JP7419950B2 - 類似症例検索プログラム、類似症例検索方法及び類似症例検索システム - Google Patents

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Description

本発明は、類似症例検索プログラム、類似症例検索方法及び類似症例検索システムに関する。
従来、びまん性肺疾患の患者の肺のCT画像を医師に提示し、診察を支援する症例検索システムが知られている。
innnavinet、「富士フイルム、人工知能を用いて画像診断をサポートする類似症例検索システム「SYNAPSE Case Match(シナプス ケース マッチ)」の対象疾患を拡大~画像診断が難しい「びまん性肺疾患」の症例検索機能を搭載」~(https://www.innervision.co.jp/products/release/20170414) 富士フイルム、「富士フイルムと京都大学 AI技術を用いた間質性肺炎の診断支援技術の共同開発に成功」(https://www.fujifilm.co.jp/corporate/news/articleffnr_1417.html)
しかしながら、従来の技術では、多数の画像の類似度と関連する数値項目との関係を直感的に把握可能に表示することができない場合があるという問題がある。例えば、従来の類似症例検索システムでは、数十個規模以上の多数の画像の類似度と数値項目を同時に表示することは難しい。
1つの側面では、多数の画像の類似度と関連する数値項目との関係を直感的に把握可能に表示することを目的とする。
1つの態様において、類似症例検索プログラムは、患者の肺を撮影した画像と対応付けられた数値の集合ごとの度数を表すグラフを表示装置に表示させる処理をコンピュータに実行させる。類似症例検索プログラムは、第1の集合と第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置に表示させる処理をコンピュータに実行させる。第1の集合は、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する数値を含む。第2の集合は、第1の画像との類似度が所定値未満の画像と対応する数値のみを含む。類似症例検索プログラムは、第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定する処理をコンピュータに実行させる。類似症例検索プログラムは、決定された順序に従って画像を表示装置に表示させる処理をコンピュータに実行させる。
1つの側面では、多数の画像の類似度と関連する数値項目との関係を直感的に把握可能に表示することができる。
図1は、類似症例検索システムの構成例を示す図である。 図2は、患者DBのデータ構造の例を示す図である。 図3は、症例DBのデータ構造の例を示す図である。 図4は、表示制御部の構成例を示す図である。 図5は、グラフの一例を示す図である。 図6は、類似度を説明する図である。 図7は、比較画面の一例を示す図である。 図8は、類似症例検索装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図9は、グラフの一例を示す図である。 図10は、ハードウェア構成例を説明する図である。
以下に、本発明に係る類似症例検索プログラム、類似症例検索方法及び類似症例検索システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。
類似症例検索システムは、DBに蓄積された患者の画像を検索し、検索により得られた画像を表示することで、医師の診察を支援するシステムである。ここでの画像は、例えばCT画像等の医用画像である。例えば、類似症例検索システム1は、診察中の患者の画像に類似する画像をDBから取得し、当該取得した画像に対応付けられた疾患に関する情報を医師に提示することができる。これにより、医師は、提示された画像及び疾患に関する情報を参考にして診察を行うことができる。類似症例検索システムのユーザは、例えば医師である。
図1は、類似症例検索システムの構成例を示す図である。図1に示すように、類似症例検索システム1は、類似症例検索装置10及び表示装置20を有する。また、類似症例検索装置10は、インタフェース部11、記憶部12及び制御部13を有する。
インタフェース部11は、データの入出力、及び他の装置とのデータ通信を行うためのインタフェースである。また、例えば、インタフェース部11は、表示装置20に対し画像データを出力する。このとき、表示装置20は、インタフェース部11を介して受け取った画像データを基に画像を表示する。表示装置20は、例えばディスプレイ及びタッチパネルである。
記憶部12は、制御部13が実行するプログラム及びプログラムの実行に必要なデータを記憶する記憶装置の一例である。記憶部12は、患者DB121、症例DB122及び画像DB123を記憶する。
