大きく劣化する。しかしながら、離散的なデータしか存在しない場合もあるし、観測した結果と実際の状態とが整合しない場合もある。第2の実施形態では、状態方程式と観測方程式とに分けてモデル化し、観測値を推定するとともに、実測値がある部分に関しては、予測水準に反映するという柔軟なモデルを構築する。なお、状態方程式については、マルコフ性を仮定する。 In the second embodiment, for example, in estimating the current biological state of a subject, a Kalman filter suitable for estimating an amount that changes from moment to moment from observations with discrete errors is called a non-linear biological body. An example of applying a state space model applied to a dynamic system will be described. For example, in a time series analysis that predicts the future from past data, if the past data does not exist in the time series or there are missing values, the prediction cannot be made or the prediction accuracy is greatly deteriorated. However, there are cases where only discrete data exists, and there are cases where the observed results do not match the actual state. In the second embodiment, a flexible model is constructed in which the equation of state and the observation equation are modeled separately, the observed value is estimated, and the part where the measured value is present is reflected in the prediction level. For the equation of state, Markov property is assumed.
図8は、第2の実施形態における生体状態の推定方法の一例を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a method for estimating a biological state in the second embodiment.
図8は、状態空間モデルを概念的に示したものである。第2の実施形態では、生体状態判定機能113は、以下の状態方程式(2)と観測方程式(3)とを用いて、図8に示すように、現在の時刻tにおける被検体の生体状態Stと観測値Dtとを推定する。
St=G(St−1,at,ut) …(2)
Dt=F(Dt−1,bt,wt) …(3)
FIG. 8 conceptually shows the state space model. In the second embodiment, the biological
S t = G (S t- 1, a t, u t) ... (2)
D t = F (D t-1 , bt , w t ) ... (3)
上述の状態方程式(2)において、「St−1」は、現在の時刻tから1ステップ前の時刻t−1における被検体の生体状態を示す変数である。「at」は、現在の時刻tの説明変数である。「ut」は、現在の時刻tのシステムノイズ及び生体のゆらぎ(以下、単に「システムノイズ」という)を示す変数である。 In the equation of state (2) described above, " St-1 " is a variable indicating the biological state of the subject at the time t-1 one step before the current time t. "A t" is an explanatory variable of the current time t. "U t" is the system noise and biological fluctuation of the current time t (hereinafter, simply referred to as "system noise") is a variable indicating a.
例えば、本実施形態では、4つの生体状態(健康状態、中間状態、疾患状態、重症・死亡)のそれぞれが数値化されて用いられる。したがって、「St−1」と「St」とは、数値として扱われる。「G」は、「St−1」と、「at」と、「ut」とを用いて、現在の時刻の被検体の生体状態Stを出力する関数である。また、初期値S0は、操作者により入力インターフェース13を介して処理回路11に入力されて、生体状態判定機能113により記憶回路12に記憶される。
For example, in the present embodiment, each of the four biological states (health state, intermediate state, disease state, severe / death) is quantified and used. Therefore, " St-1 " and " St " are treated as numerical values. "G", and "S t-1", and "a t", with the "u t" is a function that outputs the biological condition S t of the subject of the current time. Further, the initial value S 0 is input to the
上述の観測方程式(3)において、観測値Dtは、現在の時刻tにおける被検体の生体情報を示す変数である。例えば、観測値Dtは、血液検査により得られた「HbA1c」を示す生体情報である。「Dt−1」は、「St」である。「bt」は、現在の時刻tにおける説明変数である。「wt」は、現在の時刻tにおける観測ノイズを示す変数である。「F」は、「Dt−1」と、「bt」と、「wt」とを用いて、観測値Dtを出力する関数である。 In the above-mentioned observation equation (3), the observed value D t is a variable indicating the biological information of the subject at the current time t. For example, the observed value D t is biological information indicating "HbA1c" obtained by a blood test. "D t-1 " is " St ". “ Bt ” is an explanatory variable at the current time t. "W t" is a variable that indicates the observation noise at the current time t. "F" is a function that outputs the observed value D t by using "D t-1 ", " bt ", and "w t".
