JP7287151B2 - 医用情報処理装置及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、医用情報処理装置及びプログラムに関する。
臨床の現場でがん患者の個別化治療を推進していくためには、腫瘍の種類や進行期を診断した上で、外科的切除、化学療法、放射線療法等の治療法を決定する必要がある。治療法の決定のため、超音波ガイド下にて針を挿入して腫瘍検体の採取を行い、病理学的な解析が行われている。
穿刺作業をより容易にするために、超音波プローブに穿刺針を装着するためのアタッチメントや、穿刺専用の超音波プローブが実用化されている。これらを用いることで、超音波スキャン面の中で穿刺針が進入していく経路を特定し、進入予測経路をライン状のマーカーとして表示することが可能であるため、医師等の操作者は、超音波断層像でマーカー上に存在する組織等を観察し、そのマーカー上に血管等が存在していないこと及び穿刺針が病変部(採取ターゲット)に向かっていることを確認しながら、患者体表に対する超音波プローブの適用位置及び角度を探索することができる。
また、X線CTやMRI等の画像収集装置で収集した3次元ボリュームデータから、操作者により任意に指定された仮想穿刺用超音波プローブの位置及び角度に応じた超音波スキャン面に対応する断面画像を穿刺断面及び情報生成装置で再構成し、モニターに表示することでより高精度な穿刺を実現するシステムも存在する(例えば、特許文献1参照)。
このように、穿刺生検をガイドするためのシステムは数多く存在し、狙った箇所の細胞・組織を採取するための技術は高度化してきている。
ここで、穿刺・針生検に基づく病理学的検査(生体検査)の課題の一つとして、腫瘍内不均一性が挙げられる。一つの腫瘍は多様な遺伝子変異を伴う、不均一な細胞集団から形成されていることが知られており、 Gerlinger らは、同一の腫瘍から良性および予後不良の複数の遺伝子発現パターンを検出したことを報告している(例えば、非特許文献1参照)。すなわち、診断を正確に行うには、腫瘍中の診断に適した箇所を狙って細胞・組織検体を採取する必要がある。
特開2002-112998号公報
Gerlinger M et al., "Intratumor Heterogeneity and Branched Evolution Revealed by Multiregion Sequencing", N Engl J Med, 366: 883-92, 2012.
しかしながら、不均一な性質を持つ腫瘍のどの部分から検体を採取するのが適切かを正確に把握して診断に適した検体を採取することは非常に困難であり、一連の作業は医師の過去の知見や技術に大きく依存している。

また、一般的に、生体組織生検は超音波診断装置のガイド下にて行われているが、超音波診断装置ガイド下での生体検査はリアルタイム性に優れている一方、特に手動スキャンの場合には病変の全体像を瞬時に捉えにくいという課題がある。
本発明は、被検体に対して生体検査を行う際に、診断に適した検体を採取できるように支援することを目的とする。また、より高精細かつ、病変全体の俯瞰性が高い画像を第一画像として病変領域内において同じ病理学的特徴を有する領域の抽出を行い、その結果に基づいて、第二画像から第一画像において抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出することで、病変の全体像を瞬時に捉えやすくし、所見の見落とし防止、偽陽性や偽陰性の低減、及び検査時間の削減を図ることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の医用情報処理装置は、
被検体を撮影することにより取得された第一画像を解析して、前記第一画像から、前記被検体に含まれる複数の病理学的な特徴を含む病変領域内、病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として複数の領域に分割することにより、複数の領域を抽出する第一抽出手段と、
前記被検体を撮影することにより取得された前記第一画像とは異なる第二画像を解析して、前記第二画像から前記第一抽出手段により抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する第二抽出手段と、
前記第二画像と、前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報とを対応付けて出力する出力手段と、
を備える。
また、本発明のプログラムは、
コンピューターを、
被検体を撮影することにより取得された第一画像を解析して、前記第一画像から、前記被検体に含まれる複数の病理学的な特徴を含む病変領域内、病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として複数の領域に分割することにより、複数の領域を抽出する第一抽出手段、