患者DB121には、患者ごとの情報が格納される。図2は、患者DBのデータ構造の例を示す図である。図2に示すように、患者DB121には、患者ごとの患者ID、氏名、性別、生年月日が格納される。図2の例では、患者IDが「0000000074」である患者の氏名が「患者 太朗」であり、性別が男であり、生年月日が「1950/1/1」であることが示されている。
症例DB122には、検査結果が格納される。図3は、症例DBのデータ構造の例を示す図である。図3に示すように、症例DB122には、患者を識別する患者ID、画像を識別するUIDとともに、画像情報及び数値情報が格納される。
画像情報f1、画像情報f2等は、例えば画像から抽出される特徴量である。画像情報は画像の類似度の計算等に用いられる。また、数値情報には、血液検査等の所定の検査によって得られる詳細な検査数値等が含まれる。
図3の例では、患者IDが「0000000074」である患者のUIDが「1.1.1.1」である画像の画像情報f1が「100」であり、画像情報f2が「300」であり、血液検査値a1が「14.5」であったことが示されている。なお、ここでは検査値の一例を血液検査値a1としているが、本実施例はあらゆる検査数値に適用することができる。
画像DB123には、検査において得られた画像が格納される。画像DB123に格納された画像は、UIDにより一意に特定される。また、画像DB123の画像を取得するためのパスは、症例DB122に格納されていてもよい。
制御部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部13は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されるようにしてもよい。制御部13は、表示制御部131、抽出部132、検索部133を有する。
表示制御部131は、制御部13の各処理部による処理の結果を基に生成される画像を表示装置20に表示させる。例えば、表示制御部131は、インタフェース部11を介して画像データを表示装置20に出力する。
抽出部132は、画像から特徴量を抽出する。抽出部132は、画像全体の特徴量を抽出してもよいし、パッチごとの特徴量を抽出してもよい。
ここで、パッチはCT画像を分割して得られる複数の領域である。例えば、パッチは、CT画像を分割して得られる16×16pixelの画像である。また、パッチごとの特徴と、あらかじめ定められた所定の陰影ごとの特徴との類似度を基に、陰影種類が得られる。例えば、類似症例検索システム1は、パッチから抽出した特徴量と、各陰影種類の特徴量との類似度を計算する機械学習モデルを利用して、各パッチに対応する陰影種類を検出することができる。
検索部133は、患者の肺を撮影した第1の画像に類似する画像を、画像DB123から検索する。画像DB123は、所定の記憶領域の一例である。例えば、検索部133は、指定された画像の特徴量と画像DB123に格納された画像の特徴量との類似度を比較し、類似度が大きい順に所定数の画像を取得することができる。また、検索部133は、類似度が所定値以上、かつ指定されたその他の条件に合致する画像を取得してもよい。ここで、その他の条件には、患者ID及び各種数値情報が含まれる。また、その他の条件は、フラグが付与されているか否かであってもよい。
表示制御部131は、複数の患者に関する数値情報をグラフ化し表示することができる。また、表示制御部131は、ユーザの操作に応じて、グラフを表示する画面から、複数の画像を比較する比較画面に遷移させることができる。
グラフの表示及び比較画面への遷移について説明する。図4は、表示制御部の構成例を示す図である。図4に示すように、表示制御部131は、グラフ表示制御部131a、決定部131b及び画像表示制御部131cを有する。
グラフ表示制御部131aは、患者の肺を撮影した画像と対応付けられた数値の集合ごとの度数を表すグラフであって、第1の集合と第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置20に表示させる。第1の集合は、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する数値を含む。第2の集合は、第1の画像との類似度が所定値未満の画像と対応する数値のみを含む。
グラフ表示制御部131aは、検索結果の症例の集合を、第1の集合に該当するグループと第2の集合に該当するグループとに分類し、各グループを識別可能にグラフに表示させる。また、分類するグループの数は3つ以上であってもよい。
図5は、グラフの一例を示す図である。図5に示すように、グラフ表示制御部131aは、集合ごとの度数に対応するプロット及びプロット間を結ぶ線を含む折れ線グラフを表示させる。ここで、第1の画像は、あらかじめユーザによって選択された診断対象の画像であるものとする。また、グラフは、血液検査値a1の集合のそれぞれが含む症例の件数を表すものとする。症例は画像と数値の組み合わせである。1つの症例は、症例DB122の1つのレコードに対応する。また、件数は度数の一例である。