図8に示すように、観測できない状態をモデルに組み込むことで、より複雑な生体状態の時系列モデルを構築することができる。また、生体状態判定機能113は、過去の生体状態に基づく現在の生体状態を、現在の観測値を基に補正し、より精度の高い現在の生体状態を判定することが可能となる。
As shown in FIG. 8, by incorporating an unobservable state into the model, a more complicated time-series model of the biological state can be constructed. In addition, the biological
例えば、生体状態判定機能113は、次の式(4)を用いて、より精度の高い、補正された現在の時刻の生体状態SAを推定する。
SA=SR+K(DR−DP) …(4)
For example, the biological
S A = S R + K ( D R -D P) ... (4)
上記式(4)において、「SA」は、補正された現在の時刻における被検体の生体状態を示す変数である。「SB」は、補正前の現在の時刻における被検体の生体状態を示す変数である。「K」は、カルマンゲインである。「DR」は、実際の観測値である。すなわち、「DR」は、実際の血液検査により得られた現在の時刻の「HbA1c」を示す生体情報である。「DP」は、予測された観測値である。すなわち、「DP」は、上記の観測方程式(3)により予測された現在の時刻の「HbA1c」を示す生体情報である。 In the above formula (4), "S A" is a variable indicating the biological condition of the subject in the corrected current time. "S B" is a variable indicating the biological condition of the subject at the current time before the correction. "K" is Kalman gain. "D R" is the actual observed values. That is, "D R" is the biological information indicating "HbA1c" of the current time obtained by the actual blood tests. "D P" is a predicted observations. That is, "D P" is biological information indicating "HbA1c" of the current time predicted by the above observation equation (3).
生体状態判定機能113は、上記式(4)を用いて、現在の生体状態を補正することにより、より精度の高い現在の生体状態を判定することができる。
The biological
そして、生体状態判定機能113は、現在の生体状態を、複数の定量スコアに対して整合をとるようにさらに補正し、その状態から他の観測していない欠損値に対しても統計的に推定することで、観測・非観測を問わず、現在の時刻の生体状態が確定する。
Then, the biological
現在の時刻の生体状態が、病気の状態(疾患状態及び重症・死亡)であれば、操作者は、確定診断を行ったり、総合信頼度が低ければ、追加の検査等を行うか否かの判断を行ったりする。 If the biological condition at the current time is a disease state (disease state and severe / death), the operator makes a definitive diagnosis, and if the overall reliability is low, whether or not to perform an additional test, etc. Make a judgment.
以上、第2の実施形態に係る診断支援装置1について説明した。第2の実施形態に係る診断支援装置1は、状態方程式と観測法定式とを用いて、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。
The
(第3の実施形態)
第1の実施形態では、生体状態判定機能113が、疾患ごとに、10個の定量スコアと、10個の相関係数とを用いて関係度を算出する場合について説明した。しかしながら、生体状態判定機能113は、10個の相関係数の代わりに、学習済みモデルを用いて、10個の定量スコアから、関係度を導出してもよい。そこで、このような実施形態を第3の実施形態として説明する。
(Third Embodiment)
In the first embodiment, the case where the biological
第3の実施形態では、記憶回路12に、疾患A〜疾患Nのそれぞれに対応する学習済みモデルが記憶されている。すなわち、記憶回路12には、14個の学習済みモデルが記憶されている。学習済みモデルは、10個の定量スコアの入力を受けて、生体状態を出力する。
In the third embodiment, the
例えば、疾患Aに対応する学習済みモデルは、診断支援装置1で生成されてもよいし、診断支援装置1以外の装置で生成されてもよい。以下、診断支援装置1以外の装置が、疾患Aに対応する学習済みモデルを生成する場合について説明する。以下の説明では、このような装置を、学習済みモデル生成装置と表記する。
For example, the learned model corresponding to the disease A may be generated by the
学習済みモデル生成装置は、被検体の複数の生体情報の組み合わせと、疾患Aに対する生体状態との関係を学習することによって、疾患Aに対応する学習済みモデルを生成する。ここで、複数の生体情報とは、遺伝子発現・変異情報U1〜U10のうち少なくとも2つ以上である。 The trained model generator generates a trained model corresponding to the disease A by learning the relationship between the combination of a plurality of biological information of the subject and the biological state with respect to the disease A. Here, the plurality of biological information is at least two or more of the gene expression / mutation information U1 to U10.
例えば、学習済みモデル生成装置は、上記組み合わせと生体状態の組を学習用データ(教師データ)として機械学習エンジンに入力することによって、機械学習を行う。 For example, the trained model generator performs machine learning by inputting the combination of the above combination and the set of biological states into the machine learning engine as learning data (teacher data).