前記被検体を撮影することにより取得された前記第一画像とは異なる第二画像を解析して、前記第二画像から前記第一抽出手段により抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する第二抽出手段、
前記第二画像と、前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報とを対応付けて出力する出力手段、
として機能させる。
本発明によれば、被検体に対して生体検査を行う際に、診断に適した検体を採取できるように支援することが可能となる。また、より高精細かつ、病変全体の俯瞰性が高い画像を第一画像として病変領域内において同じ病理学的特徴を有する領域の抽出を行い、その結果に基づいて、第二画像から第一画像において抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出することで、病変の全体像を瞬時に捉えやすくし、所見の見落とし防止、偽陽性や偽陰性の低減、及び検査時間の削減が可能となる。
本発明の実施形態における生体検査支援システムの全体構成を示す図である。 図1の情報処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 図2の制御部により実行される事前学習処理の流れを示すフローチャートである。 図2の制御部により実行される領域情報取得処理の流れを示すフローチャートである。 図2の制御部により実行される画像解析処理の流れを示すフローチャートである。 第一画像及び第一画像の領域情報の一例を示す図である。 第二画像及び第二画像の領域情報の表示例を示す図である。 第二画像及び第二画像の領域情報とともに、第一画像の領域情報を表示した場合の表示例を示す図である 図2の制御部により実行される穿刺経路表示処理の流れを示すフローチャートである。 穿刺経路の算出手法を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
〔生体検査支援システム100の構成〕
まず、構成を説明する。
図1に、本実施形態における生体検査支援システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、生体検査支援システム100は、第一画像撮影装置1と、第二画像撮影装置2と、情報処理装置(医用情報処理装置)3とがLAN(Local Area Network)等の通信ネットワークNを介して接続されて構成されている。生体検査支援システム100を構成する各装置は、HL7(Health Level Seven)やDICOM(Digital Image and Communications in Medicine)規格に準じており、各装置間の通信は、HL7やDICOMに則って行われる。
第一画像撮影装置1は、例えば、X線撮影装置(DR(トモシンセシス撮影が可能なものを含む)、CR、CT、透視装置、アンギオ装置等)、超音波診断装置(US)、MRI、PET、又はPET-CT等のモダリティーであり、被検体を撮影して医用画像(第一画像と呼ぶ)を生成する。第一画像撮影装置1は、DICOM規格に則って、付帯情報(患者情報、検査情報、画像ID、スライス番号等)を医用画像の画像ファイルのヘッダーに書き込むことにより、第一画像に付帯情報を付帯させ、情報処理装置3に送信する。
本実施形態では、第一画像撮影装置1が乳房X線撮影装置であり、第一画像が、乳房全体を俯瞰的に観察することができるマンモグラフィー画像であることとして説明するが、これに限定されるものではない。
第二画像撮影装置2は、例えば、X線撮影装置(DR(トモシンセシス撮影が可能なものを含む)、CR、CT、透視装置、アンギオ装置等)、超音波診断装置(US)、MRI、PET、PET-CT等のモダリティーであり、被検体を撮影して医用画像(第二画像と呼ぶ)を生成する。第二画像撮影装置2は、DICOM規格に則って、付帯情報(患者情報、検査情報、画像ID、スライス番号等)を医用画像の画像ファイルのヘッダーに書き込むことにより、第二画像に付帯情報を付帯させ、情報処理装置3に送信する。
本実施形態では、第二画像撮影装置2がハンドヘルド型の超音波診断装置であり、第二画像が乳房の超音波画像であることとして説明するが、これに限定されるものではない。
情報処理装置3は、第一画像撮影装置1から送信された第一画像及び第二画像撮影装置2から送信された第二画像を解析し、生体検査を支援する支援情報として、病変領域内の領域情報を出力するコンピューター装置である。
図2に、情報処理装置3の機能的構成を示す。図2に示すように、情報処理装置3は、制御部31、操作部32、表示部33、通信部34、記憶部35等を備えて構成されており、各部はバス36により接続されている。
制御部31は、CPU、ROM、RAM等から構成され、情報処理装置3の各部の処理動作を統括的に制御する。具体的には、CPUは、ROMに記憶されている各種処理プログラムを読み出してRAMに展開し、当該プログラムとの協働により各種処理を行う。