プロット201は、診断対象の画像と対応付けられた血液検査値a1を含む所定の範囲に、血液検査値a1が含まれる症例の集合に対応する。また、図5のグラフの横軸は、血液検査値a1の範囲の下限である。また、図5のグラフの縦軸は、血液検査値a1の範囲に含まれる症例の件数である。
ここで、図3のUIDが「1.1.1.1」である画像が診断対象の画像であるものとする。また、例えば、診断対象の画像に対応する血液検査値a1は「14.5」であり、「14.0以上15.0未満」の範囲に含まれる。また、例えば、血液検査値a1が「14.0以上15.0未満」の範囲に含まれる症例の件数が25件であったものとする。プロット201は、血液検査値a1が「14.0以上15.0未満」の範囲に含まれる25件の症例の集合に対応している。このとき、プロット201の座標は、(14.0, 25)である。
また、例えば、プロット202は、血液検査値a1が「6.0以上7.0未満」の範囲に含まれる75件の症例の集合に対応している。このため、プロット202の座標は、(6.0, 75)である。また、例えば、プロット203は、血液検査値a1が「5.0以上6.0未満」の範囲に含まれる47件の症例の集合に対応している。このため、プロット203の座標は、(5.0, 47)である。
さらに、グラフ表示制御部131aは、第1の集合に対応するプロットにパターンを付与し、第2の集合に対応するプロットを無地にすることで識別可能に表示する。図6は、類似度を説明する図である。UIDが「1.1.1.1」の画像は診断対象の画像である。例えば、グラフ表示制御部131aは、診断対象の画像との類似度が例えば90%以上である画像を含む集合を第1の集合とする。一方、グラフ表示制御部131aは、診断対象の画像との類似度が90%以上である画像を含まない集合を第2の集合とする。
図5の例では、第1の集合は「類似症例(上位)」に対応するプロットによって表されている。また、第2の集合は「類似症例」に対応するプロットによって表されている。なお、グラフの表示対象となる症例、すなわち第1の集合と第2の集合を合わせた症例は、診断対象の画像との類似度が一定値以上である画像を含む症例に限定されていてもよい。例えば、グラフ表示制御部131aは、類似度が例えば60%以上である画像についてグラフを表示させる。
また、領域210は、指定された検索条件で症例をフィルタした結果を示している。例えば、領域210の中のプロットに対応する症例が、検索結果として表示される。例えば、グラフエリア内の全てのプロットが、診断対象の画像との類似度が一定値以上である症例に対応しているとすると、領域210の中にあるプロットは、指定された検索条件に合致する症例であってもよい。
また、グラフ表示制御部131aは、集合のうち、第1の画像に対応付けられた数値を含む集合と、第1の画像の画像に対応付けられた数値を含まない集合とを識別可能にグラフ上に表示させる。図5の例では、プロット201は、第1の画像に対応付けられた数値を含む集合に対応する。一方、プロット201以外のプロットは、第1の画像の画像に対応付けられた数値を含まない集合に対応する。グラフ表示制御部131aは、プロット201と他のプロットを、パターンによって識別可能に表示させている。なお、グラフ表示制御部131aは、形状により各プロットを識別可能に表示させてもよい。
決定部131bは、第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定する。図5の例では、決定部131bは、プロットのいずれかが選択されると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択されたプロットに対応する集合に含まれる画像の表示順序を決定する。
また、画像表示制御部131cは、決定された順序に従って画像を表示装置20に表示させる。画像表示制御部131cは、第1の画像と、選択された集合に含まれる画像のうち第1の画像との類似度が最も大きい画像とを並べて表示させる。
例えば、図5において、プロット202が選択されたものとする。このとき、決定部131bは、プロット202に対応する集合に含まれる画像のうち、診断対象の画像との類似度が最大である画像を比較対象画像として決定する。そして、決定部131bは、プロット202に対応する集合に含まれる画像のうち、比較対象画像以外の画像の表示順序を決定する。
図7は、比較画面の一例を示す図である。図7に示すように、画像表示制御部131cは、領域221に、診断対象の画像を表示させる。また、画像表示制御部131cは、領域222に、決定部131bによって決定された比較対象の画像を表示させる。さらに、画像表示制御部131cは、領域223に、決定部131bによって表示順序が決定された画像を、当該表示順序に従って表示させる。