このような機械学習の結果として、学習済みモデル生成装置は、上記組み合わせの入力に対して、生体状態を出力する学習済みモデルを生成する。このように、学習済みモデル生成装置は、被検体の遺伝子レベルから人体レベルまでの包括的な複数種類の生体情報を用いて学習済みモデルを生成する。このため、学習済みモデル生成装置は、精度の良い生体状態を出力する学習済みモデルを生成することができる。そして、学習済みモデル生成装置は、生成した学習済みモデルを、図示しないネットワークを介して、診断支援装置1に送信する。診断支援装置1は、受信した学習済みモデルを記憶回路12に記憶させる。
As a result of such machine learning, the trained model generator generates a trained model that outputs the biological state in response to the input of the above combination. In this way, the trained model generator generates a trained model using a plurality of types of comprehensive biological information from the gene level of the subject to the human body level. Therefore, the trained model generator can generate a trained model that outputs an accurate biological state. Then, the trained model generation device transmits the generated trained model to the
そして、診断支援装置1の生体状態判定機能113は、疾患Aに対応する学習済みモデルに10個の定量スコアを入力することで、生体情報を導出する。生体状態判定機能113は、同様の方法で、疾患B〜疾患Nのそれぞれに対応する学習済みモデルに10個の定量スコアを入力することで、疾患B〜疾患Nのそれぞれについての生体情報を導出する。
Then, the biological
以上、第3の実施形態に係る診断支援装置1について説明した。第3の実施形態に係る診断支援装置1は、学習済みモデルを用いて、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。
The
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、前述の第2の実施形態の追加機能として位置づけられる。第4の実施形態では、処理回路11の生体状態判定機能113が、被検体の情報U1〜U10に基づいて疾患に対する被検体の生体状態の変化を算出するとともに、被検体の生体状態の変化と生活習慣・環境情報の変化とに基づいて、所定の被検体固有の観測値の正常範囲を算出するものである。
(Fourth Embodiment)
The fourth embodiment is positioned as an additional function of the second embodiment described above. In the fourth embodiment, the biological
なお、第4の実施形態に係る診断支援装置1Aの概略構成は、図1に示すものと同等であるので、説明を省略する。
Since the schematic configuration of the
図9は、第4の実施形態に係る診断支援装置1Aの機能を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing the functions of the
処理回路11がプログラムを実行することによって、診断支援装置1は、取得機能112と、生体状態判定機能113と、表示制御機能114と、正常範囲算出機能115とを実現する。なお、機能112〜115の全部又は一部は、診断支援装置1AにASIC等の回路の機能として実現されるものであってもよい。正常範囲算出機能115は、算出部の一例である。取得機能112と、生体状態判定機能113と、表示制御機能114と、正常範囲算出機能115とについては後述する。
When the
ここで、例えば、処理回路11の構成要素である機能112〜115は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路12に記憶されている。処理回路11は、各プログラムを記憶回路12から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路11は、処理回路11内に示された機能112〜115を有することとなる。
Here, for example, the
なお、機能112〜115の全ての処理機能がコンピュータによって実行可能な1つのプログラムの形態で、記憶回路12に記憶されていてもよい。例えば、このようなプログラムは、診断支援プログラムとも称される。この場合、処理回路11は、診断支援プログラムを記憶回路12から読み出し、読み出した診断支援プログラムを実行することで診断支援プログラムに対応する機能112〜115を実現する。
It should be noted that all the processing functions of the
記憶回路12は、所定の被検体に関する情報U1〜U10のうち複数種類の生体情報を被検体ごとに記憶する。加えて、記憶回路12は、生活習慣情報及び環境情報のうち少なくとも一方を示す情報(以下、「生活習慣・環境情報」という)U12を被検体ごとに記憶する。
The
情報U1〜U10と、生体状態判定用データベースU11とについては第1の実施形態で説明したとおりである。生活習慣・環境情報U12は、例えば、診断対象の被検体の、食事における塩分摂取量や、投薬における薬効等である。例えば、生活習慣・環境情報U12は、記憶回路12に記憶される。
The information U1 to U10 and the biological state determination database U11 are as described in the first embodiment. The lifestyle / environmental information U12 is, for example, the amount of salt intake in the diet of the subject to be diagnosed, the medicinal effect in the medication, and the like. For example, the lifestyle / environment information U12 is stored in the
取得機能112は、所定の被検体に関する情報U1〜U10のうち複数種類の生体情報と、生活習慣・環境情報U12とを取得する。
The
生体状態判定機能113は、取得機能112によって取得された、所定の被検体における複数種類の生体情報に対する解析により得られた複数の解析結果に基づいて、疾患に対する所定の被検体の生体状態を判定し、また、生体状態の変化を判定する。生体状態の変化は、異なる時間的で判定された複数の生体状態間の差を意味する。例えば、生体状態の変化は、時刻tの生体状態Stの、前の時刻t−1の生体状態St−1との差「△St」である。時刻tにおける所定の被検体の生体状態Stは、上記式(2)から算出される。また、生体状態判定機能113は、生体状態の移行に関する状態移行シミュレーションにより、所定の被検体の過去の生活習慣・環境情報の変化に基づいて、将来における所定の被検体の生体状態の変化を推定することもできる。生体状態判定機能113は、個別化パラメータを反映した状態移行シミュレーションにおいて(例えば、上記式(2),(3))、所定の被検体に関する過去の生活習慣・環境情報の変化に基づく、ある環境変化に対する被検体個々の堅牢性スコアに基づいて将来の生体状態の変化を推定し、予測に使用する将来の個別化パラメータを修正し、修正後の個別化パラメータを用いた状態移行シミュレーションによる予測を行うことも可能である。個別化パラメータとは、前述の説明変数、システムノイズ、観測ノイズ等を意味する。
The biological
又は、時刻tの生体状態Stは、別の方法で判定することも可能である。例えば、取得機能112は、センサによる被検体の観測値と、生活習慣情報及び環境情報のうち少なくとも一方を含む生活習慣・環境情報とを被検体ごとに記憶する記憶回路12から、所定の被検体における観測値と生活習慣・環境情報とを取得する。そして、生体状態判定機能113は、取得機能112によって取得された、所定の被検体における観測値と生活習慣・環境情報とに基づいて、疾患に対する前記所定の被検体の生体状態を判定する。その場合、時刻tにおける所定の被検体の生体状態Stは、時刻tにおける生活習慣・環境情報Ctと観測値Dtとから、次の式(5)から算出される。
St=f(Ct,Dt) …(5)
Or biological state S t at time t, it is also possible to determine in another manner. For example, the
St = f (C t , D t ) ... (5)
図10は、疾患に対する所定の被検体の生体状態の一例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the biological state of a predetermined subject for a disease.