制御部31は、後述する領域情報取得処理を実行することにより、第一抽出手段、第二抽出手段、出力手段、特定手段、算出手段として機能する。また、表示部33との協働により報知手段として機能する。
操作部32は、カーソルキー、文字・数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された操作信号を制御部31に出力する。また、操作部32が、表示部33に積層されたタッチパネルにより構成される場合には、ユーザーの指等によるタッチ操作の位置に応じた操作信号を制御部31に出力する。
表示部33は、LCD(Liquid Crystal Display)等のモニターを備えて構成されており、制御部31から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。モニターは、1台であっても複数台であってもよい。
通信部34は、ネットワークインターフェース等により構成され、通信ネットワークNを介して接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。
記憶部56は、ハードディスクや不揮発性の半導体メモリー等により構成され、各種データを記憶する。
〔生体検査支援システム100を用いた生体検査の流れ〕
次に、生体検査支援システム100を用いた生体検査の流れについて説明する。
本実施形態では、乳がんの生体検査を行う場合を例にとり説明する。
まず、第一画像撮影装置1にて被検体(被検者の乳房)のX線撮影を行い、第一画像としてのマンモグラフィー画像を生成し、情報処理装置3に送信する。
医師等の検査者(ユーザー)は、マンモグラフィー画像から病変領域の俯瞰的な位置情報を得て、病変領域を狙って超音波診断装置である第二画像撮影装置2で撮影を行って第二画像としての超音波画像を生成し、情報処理装置3に送信する。
情報処理装置3においては、入力された第一画像及び第二画像に基づいて、領域情報取得処理(図4参照)を実行し、第二画像において検出された病変領域内をさらに病理学的な特徴によって分割し、分割された各領域に関する領域情報(領域位置情報、領域特徴情報)を出力する。
医師等の検査者は、情報処理装置3から出力された第二画像及び領域情報に基づいて、病変領域内における穿刺すべき領域を特定して生体検査を行う。
〔識別器の事前学習〕
ここで、領域情報取得処理では、第一画像と第二画像の病変領域内の画像特徴量から病変領域内の病理学的な特徴を推定するための事前学習済みの識別器を用いる。そこで、まず、事前学習済みの識別器を生成するための事前学習処理について説明する。
図3は、事前学習処理の流れを示すフローチャートである。図3の事前学習処理は、制御部31と記憶部35に記憶されているプログラムとの協働により実行される。入力画像を第一画像として事前学習処理を実行することにより、第一画像の病変領域の画像特徴量から病変領域内の病理学的な特徴を推定するための識別器が生成される。入力画像を第二画像として事前学習処理を実行することにより、第二画像の病変領域の画像特徴量から病変領域内の病理学的な特徴を推定するための識別器を生成することができる。
なお、この事前学習処理は、外部のコンピューター装置等において行って、得られた識別器を記憶部35に記憶しておくこととしてもよい。
まず、制御部31は、複数の(多量の)入力画像の入力を受け付ける(ステップS1)。
次いで、制御部31は、各入力画像について、ROI(関心領域)を抽出する(ステップS2)。
本実施形態において、ROIは、病変の存在する病変領域である。ROIの抽出は、CAD(Computer-Aided Diagnosis/Detection:コンピューター支援診断/検出)システムを用いて行うこととしてもよいし、ユーザーが表示部33に表示された入力画像から操作部32を用いて指定してもよい。
次いで、制御部31は、各入力画像から抽出された各ROI内の画像特徴量を抽出する(ステップS3)。
ステップS3においては、例えば、画素ごとに、濃度、形状、テクスチャー、ウェーブレット変換に基づく多重解像度特徴等の画像特徴量を抽出する。画像特徴量は、一種類を抽出してもよいし、複数種類を抽出してもよい。
次いで、制御部31は、各入力画像の被写体である被検者の、各入力画像の各ROIに対応する位置から取り出した検体に対して行われた病理検査の結果を正解ラベルとして各ROI内において抽出された画像特徴量に対応付けて記憶部35に記憶させる(ステップS4)。
例えば、各入力画像を表示部33に表示して、ユーザー操作に応じて各ROIに対する正解ラベルを入力させ、ROIから抽出された画像特徴量と入力された正解ラベルを対応付けて記憶部35に記憶させる。
