JP7393947B2 - 生体電磁界における異常の機械識別 - Google Patents
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Description
本発明は、2017年5月22日に出願の米国仮特許出願第62/509,433号の利益を主張し、これは参照によって本明細書に組み込まれる。
1つ以上のEMFセンサによって感知された、感知したEMFデータが受け取られて、機械学習ソフトウェアモジュールを含むソフトウェアモジュールによって分析される。
本明細書に記載される機械学習ソフトウェアモジュールは、少なくとも1つのトレーニング段階を受けるように構成され、ここで、上記機械学習ソフトウェアモジュールは、データ抽出、データ分析、および出力生成を含む1つ以上のタスクを実行するようにトレーニングされる。
トレーニングに続いて、機械学習アルゴリズムは、例えば、異常の有無を判定するために使用され、予測段階を使用して、この異常の有無についてシステムがトレーニングされた。適切なトレーニングデータを用いて、システムは、異常の位置およびタイプを同定し、そのような異常に関連した現状を提示することができる。例えば、EMF測定値は被験体の脳から得られ、EMF測定値に由来する適切なデータは、記載されるトレーニングされた機械学習アルゴリズムを使用して、分析のためにシステムに提出される。これらの実施形態では、機械学習ソフトウェアアルゴリズムは、癲癇に関連する異常を検出する。いくつかの実施形態において、機械学習アルゴリズムは、個体のEMF測定値に基づいて個体の癲癇に関連する個体の脳の領域を局在化するなど、異常に関連する解剖学的領域をさらに局在化する。
本明細書に記載されるように、EMFを分析する方法について機械学習ソフトウェアモジュールをトレーニングして、例えば、異常の存在を判定するために、データ(入力)が機械学習ソフトウェアモジュールに典型的に提供される。入力データもまた、出力を生成するために機械学習ソフトウェアモジュールによって使用される。
本明細書に記載される装置、システム、ソフトウェア、および方法のいくつかの実施形態において、入力として機械学習アルゴリズムソフトウェアモジュールによって磁気センサから受け取られるデータは、フィルタリングおよび/または修正されているEMFデータを含んでもよい。いくつかの実施形態において、フィルタリングは、感知した電磁界データからのノイズまたはアーティファクトの除去を含む。例えば、アーティファクトまたはノイズは、個体から感知した電磁気データと共に感知される周囲の電磁気信号を含み得る。
いくつかの実施形態において、EMFデータは装置またはシステムを使用して感知される。いくつかの実施形態において、装置またはシステムは1つ以上のEMFセンサを含む。これらの実施形態のいくつかにおいて、上記装置またはシステムは、本明細書に記載される機械学習ソフトウェアモジュールを含むように構成される。これらの実施形態のいくつかにおいて、装置またはシステムは、感知したEMFを、装置ドライバまたはシステムの一部として含まれない機械学習ソフトウェアモジュールに送信するように構成される。磁気センサを使用して感知されるEMFデータは、細胞、組織、および/または例えば、個体の心臓などの個体の臓器を通る電流の通過に関連する磁気データを含む。一般に、デジタル処理装置を含む装置およびシステムが本明細書に記載される。
本明細書に記載される任意の装置、システム、および/またはソフトウェアは、方法の1つ以上の工程で使用されるように構成されるか、または方法の1つ以上の工程によって補足されることが理解されなければならない。
図10は、個体の頭部の近くで感知される、感知したEMFに基づいて、個体から感知されるMEGの例を示す。この例では、1つ以上のEMFセンサは個体の頭部のまわりに配置される。1つ以上のEMFセンサは、個体の脳の組織によって生成された1以上の電流に関連するEMFを感知する。その後、個体の脳の組織によって生成された電流に関連する感知したEMFは、個体の脳のMEGを表す1つ以上の波形に変換される。図10は、Y軸上にEMF値およびX軸上に時間値を有する4つの異なる波形を示す。第1の波形は、OPMセンサによって感知された、個体の脳に関連するEMFを含む。第2の波形は、OPMセンサによって感知された個体の脳に関連するEMFを含み、それは、さらにフィルタリングされて、バックグラウンドノイズを除去する。第3の波形は、SQUID磁力計センサによって感知された個体の脳に関連するEMFを含む。第4の波形は、SQUIDグラジオメーターセンサによって感知された個体の脳に関連するEMFを含む。
トレーニング段階:
Claims (23)
- 個体の心臓における心臓異常を検知するように構成される診断装置であって、前記診断装置は、
(i)前記個体の心臓に関連した電磁界測定値を感知するように構成される電磁界センサであって、ここで前記電磁界センサは、光ポンピング磁力計(OPM)、フラックスゲート、または超伝導量子干渉計(SQUID)である、電磁界センサと、
(ii)前記電磁界センサに動作可能に結合されるプロセッサと、