図10は、複数の疾患(例えば、疾患A〜C,N)が球表面に配置された中で、時刻tにおける所定の被検体の生体状態Stがどこに位置するかを示す状態配置図である。所定の被検体の生体状態Stは、全ての疾患からの距離により球の内部の所定位置に一意に決まるものである。なお、生体状態Stが球の中心が、いずれの疾患とも相関「0」の位置である。各疾患からの距離が相関係数(−1〜1)を示し、半径より近づけばプラス側、遠ざかればマイナスの相関を意味する。例えば、図10に示す例では、所定の被検体の生体状態Stは、疾患Aには近いが、疾患Nからは遠い状態であることを意味する。 Figure 10 is a plurality of diseases (e.g., diseases A through C, N) in which is disposed on the spherical surface, in a state arrangement diagram showing how to position where the predetermined subject biological state S t at the time t be. Biological condition S t of a given object is uniquely determined at a predetermined position inside of the sphere by the distance from all diseases. It should be noted that the center of the sphere in which the biological state St is the position where the correlation with any disease is “0”. The distance from each disease indicates the correlation coefficient (-1 to 1), and if it is closer than the radius, it means a positive side, and if it is farther away, it means a negative correlation. For example, in the example shown in FIG. 10, the biological condition S t of a given subject is close to the disease A, meaning it is far state from disease N.
図9の説明に戻って、正常範囲算出機能115は、生体状態判定機能113によって評価された所定の被検体の生体状態の変化と、取得機能112によって取得された生活習慣・環境情報の変化とに基づいて、所定の被検体の生活習慣・環境情報における、所定の被検体の観測値の正常範囲を算出する。生活習慣・環境情報の変化は、異なる時間的で取得された複数の生活習慣・環境情報間の差を意味する。例えば、生活習慣・環境情報の変化は、時刻tの生活習慣・環境情報Ctの、前の時刻t−1の生活習慣・環境情報Ct−1との差「△Ct」である。
Returning to the explanation of FIG. 9, the normal
例えば、正常範囲算出機能115は、生活習慣・環境情報の変化に対する生体状態の変化の割合(△St/△Ct)に基づいて、所定の被検体における、生活習慣・環境情報の変化に対するロバスト性をスコア化して堅牢性スコアを得る。そして、正常範囲算出機能115は、堅牢性スコアに基づいて、所定の被検体の観測値Dtの正常範囲を算出する。例えば、複数の時刻において所定の被検体に係る複数の堅牢性スコアが算出されるので、正常範囲算出機能115は、それらの堅牢性スコアのバラツキ(標準偏差又は分散)から観測値Dtの正常範囲を算出すればよい。
For example, the normal
表示制御機能114は、正常範囲算出機能115によって算出された所定の被検体固有の観測値の正常範囲を、所定の被検体の観測値とともにディスプレイ14に表示することができる。また、表示制御機能114は、所定の被検体の観測値の正常範囲と、将来の生活習慣・環境情報に基づく観測値とをディスプレイ14に表示することもできる。
The
図11は、正常範囲の表示例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a display example of a normal range.
図11は、所定の被検体の観測値Dtの時間変化と、正常範囲とを示す。時刻tにおいて被検体の観測値の正常範囲が算出される。そして、その次の時刻、つまり、将来の時刻t+1の食事においてある量の塩分摂取を行おうとする場合(又は、将来の時刻t+1の食事においてある量の塩分摂取を行った直後)、その塩分摂取量が被検体の観測値Dt+1である血圧値がどのように変化するか、また、血圧値Dt+1がその被検体にとって正常範囲のものかを被検体に提示することができる。 11 shows temporal change of a given object observed value D t, and a normal range. At time t, the normal range of the observed values of the subject is calculated. Then, at the next time, that is, when a certain amount of salt is to be ingested in a meal at a future time t + 1 (or immediately after a certain amount of salt is ingested in a meal at a future time t + 1), the salt intake is performed. It is possible to present to the subject how the blood pressure value whose amount is the observed value D t + 1 of the subject changes, and whether the blood pressure value D t + 1 is within the normal range for the subject.