また、例えば、ROIに対応する位置から取り出された検体の病理画像から、画素ごとの特徴マップ(病理検査結果の値を示すマップ)を正解ラベルとして作成し、画素ごとに、ROI内にて抽出される画像特徴量と対応付けて記憶部35に記憶させることとしてもよい。
ここで、正解ラベルとなる病理検査の結果は、例えば、以下のいずれかが挙げられる。
・各種分子マーカー値(組織化学染色や、腫瘍マーカー分析、アミノ酸分析、遺伝子解析(例えば、マイクロアレイ分析、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、遺伝子(DNA/RNA)配列解析などによって得られる遺伝子経路活性(gene pathway activation)、ノンコーディングRNA(noncoding RNA)、複数のRNA(multiple RNAs)、一塩基多型(single nucleotide polymorphism)、コピー数多型(copy number polymorphism)、エピジェネティック多型(epigenetic polymorphism)等)によって決定される病理検査結果の値)
・上述の分子マーカー値や形態学的診断によって決定される病理診断名
・上述の分子マーカー値や形態学的診断によって決定される良性か悪性かを示す情報
・上述の分子マーカー値や形態学的診断によって決定される病変の悪性度
・上述の分子マーカー値や形態学的診断によって決定されるステージ分類
なお、病理検査では、取り出した検体が病理学的に不均一な特徴を有している場合、検体内の位置によって異なる検査結果が得られる。よって、一つのROIに対しても、位置によって異なる正解ラベルが対応付けられることがある。
そして、制御部31は、画像特徴量と正解ラベルを対応付けて機械学習により学習させて識別器を生成し(ステップS5)、事前学習処理を終了する。
機械学習のアルゴリズムとしては、例えば、ランダムフォレスト、 決定木、サポートベクタマシン、 ロジスティック回帰、k近傍法、トピックモデル、Deep Learningの各種ネットワークモデル(Alex Net、Google Net等)等を用いることができる。なお、Deep Learningの場合は、ステップS3における画像特徴量の抽出は自動的に行われるため、独立して行わない。
以上の事前学習処理により、第一画像と第二画像のそれぞれの病変領域の画像特徴量から病理学的な特徴を推定するための識別器をそれぞれ生成することができる。
〔領域情報取得処理〕
以下、情報処理装置3において実行される領域情報取得処理について説明する。
図4は、領域情報取得処理の流れを示すフローチャートである。図4に示す領域情報取得処理は、制御部31と記憶部35に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、制御部31は、第一画像の入力を受け付ける(ステップS11)。
次いで、制御部31は、第一画像を対象画像として画像解析処理を実行する(ステップS12)。
図5は、画像解析処理の流れを示すフローチャートである。画像解析処理は、制御部31と記憶部35に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、対象画像からROIを抽出する(ステップS101)。
ROIは、病変の存在する病変領域である。ROIの抽出は、CADを用いて行うこととしてもよいし、ユーザーが表示部33に表示された対象画像から操作部32を用いて指定してもよい。
なお、CADによるROI抽出でROIすなわち病変領域が抽出されなかった場合、制御部31は、例えば、病変領域が抽出されなかった旨を表示部33に表示して、ユーザーに処理を終了するか、手動でROIを指定するか、又は次の画像の解析に移行するか、を選択させる。処理を終了することが選択された場合、制御部31は、画像解析処理を終了するとともに、領域情報取得処理を終了する。次の画像の解析に移行することが選択された場合、制御部31は、次の対象画像の入力を待機して、次の対象画像に対してROIの抽出を行う。また、ユーザーが操作部32を用いてROIを指定する場合においても、例えば、処理の終了を指示する終了ボタン、次の画像の解析への移行を指示するための移行ボタン等を設け、病変領域が存在しなかった場合に、処理を終了したり、次の画像についての解析に移行したりできるようにすることが好ましい。
次いで、制御部31は、ROI内の画像特徴量を抽出する(ステップS102)。
ステップS102においては、例えば、画素ごとに、濃度、形状、テクスチャー、ウェーブレット変換に基づく多重解像度特徴等の画像特徴量を抽出する。画像特徴量は、一種類を抽出してもよいし、複数種類を抽出してもよい。
次いで、制御部31は、事前学習済みの識別器を用いて、ROIに対して特徴量解析を行い、ROI内の画素ごとに病理学的な特徴を示す情報を取得する(ステップS103)。
ステップS103で使用される識別器は、上述の事前学習処理によって生成された識別器である。病理学的な特徴を示す情報とは、上述の各種分子マーカー値、病理診断名、良性か悪性かを示す情報、悪性度、ステージ分類等である。