図8は、類似症例検索装置の処理の流れを示すフローチャートである。図8に示すように、まず、検索部133は、診断対象の画像と類似する画像を検索する(ステップS101)。ここでは、例えば、検索部133は、診断対象の画像との類似度が60%以上である画像を検索する。
表示制御部131は、検索によって得られた画像を、類似度の大きさを基に検索結果を複数のグループに分類する(ステップS102)。そして、表示制御部131は、各グループを識別可能にグラフに表示させる(ステップS103)。
ここで、表示制御部131は、グラフに表示中の集合が選択されるまで待機する(ステップS104、No)。表示制御部131は、グラフに表示中の集合が選択されると(ステップS104、Yes)、選択された集合に関する画像を表示させる(ステップS105)。例えば、表示制御部131は、診断対象の画像と、選択された集合に含まれる画像のうち、最も類似度が大きい画像とを並べて表示させる。
これまで説明してきたように、グラフ表示制御部131aは、患者の肺を撮影した画像と対応付けられた数値の集合ごとの度数を表すグラフであって、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する数値を含む第1の集合と、第1の画像との類似度が所定値未満の画像と対応する数値のみを含む第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置20に表示させる。決定部131bは、第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定する。画像表示制御部131cは、決定された順序に従って画像を表示装置20に表示させる。このように、類似症例検索システム1は、数値項目に関する情報をグラフで表示しつつ、同時に画像の類似度に関する情報を表示することができる。このため、本実施例によれば、多数の画像の類似度と関連する数値項目との関係を直感的に把握可能に表示することができる。
グラフ表示制御部131aは、集合のうち、第1の画像に対応付けられた数値を含む集合と、第1の画像の画像に対応付けられた数値を含まない集合とを識別可能にグラフ上に表示させる。この結果、本実施例によれば、ユーザは、診断対象の画像がグラフのどの部分に対応しているのかを把握することができる。
画像表示制御部131cは、第1の画像と、選択された集合に含まれる画像のうち第1の画像との類似度が最も大きい画像とを並べて表示させる。この結果、本実施例によれば、グラフを表示する画面から、画像を表示する画面へスムーズに遷移することができる。
グラフ表示制御部131aは、集合ごとの度数に対応するプロット及びプロット間を結ぶ線を含む折れ線グラフを表示させる。決定部131bは、プロットのいずれかが選択されると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択されたプロットに対応する集合に含まれる画像の表示順序を決定する。この結果、本実施例によれば、画面遷移のために選択する部分を分かりやすく表示することができる。
なお、表示制御部131が表示させるグラフは、折れ線グラフに限られない。例えば、表示制御部131は、棒グラフを表示させてもよい。図9は、グラフの一例を示す図である。図9に示すように、グラフ表示制御部131aは、集合ごとの度数に対応する棒を含む棒グラフを表示させる。また、このとき、決定部131bは、棒のいずれかが選択されると、第1の画像との類似度に基づき、当該選択された棒に対応する集合に含まれる画像の表示順序を決定する。また、マーカ201aは、第1の画像に対応付けられた数値を含む集合に対応する棒と他の棒を識別するためのマーカである。
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、実施例で説明した具体例、分布、数値等は、あくまで一例であり、任意に変更することができる。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
図10は、ハードウェア構成例を説明する図である。図10に示すように、類似症例検索装置10は、通信インタフェース10a、HDD(Hard Disk Drive)10b、メモリ10c、プロセッサ10dを有する。また、図10に示した各部は、バス等で相互に接続される。
通信インタフェース10aは、ネットワークインタフェースカード等であり、他のサーバとの通信を行う。HDD10bは、図1に示した機能を動作させるプログラムやDBを記憶する。