図11に示す場合、時刻t+1の食事における塩分摂取量が大きく被検体の血圧値は上昇することが予測されるが、予測された血圧値は、その被検体にとっては正常範囲内であることを示す。この表示により、被検体は、時刻t+1の食事において安心して塩分を摂取することができる。
In the case shown in FIG. 11, it is predicted that the salt intake in the meal at time t + 1 is large and the blood pressure value of the subject rises, but the predicted blood pressure value is within the normal range for the subject. show. With this indication, the subject can safely ingest salt in the meal at
続いて、所定の被検体の観測値の正常範囲を算出する意義と、その方法について説明する。 Next, the significance of calculating the normal range of the observed values of a predetermined subject and the method thereof will be described.
被検体の違い、つまり、個人差により、同じ食物を摂取しても血糖値や脂質の上昇/下降等の体質の特性(傾向)が異なる場合があり、また、同じ薬を投与しても薬効の特性(例えば、薬物の代謝の薬効)が異なることがある。また、被検体の体質の特性や、それによる個人差に関する議論や研究も多くなされてきた。1つの疾患ガイドラインによれば、それらのバラツキのある個人差を総括して、例外はあるものの、多くの人が分布する特性の範囲を「正常」として統計的に規定し、臨床判断が行われてきた。 Due to differences in subjects, that is, individual differences, the characteristics (tendencies) of constitution such as increase / decrease in blood glucose level and lipid may differ even if the same food is ingested, and even if the same drug is administered, the medicinal effect (For example, the efficacy of drug metabolism) may be different. In addition, there have been many discussions and studies on the characteristics of the constitution of the subject and the individual differences caused by it. According to one disease guideline, clinical judgment is made by summarizing the individual differences that vary, and statistically defining the range of characteristics that are distributed by many people as "normal", although there are exceptions. I came.
一方で、近年のゲノム解析技術やタンパク質・メタボローム解析技術の進歩に伴い、特性の違いとその違いを生じさせる要因とが徐々に解明されてきている。それに伴い、被検体の特性に合った治療や投薬の選択を行う個別化医療(Personalized Medicine)や、Precision Medicineの考えが進んできた。 On the other hand, with the recent advances in genome analysis technology and protein / metabolome analysis technology, the differences in characteristics and the factors that cause the differences have been gradually elucidated. Along with this, the idea of personalized medicine and precision medicine, which select treatments and medications according to the characteristics of the subject, has advanced.
例えば、コンパニオン診断などはその一例に当たる。コンパニオン診断は、糖負荷試験や、運動負荷を掛けた状態に対する心臓の機能を観察する心負荷試験や、遺伝的な素因に基づいて薬効や副作用を予測し、被検体に対して適切な投薬等の治療を行うものである。 For example, companion diagnostics is one example. Companion diagnostics include glucose tolerance tests, cardiac stress tests that observe the function of the heart under exercise load, prediction of drug efficacy and side effects based on genetic predisposition, and appropriate medication for the subject. Is to treat.
被検体の特性に合わせた適切な治療を行うためには、その被検体がどのような生物学的特徴(例えば、情報U1〜U10)を持っていて、その被検体が食事を摂ったり、薬を飲んだりした際にどのような反応をするのかを正しく把握し、また、予測して、治療方針を立てる必要がある。 In order to perform appropriate treatment according to the characteristics of the subject, what kind of biological characteristics (for example, information U1 to U10) the subject has, and the subject eats or takes medicine. It is necessary to correctly understand, predict, and formulate a treatment policy for what kind of reaction will occur when drinking.
一方で、生体には、その生命活動を維持するために病的な状態に移行することのないように維持しようとする「恒常性維持機構」が存在する。「恒常性維持機構」により、生体内の塩分濃度や様々なミネラル、アミノ酸、その他のバイオマーカ、そして体温や血圧、心拍に至る様々な状態が、食事や運動等の日常的な活動により短期的な変動は生じるものの、長期的にはある一定の正常範囲内に留まるように制御されている。 On the other hand, in the living body, there is a "homeostasis maintenance mechanism" that tries to maintain the life activity so as not to shift to a pathological state. Due to the "homeostasis maintenance mechanism", the salt concentration in the body, various minerals, amino acids, other biomarkers, and various states such as body temperature, blood pressure, and heart rate are short-term due to daily activities such as diet and exercise. However, it is controlled to stay within a certain normal range in the long term.