そして、制御部31は、ROI内の画素ごとの病理学的な特徴を示す情報を解析結果として出力し(ステップS104)、図4のステップS13に移行する。
図4のステップS13において、制御部31は、画像解析処理の解析結果に基づいて、ROI内から病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として、一又は複数の領域の領域抽出を行う(ステップS13)。ROI全体が病理学的に同じ特徴を有する単一の領域である場合はROI全体を一の領域として抽出し、ROI内に複数の病理学的特徴を有する領域が含まれている場合には複数の領域を抽出する。
ここで、「病理学的に同じ特徴を有する」とは、例えば、各種分子マーカー値が病理学的な特徴を示す情報として使用されている場合、値が完全に一致していることに限られず、値が病理学的に同じとみなせる範囲(例えば、診断名やステージ分類等が同じとなる範囲)であるものを含む。
次いで、制御部31は、ROI内から抽出された領域の領域情報を出力する(ステップS14)。
例えば、第一画像及び第一画像のROI内から抽出された各領域の領域情報(例えば、抽出された各領域の位置情報、各領域の病理学的な特徴を示す領域特徴情報(例えば、各種分子マーカー値、病理診断名、悪性度、ステージ分類等))を表示部33に出力して表示させる。また、第一画像及び領域情報をプリンター等に出力して用紙に印刷させることとしてもよい。
図6に、ステップS14において出力される第一画像及び領域情報の一例を示す。図6に示すように、ステップS14においては、例えば、第一画像において抽出されたROI(病変領域)を示すアノテーションA1が表示されるとともに、その近傍に、ROI内から抽出された領域の領域情報が出力される。
ここで、ステップS13においてROI内から複数の領域が抽出された場合、制御部31は、抽出された複数の領域の中から第二画像における領域抽出に用いる対象領域を特定してもよい。これにより、第二画像における領域抽出に用いる対象領域を重要なものに限定することができる。
例えば、以下の一以上に基づいて、対象領域を特定することができる。
・上述の各種分子マーカー値、病理診断名、病変の悪性度、ステージ分類(病期)、良性か悪性か等の病理学的特徴に対して予め設定された優先度(例えば、分子マーカー値が大きい領域ほど優先度が高い等)
・診断の有効性に基づく優先度(得られた病理学的特徴が治療に寄与するかどうか、例えば、治療薬があるか、化学療法や放射線治療の効果があるか等によって優先づけが行われる)
・上記以外の、ユーザーにより予め任意に設定された優先度
・操作部32によるユーザーの領域指定
次いで、制御部31は、第二画像撮影装置2からの第二画像の入力を待機する。第二画像が入力されると(ステップS15;YES)、制御部31は、第二画像を対象画像として画像解析処理を実行する(ステップS16)。
画像解析処理は、図5を用いて説明したものと同様であるので説明を援用する。
次いで、制御部31は、画像解析処理の解析結果に基づいて、第二画像から、第一画像のROIから抽出された各領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する(ステップS17)。
ステップS17においては、画像解析処理の解析結果に基づいて、第二画像のROI内において病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として一又は複数の領域を抽出し、抽出された領域の領域特徴情報と、第一画像のROI内において抽出された領域の領域特徴情報を比較又は照合し、第一画像から抽出された各領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する。
なお、ステップS17においてもステップS14と同様に、制御部31は、その後の処理(例えば、表示等)に用いる対象領域を特定してもよい。
また、ステップS17において、第一画像のROI内から抽出された各領域と病理学的に同じ特徴を有する領域が第二画像のROI内から抽出されなかった場合、制御部31は、その旨を表示部33に表示する。
次いで、制御部31は、第二画像及び第二画像のROI内から抽出された各領域の領域情報(領域位置情報、領域特徴情報)を対応付けて出力する(ステップS18)。
ここでは、第二画像及び領域情報を対応付けて表示部33に出力する。
次いで、制御部31は、第二画像及び第二画像のROI内から抽出された領域の領域情報を対応付けて表示部33に表示させる(ステップS19)。
図7(a)~(c)は、ステップS19において表示される第二画像及び領域情報の例を示す図である。