(iii)トレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールを含むソフトウェアでコード化される非一時的なコンピューター可読記憶媒体であって、ここでトレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールは、前記個体について、心臓異常の有無を代表する心臓関連の電磁界(EMF)信号部分の時空間表現を含む参照時空間表現を再構築するために前記個体の電磁界測定値を処理するように構成されたディープニューラルネットワーク(DNN)を含み、
前記ソフトウェアは前記プロセッサによって実行可能であり、さらに、
(a)前記電磁界センサから前記電磁界測定値を受け取ること、
(b)前記電磁界測定値を使用して、前記個体についてテスト時空間表現を生成することであって、ここで前記テスト時空間表現は、バタフライプロットと、基底から頂点までの心臓の磁気活性化の時空間表現と、左から右までの心臓の磁気活性化の時空間表現とから成る群から選択される少なくとも2つのものを含む、こと、
(c)前記個体について、心臓異常の有無を代表する心臓関連のEMF信号部分の時空間表現を含む参照時空間表現を再構築するためにトレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールを使用して、前記電磁界測定値を処理すること、
(d)前記個体についての前記テスト時空間表現と前記参照時空間表現との間の差を求めるために仮説関数を使用すること、ならびに、
(e)前記個体の心臓の心臓異常を(d)で求められた差に基づいて決定することを、前記プロセッサに行わせる、非一時的なコンピューター可読記憶媒体と、を含む、診断装置。 - 前記個体の心臓に関連する1つ以上のさらなる電磁界計測値を感知するために前記個体の身体に対して1つ以上の様々な位置に配置されるように構成された1つ以上のさらなる電磁界センサをさらに含む、請求項1に記載の診断装置。
- 前記電磁界センサはOPMである、請求項1に記載の診断装置。
- 前記電磁界センサはSQUIDである、請求項1に記載の診断装置。
- 前記プロセッサを含むハウジングをさらに含み、ここで、前記電磁界センサは前記ハウジングにハード接続される、請求項1に記載の診断装置。
- 前記トレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールは、複数の個体から感知される複数の電磁界値を使用してトレーニングされる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記トレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールは、前記複数の個体に関連する複数の健康データ値を使用してトレーニングされる、請求項6に記載の診断装置。
- 前記複数の個体から検知される前記複数の電磁界値は、心臓関連データを含む、請求項6に記載の診断装置。
- 前記心臓関連データは個体の心臓に関連する電磁界を含む、請求項8に記載の診断装置。
- 前記電磁界測定値はフィルタリングされる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記トレーニングされた機械学習ソフトウェアモジュールは、1以上の個体に関連する人口統計データ、医用画像データ、または臨床データの1つ以上を使用してトレーニングされる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記ソフトウェアは、前記プロセッサによって実行可能であり、および前記プロセッサに、さらに、前記電磁界測定値を波形へと変換させる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記ソフトウェアは、前記プロセッサによって実行可能であり、および前記プロセッサに、さらに、前記心臓異常に基づいて前記個体を処置するための治療を決定させる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記ソフトウェアは、前記プロセッサによって実行可能であり、および前記プロセッサに、さらに、前記個体の心臓の前記心臓異常に関連する領域を局在化させる、請求項1に記載の診断装置。
- 前記個体の心臓の前記心臓異常は、心臓の虚血を含む、請求項1に記載の診断装置。
- 前記個体の心臓の前記心臓異常は、うっ血性心不全を含む、請求項1に記載の診断装置。
- 前記DNNは、ディープ畳み込みニューラルネットワーク(ディープCNN)、ディープ拡張CNN、ディープ全結合ニューラルネットワーク、またはディープリカレントニューラルネットワーク(ディープRNN)を含む、請求項1に記載の診断装置。
- 前記DNNは、ディープCNNを含む、請求項17に記載の診断装置。
- 前記DNNは、ディープ拡張CNNを含む、請求項17に記載の診断装置。
- 前記DNNは、ディープ全結合ニューラルネットワークを含む、請求項17に記載の診断装置。
- 前記DNNは、ディープRNNを含む、請求項17に記載の診断装置。
- (b)で生成される前記テスト時空間表現は、バタフライプロットと、基底から頂点までの心臓の磁気活性化時空間表現と、左から右までの心臓の磁気活性化時空間表現とを含む、請求項1に記載の診断装置。
- 前記個体について、心臓異常の存在は、(d)で求められた差が閾値以上であるとき、決定され、および前記個体について、心臓異常の非存在は、(d)で求められた差が閾値未満であるとき、決定される、請求項1に記載の診断装置。
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