このように、適切な治療方針を立てるためには、「恒常性維持機構」に関わる生活習慣と環境とのうち少なくとも一方に係る生活習慣・環境情報を加味して被検体個人の特性を推定することが適切である。 In this way, in order to formulate an appropriate treatment policy, the characteristics of the individual subject are estimated by taking into account lifestyle / environmental information related to at least one of the lifestyle and environment related to the “homeostasis maintenance mechanism”. Is appropriate.
ここで、被検体の薬効の特性を意味する被検体個々の薬物反応性を「R」(Response)とすると、薬物反応性Rは、周知のとおり、係数fにより、次の式(6)で表される。ここで、「C」は、その被検体の作用部位の薬物濃度(Concentration)であり、生活習慣・環境情報と定義することができる。また、「E」は、その被検体の作用部位の組織感受性「Sensitivity」である。
R=f(C・E) …(6)
Here, assuming that the drug reactivity of each subject, which means the characteristic of the drug efficacy of the subject, is "R" (Response), the drug reactivity R is, as is well known, based on the coefficient f by the following equation (6). expressed. Here, "C" is the drug concentration (Concentration) of the action site of the subject, and can be defined as lifestyle / environmental information. Further, "E" is the tissue sensitivity "Sensitivity" of the site of action of the subject.
R = f (CE) ... (6)
上記式(6)における被検体の作用部位の薬物濃度Cを、現在の時刻tにおける被検体の生活習慣・環境情報Ctと定義することができる。また、上記式(6)における被検体の作用部位の組織感受性Eを、現在の時刻tにおける被検体の生体状態の変化「△St/△Ct」と定義することができる。さらに、上記式(6)における被検体の薬物反応性Rを、現在の時刻tにおける被検体の生体状態Stと定義することができる。 The drug concentration C site of action of the subject in the above formula (6), can be defined as lifestyle and environmental information C t of the subject at the current time t. Also, tissue sensitivity E of the site of action of the subject in the above formula (6) can be defined as the change in the biological condition of the subject "△ S t / △ C t" at the current time t. Further, the above equation drug response R of the subject in (6), can be defined as a biological state S t of the subject at the current time t.
第4の実施形態では、正常範囲算出機能115は、被検体の生体状態の変化「△St/△Ct」の値により、被検体の薬物反応性R、つまり、生体状態の変化に対する被検体の堅牢性(ロバスト性)を評価し、被検体の個別化された観測値の正常範囲を算出するものである。また、上記式(6)を用いて被検体への投薬に対する被検体の個別化された観測値の正常範囲について説明したがその場合に限定されるものではない。被検体の塩分摂取量に対する被検体の個別化された観測値の正常範囲についても同様である。
In the fourth embodiment, the normal
例えば、食塩感受性の人種的特異性及び遺伝的素因について説明する。正常範囲算出機能115は、被検体の各食事(間食を含めてもよい)からの塩分摂取量「Ct」と、IoTやウェアラブルデバイスによる被検体の各血圧の値「St」とに基づいて、被検体の生体状態の変化「△St/△Ct」を算出する。それにより、正常範囲算出機能115は、生体状態の変化に対する被検体のロバスト性を日常的に評価して被検体に提示することができる。
For example, the racial specificity and genetic predisposition of salt sensitivity will be described. Normal
具体的には、正常範囲算出機能115は、1回の食事に含まれる塩分量をレシピに沿って算出する。例えば、外食であっても、正常範囲算出機能115は、注文した一食の中に含まれる塩分量をレシピに沿って算出し、客である被検体に提示することもできる。また、正常範囲算出機能115は、注文履歴に基づいて、自動的に食事に含まれる塩分量をその食事が被検体に与えた生活習慣(又は環境)の変化△Ctを、食事を摂取した時間とともに「生活習慣・環境情報」として算出する。
Specifically, the normal
また、ある時刻に、被検体があるお菓子を摂取した場合にも同様に考えることができる。お菓子の袋には、「栄養(Nutrition)」の情報が付与されている。そこで、正常範囲算出機能115は、その情報をIC(Integrated Circuit)チップやRFID(Radio Frequency Identification)リーダ等で取得し、必要に応じて被検体がそれを食べたことを認識した上で、「栄養」に含まれる塩分量の変化を△Ctとして算出する。
The same can be said for the case where the subject ingests a certain confectionery at a certain time. Information on "Nutrition" is given to the candy bag. Therefore, the normal
さらに、自宅での被検体による自炊による食事では、正常範囲算出機能115は、使用された調味料の量の変化△Ctを算出することもできる。また、複数人数分の食事では、正常範囲算出機能115は、食事摂取量の個人入力や、画像認識等による個人摂取量の推定、又は、標準的な摂取量に基づく推定などにより、調理された食事全体に含まれる塩分量との割合から、被検体個人の摂取した塩分量を推定し、その変化△Ctを算出することもできる。調味料に関しては、一振り何グラムとか、パッケージ化されたものであれば、その中に含まれている塩分量をパッケージに付与されたICチップより読み取るなどの方法で取得可能である。
Furthermore, in the meal by the self-contained by the subject at home, the normal