ステップS19においては、例えば、図7(a)に示すように、第二画像331と領域情報332が並べて表示される。第二画像331においては、例えば、抽出されたROI(病変領域)を示すアノテーションA2が表示される。領域情報332としては、例えば、第二画像においてアノテーションA2で示されたROI内において抽出された、病理学的に同じ特徴を有する領域ごとの位置を示す領域位置情報332a、領域位置情報332aで表示された各領域の病理学的な特徴を示す領域特徴情報332b等が表示される。
または、図7(b)に示すように、第二画像331上に領域情報332(例えば、領域位置情報332a)を重ねて表示してもよい。また、これとは別に、領域情報332を表示してもよい。
または、図7(c)に示すように、第二画像331上に、ROI内から抽出された領域のうち指定された領域の領域位置情報332aのみを重ねて表示することとしてもよい。
または、図示しないが、領域情報332のみを単独で表示部33に単独で表示してもよい。
このように、第二画像の病変領域内における、第一画像の病変領域内を病理学的な特徴ごとに分割することにより得られた各領域と病理学的に同じ特徴を有する領域の位置や病理学的な特徴が表示されるので、ユーザーは、第二画像の病変領域内のどこに向けて針を差し入れれば、第一画像にて検出された病変領域について診断に適した検体を採取することができるのかをそのユーザーの知見や経験によらずに認識することが可能となる。その結果、診断に適した検体を採取することが可能となり、偽陽性や偽陰性を低減することができる。
または、第一画像の病変領域内の領域情報を併せて表示することとしてもよい。
例えば、図8(a)に示すように、第二画像331に並べて、第二画像の領域情報332及び第一画像の領域情報333を表示することとしてもよい。図8(a)においては領域情報333として領域特徴情報のみを図示しているが、領域位置情報を別途並べて表示することとしてもよい。
あるいは、図8(b)に示すように、第一画像334に領域位置情報333aを重ねたもの、第二画像331に領域位置情報332aを重ねたもの、第二画像の領域情報332を並べて表示することとしてもよい。さらに第一画像334の領域情報333を併せて表示してもよい。
これにより、第一画像で抽出された病変領域内における病理的に重要な特徴を有する領域が第二画像でも見えているか、第一画像の病変領域内から抽出された各領域が第二画像のどこに対応するか等を確認することが可能となる。
次いで、制御部31は、操作部32により生体組織診断のための装置(穿刺装置と呼ぶ)の挿入経路(穿刺経路と呼ぶ)の表示が指示されたか否かを判断する(ステップS20)。
穿刺経路の表示が指示されていないと判断した場合(ステップS20;NO)、制御部31は、ステップS22に移行する。
穿刺経路の表示が指示されたと判断した場合(ステップS20;YES)、制御部31は、穿刺経路表示処理を実行する(ステップS21)。
図9は、ステップS21において実行される穿刺経路表示処理を示すフローチャートである。穿刺経路表示処理は、制御部31と記憶部35に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、制御部31は、操作部32により穿刺対象領域(生体組織診断を行う(組織を採取する)対象領域)の指定を受け付ける(ステップS201)。
例えば、ユーザーは、表示部33に表示された領域情報332を見て、ROI内から抽出された領域の中から穿刺対象領域を特定する。なお、上述のように、病理検査結果に対して予め設定された優先度、診断の有効性に基づく優先度、上記以外の、ユーザーにより予め任意に設定された優先度等に基づいて、ROI内から抽出された領域の中から制御部31が自動的に穿刺対象領域を指定してもよい。
次いで、制御部31は、穿刺経路を算出する(ステップS202)。
例えば、乳房に対する穿刺であれば、図10(a)に示すように、穿刺対象領域Rまでの穿刺経路が最短かつ胸壁となるべく平行かつ穿刺対象領域Rの長軸方向となるような経路を算出する。例えば、図10(b)に示すように、第二画像における穿刺対象領域Rの中心O1とその体表(プローブ中心)O2との距離をy、体表O2と穿刺装置の挿入位置O3の距離をxとすると、xとyは既知であるから、x、yから穿刺角度θ及び穿刺経路zを算出することができる。
次いで、制御部31は、算出された穿刺経路の情報を表示部33に表示する(ステップS203)。例えば、穿刺経路の情報を表示部33に出力して第二画像上に表示する。これにより、ユーザーは、穿刺対象領域Rまでの穿刺経路を認識することができ、知見や経験によらずに、精度よく狙った穿刺対象領域に対して穿刺を行うことが可能となる。
穿刺経路の情報の表示が終了すると、制御部31は、ステップS22に移行する。
ステップS22において、制御部31は、通信部34により第二画像撮影装置2から第二画像が受信されたか否かを判断する(ステップS22)。
第二画像が受信されたと判断した場合(ステップS22;YES)、制御部31は、ステップS16に戻り、ステップS16~S22の処理を繰り返し実行する。