一方で、生体状態判定機能113は、ウェアラブルデバイス等により被検体の生体状態Stを連続的に計測することで、被検体の生体状態の変化△Stを評価(算出)することが可能である。例えば、被検体の生体状態の変化△Stは、血圧の変化、心拍数の変化△Dt等によるものと考えることができる。ここでは、便宜上、被検体の生体状態の変化△Stが血圧の変化△Dtによるものとして説明する。血圧を計測する時刻は、例えば食後1時間の急性期の変化を観察したいのか、数か月や年のオーダでの慢性期の変化を観察したいのかで変わる。糖負荷試験などでも同様であるが、生体状態判定機能113は、被検体の生体状態の変化△Stを、塩分摂取直前の血圧と、影響を観測したい時期の血圧との差分△Dtから上記式(6)から算出することができる。
On the other hand, the biological
なお、被検体の血圧は、被検体の運動等の活動や、ストレスその他の心身の活動により影響を受け変化する。そのため、生体状態判定機能113は、それらの観測したい状態に影響を与える事象変化との多変量での影響として算出することも可能である。また、生体状態判定機能113は、時刻tにおける塩分摂取以外の影響因子をその他のシステムノイズut(上記式(2))と仮定し、ウェアラブルデバイス等の観測系で生じる変化因子を観測ノイズwt(上記式(3))として、状態方程式や観測方程式を設定することもできる。また、塩分摂取量の変化△Ctを、ある長期間の総摂取量として変化を観測することも可能となる。
The blood pressure of the subject changes due to the influence of activities such as exercise of the subject, stress and other mental and physical activities. Therefore, the biological
このようにして観測された塩分摂取量の変化△Ctと、変化を観測したいタイムスパンでの血圧変化△Stにより、生体状態の変化「△St/△Ct」が算出される。生体状態の変化「△St/△Ct」が小さければ、設定した程度の塩分摂取による負荷では観測値の変化が小さく、ロバスト性や塩分負荷の耐性を持っていると言える。 And this way the observed salt intake of change △ C t, the blood pressure change △ S t at the time span to be observed changes, changes in the biological state "△ S t / △ C t" is calculated. The smaller the change in the biological condition "△ S t / △ C t", it can be said that the change in observations in load due to salt intake enough to set small, it has a resistance of robustness and salt load.
こうして得られた生体状態の変化「△St/△Ct」の値は、被検体個々の塩分負荷に対する耐性・堅牢性を反映した数値であり、このデータの蓄積により、個人の個別化された、異常値を示すことのない負荷範囲を、正常範囲として規定することができる。 The value of change "△ S t / △ C t" of thus obtained biological condition is a numerical value that reflects the resistance-fastness relative to the subject individual salt load, the accumulation of this data, the individualization of personal In addition, a load range that does not show an abnormal value can be defined as a normal range.
これまでの実施形態では、塩分摂取の変化と血圧という状態変化にフォーカスして説明したが、塩分摂取に限らず、様々な物質に対する状態変化と耐性・堅牢性について、例えば個人の安静時(起床時)の数値を基準とした場合に、次のように被検体ごとにスコアリングし、個別化されたそれぞれの生活習慣・環境情報の変化に対する正常範囲をロバストな範囲として規定することができる。
(1)ロバスト負荷領域:10%の変動範囲に収まる負荷の領域
(2)準ロバスト負荷領域:30%の変動範囲
(3)変動境界領域:30〜50%
(4)高負荷領域:50%以上
In the previous embodiments, the description has focused on changes in salt intake and changes in blood pressure, but the changes in state and tolerance / robustness to various substances, not limited to salt intake, are described, for example, at rest (wake up) of an individual. When the numerical value of time) is used as a reference, it is possible to score each subject as follows and define the normal range for each individualized change in lifestyle / environmental information as a robust range.
(1) Robust load area: Load area within the fluctuation range of 10% (2) Semi-robust load area: 30% fluctuation range (3) Fluctuation boundary area: 30 to 50%
(4) High load area: 50% or more
また、生体状態の変化「△St/△Ct」や、前述によりスコア化された被検体個々の堅牢性スコアに基づいて、生活習慣・環境情報Cに関連する時刻tの説明変数atと、時刻tのシステムノイズutとを設定した状態方程式(上記式(2))や、時刻tの説明変数btと、時刻tの観測ノイズwtの設定による観測方程式(上記式(3))により、状態変化による被検体個人の状態変化(影響)を推定し、また、予測することが可能となる。 Also, the change in the biological condition "△ S t / △ C t" and, based on the scored subject individual robustness score by the foregoing description of the time t associated with lifestyle and environment information C variable a t When the state equation set the system noise u t at time t (the formula (2)) and the explanatory variable b t at time t, the observation equation by the setting of the observation noise w t at time t (the above formula (3 )) Makes it possible to estimate and predict the state change (effect) of the individual subject due to the state change.
実際には、例に挙げた血圧変動には、単純に塩分摂取だけによる短期的・長期的な変化だけでなく、変動に影響する他のミネラルや薬物、運動負荷、周囲の温度変化、ストレスや自律神経系の影響による変化など、マルチパラメトリックに影響しており、それらのシステム変動への影響を重み付けして、被検体個人のシステムノイズutはリアルタイムに設定する必要がある。つまり、時刻tのシステムノイズutは、出力に影響する要因ごとの生活習慣・環境情報Ctに重み付けされた数値となる。 In fact, the blood pressure fluctuations mentioned in the example include not only short-term and long-term changes due to salt intake, but also other minerals and drugs that affect the fluctuations, exercise load, changes in ambient temperature, stress, etc. such as changes due to the effect of the autonomic nervous system, and affects the multiparametric, by weighting the impact on their system variations, system noise u t of the subject person has to be set in real time. That is, the system noise u t at time t is a weighted numerical lifestyle and environmental information C t for each factor influencing the output.
以上、第4の実施形態に係る診断支援装置1について説明した。第4の実施形態に係る診断支援装置1によれば、食事等の環境変化や薬物反応性の個人差を反映した、個別化された生体状態の予測が可能となる。
The
以上説明した少なくとも1つの実施形態及び変形例によれば、被検体の生体状態を精度良く判定することができる。 According to at least one embodiment and modification described above, the biological state of the subject can be accurately determined.
上記説明では、「プロセッサ」が各機能に対応するプログラムを記憶回路から読み出して実行する例を説明したが、実施形態はこれに限定されない。「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(central processing unit)と、GPU(Graphics Processing Unit)と、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)と、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)と、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)と、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限られず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成され、その機能が実現されるようにしてもよい。さらに、図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 In the above description, an example in which the "processor" reads a program corresponding to each function from the storage circuit and executes the program has been described, but the embodiment is not limited to this. The word "processor" is used, for example, as a CPU (central processing unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), and a programmable logic device (for example, a simple programmable logic device). (Simple Programmable Logic Device: SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), Field Programmable Gate Array (FPGA), and other circuits. When the processor is, for example, a CPU, the processor realizes a function by reading and executing a program stored in a storage circuit. On the other hand, when the processor is, for example, an ASIC, the function is directly incorporated as a logic circuit in the circuit of the processor instead of storing the program in the storage circuit. It should be noted that each processor of the present embodiment is not limited to the case where each processor is configured as a single circuit, and a plurality of independent circuits are combined to be configured as one processor so that its function is realized. May be good. Further, the plurality of components in FIG. 2 may be integrated into one processor to realize the function.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 診断支援装置
11 処理回路
111 スコア算出機能
112 取得機能
113 生体状態判定機能
114 表示制御機能
115 正常範囲算出機能
1
Claims (4)
前記所定の被検体における前記観測値と前記生活習慣・環境情報とに基づいて、疾患に対する前記所定の被検体の生体状態を判定する判定部と、
前記所定の被検体の生体状態の変化と、前記生活習慣・環境情報の変化とに基づいて、前記所定の被検体の生活習慣・環境情報における、前記所定の被検体の観測値の正常範囲を算出する算出部と、
を備える診断支援装置。 From the storage unit that stores the observed value of the subject by the sensor and the lifestyle / environmental information including at least one of the lifestyle information and the environmental information for each subject, the observed value and the life of the predetermined subject. The acquisition department that acquires customs / environmental information,
A determination unit that determines the biological state of the predetermined subject with respect to a disease based on the observed value in the predetermined subject and the lifestyle / environmental information.
Based on the change in the biological state of the predetermined subject and the change in the lifestyle / environmental information, the normal range of the observed value of the predetermined subject in the lifestyle / environmental information of the predetermined subject is set. Calculation unit to calculate and
Diagnostic support device equipped with.
前記生活習慣・環境情報の変化に対する前記生体状態の変化の割合に基づいて、前記所定の被検体の観測値の正常範囲を算出する、
請求項1に記載の診断支援装置。 The calculation unit
The normal range of the observed value of the predetermined subject is calculated based on the ratio of the change in the biological state to the change in the lifestyle / environmental information.
The diagnostic support device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の診断支援装置。 The determination unit estimates a change in the biological state of the predetermined subject in the future based on the past changes in the lifestyle / environmental information of the predetermined subject.
The diagnostic support device according to claim 1 or 2.
をさらに備える請求項1乃至3のいずれか一項に記載の診断支援装置。 A display control unit that displays the normal range of the observed values of the predetermined subject and the observed values based on future lifestyle / environmental information on the display unit.
The diagnostic support device according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
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