ステップS22において、第二画像が受信されていないと判断した場合(ステップS22;NO)、制御部31は、第二画像の領域情報取得処理を終了する。
以上説明したように、情報処理装置3によれば、制御部31は、被検体を撮影することにより取得された第一画像を解析して、第一画像から被検体に含まれる病変領域内において病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として、一又は複数の領域を抽出する。また、制御部31は、前記被検体を撮影することにより取得された第一画像とは異なる第二画像を解析して、第一画像から抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を第二画像から抽出する。そして、第二画像と、第二画像の病変領域から抽出された領域に関する情報とを対応付けて出力する。
したがって、ユーザーは、第一画像において検出された病変領域内において病理的に重要な特徴を有する領域が第二画像のどこにあるかを容易に認識することができるので、第二画像の病変領域内のどこに向けて針を差し入れれば、第一画像にて検出された病変領域から診断に適した検体を採取することができるのかをそのユーザーの知見や経験によらずに認識することが可能となる。その結果、診断に適した検体を採取することが可能となり、偽陽性や偽陰性を低減することができる。
また、より高精細かつ、病変全体の俯瞰性が高く病変の全体像を瞬時に捉えやすい画像を第一画像として、第一画像において病変領域内において同じ病理学的特徴を有する領域の抽出を行い、その結果に基づいて、第二画像から第一画像において抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出することで、病変の全体像を瞬時に捉えやすくなり、所見の見落とし防止、偽陽性や偽陰性の低減、及び検査時間の削減が可能となる。
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る好適な生体検査支援システムの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、第一画像がマンモグラフィー画像、第二画像が超音波画像である場合を例にとり説明したが、上述のように、第一画像と第二画像はこれらに限定されるものではない。第一画像としては、検査部位全体を俯瞰的に観察できる(検査部位全体が含まれる)画像であることが好ましく、例えば、マンモグラフィー画像、MRI画像、超音波画像(特に、自動スキャン型の超音波診断装置により得られた超音波画像)、トモシンセシス画像等が好ましい。第二画像としては、生体検査とともに用いられる画像、例えば、超音波画像(特に、ハンドヘルド型の超音波画像により得られた超音波画像)が好ましい。
また、上記実施形態においては、第一画像と第二画像はモダリティーが異なる画像として説明したが、撮影時期が異なる画像としてもよい。例えば、過去の検査で撮影された過去画像を第一画像、現在の検査で撮影された現在画像を第二画像として上述の領域情報取得処理を実行すれば、過去画像において検出された病変領域内の所定の特徴をもつ領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を現在画像から抽出し、抽出された領域の位置や病理学的な特徴の情報を出力することが可能となる。
また、上記実施形態においては、被検体を乳房として説明したが、これに限定されず、他の部位としてもよい。
また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、CD-ROM等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。
その他、生体検査支援システム100を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
100 生体検査支援システム
1 第一画像撮影装置
2 第二画像撮影装置
3 情報処理装置
31 制御部
32 操作部
33 表示部
34 通信部
35 記憶部
36 バス

Claims (12)

  1. 被検体を撮影することにより取得された第一画像を解析して、前記第一画像から、前記被検体に含まれる複数の病理学的な特徴を含む病変領域内、病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として複数の領域に分割することにより、複数の領域を抽出する第一抽出手段と、
    前記被検体を撮影することにより取得された前記第一画像とは異なる第二画像を解析して、前記第二画像から前記第一抽出手段により抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する第二抽出手段と、
    前記第二画像と、前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報とを対応付けて出力する出力手段と、
    を備える医用情報処理装置。
  2. 前記第一抽出手段は、組織化学染色、腫瘍マーカー分析、アミノ酸分析、又は遺伝子解析によって決定される病理検査結果と関連付けられた領域抽出処理によって前記第一画像の前記病変領域内から前記複数の領域を抽出する請求項1に記載の医用情報処理装置。
  3. 前記第一抽出手段は、画像特徴量と病理検査結果を対応付けて学習させた識別器を用いて前記第一画像の前記病変領域内から前記複数の領域を抽出する請求項2に記載の医用情報処理装置。
  4. 前記第二抽出手段は、前記第一抽出手段と同様の手法によって前記第二画像から領域の抽出を行い、前記第一画像から抽出された領域の病理学的な特徴と前記第二画像から抽出された領域の病理学的な特徴を比較又は照合することにより、前記第一抽出手段により抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する請求項1~3のいずれか一項に記載の医用情報処理装置。
  5. 前記第一抽出手段により抽出された複数の領域の中から前記第二抽出手段による領域の抽出に用いる対象領域を特定する特定手段を備え、
    前記第二抽出手段は、前記第二画像から前記第一抽出手段により抽出された領域のうち前記特定手段により特定された対象領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する請求項1~4のいずれか一項に記載の医用情報処理装置。
  6. 前記特定手段は、ユーザーによる領域指定操作、病理検査結果に対して予め定められた優先度、診断の有効性に基づく優先度、及び/又はユーザーにより予め設定された優先度に基づいて前記対象領域を特定する請求項5に記載の医用情報処理装置。
  7. 表示手段を有し、
    前記出力手段は、前記第二画像及び前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報を前記表示手段に出力し、
    前記表示手段は、前記第二画像及び前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報を並べて又は重ねて表示する請求項1~6のいずれか一項に記載の医用情報処理装置。
  8. 前記出力手段は、前記第一画像及び/又は前記第一抽出手段により抽出された領域に関する情報をさらに前記表示手段に出力し、
    前記表示手段は、前記第一抽出手段により抽出された領域に関する情報及び前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報を並べて表示するか、前記第一抽出手段により抽出された領域に関する情報を前記第一画像に重ねた画像及び前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報を前記第二画像に重ねた画像を並べて表示するか、又は、前記第二画像に重ねた前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報に、さらに前記第一抽出手段により抽出された領域に関する情報を重ねた画像を表示する請求項7に記載の医用情報処理装置。
  9. 前記第二抽出手段により抽出された領域の位置に基づいて、生体組織診断のための装置の挿入経路を算出する算出手段を備え、
    前記出力手段は、前記算出手段により算出された挿入経路の情報を出力し、
    前記表示手段は、出力された前記挿入経路の情報を表示する請求項7又は8に記載の医用情報処理装置。
  10. 前記第二抽出手段により領域が抽出されなかった場合に、領域が抽出されなかった旨を報知する報知手段を備える請求項1~9のいずれか一項に記載の医用情報処理装置。
  11. 前記第一画像は、マンモグラフィー画像、MRI画像、超音波画像、又はトモシンセシス画像であり、
    前記第二画像は、超音波画像である請求項1~10のいずれか一項に記載の医用情報処理装置。
  12. コンピューターを、
    被検体を撮影することにより取得された第一画像を解析して、前記第一画像から、前記被検体に含まれる複数の病理学的な特徴を含む病変領域内、病理学的に同じ特徴を有する領域を一つの領域として複数の領域に分割することにより、複数の領域を抽出する第一抽出手段、
    前記被検体を撮影することにより取得された前記第一画像とは異なる第二画像を解析して、前記第二画像から前記第一抽出手段により抽出された領域と病理学的に同じ特徴を有する領域を抽出する第二抽出手段、
    前記第二画像と、前記第二抽出手段により抽出された領域に関する情報とを対応付けて出力する出力手段、
    として機能させるためのプログラム。
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