プロセッサ10dは、図1に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをHDD10b等から読み出してメモリ10cに展開することで、図1等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させるハードウェア回路である。すなわち、このプロセスは、類似症例検索装置10が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ10dは、表示制御部131、抽出部132及び検索部133と同様の機能を有するプログラムをHDD10b等から読み出す。そして、プロセッサ10dは、表示制御部131、抽出部132及び検索部133等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。
このように類似症例検索装置10は、プログラムを読み出して実行することで学習類方法を実行する情報処理装置として動作する。また、類似症例検索装置10は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、類似症例検索装置10によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータ又はサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD-ROM、MO(Magneto-Optical disk)、DVD(Digital Versatile Disc)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。
1 類似症例検索システム
10 類似症例検索装置
11 インタフェース部
12 記憶部
13 制御部
20 表示装置
121 患者DB
122 症例DB
123 画像DB
131 表示制御部
131a グラフ表示制御部
131b 決定部
131c 画像表示制御部
132 抽出部
133 検索部
201、202、203 プロット
201a マーカ
210、221、222、223 領域

Claims (7)

  1. 患者の肺を撮影した画像と対応付けられた検査数値であって、前記患者に対する検査によって得られた検査数値の集合ごとの度数を表すグラフであって、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する前記検査数値を含む第1の集合と、前記第1の画像との類似度が前記所定値未満の画像と対応する前記検査数値のみを含む第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置に表示させ、
    前記第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、前記第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定し、
    決定された順序に従って画像を前記表示装置に表示させる
    処理をコンピュータに実行させることを特徴とする類似症例検索プログラム。
  2. 前記グラフを表示させる処理は、前記集合のうち、前記第1の画像に対応付けられた前記検査数値を含む集合と、前記第1の画像に対応付けられた前記検査数値を含まない集合とを識別可能に前記グラフ上に表示させることを特徴とする請求項1に記載の類似症例検索プログラム。
  3. 前記画像を表示させる処理は、前記第1の画像と、前記選択された集合に含まれる画像のうち前記第1の画像との類似度が最も大きい画像とを並べて表示させることを特徴とする請求項1又は2に記載の類似症例検索プログラム。
  4. 前記グラフを表示させる処理は、前記集合ごとの度数に対応するプロット及び前記プロット間を結ぶ線を含む折れ線グラフを表示させ、
    前記決定する処理は、前記プロットのいずれかが選択されると、前記第1の画像との類似度に基づき、当該選択されたプロットに対応する集合に含まれる画像の表示順序を決定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の類似症例検索プログラム。
  5. 前記グラフを表示させる処理は、前記集合ごとの度数に対応する棒を含む棒グラフを表示させ、
    前記決定する処理は、前記棒のいずれかが選択されると、前記第1の画像との類似度に基づき、当該選択された棒に対応する集合に含まれる画像の表示順序を決定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の類似症例検索プログラム。
  6. 患者の肺を撮影した画像と対応付けられた検査数値であって、前記患者に対する検査によって得られた検査数値の集合ごとの度数を表すグラフであって、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する前記検査数値を含む第1の集合と、前記第1の画像との類似度が前記所定値未満の画像と対応する前記検査数値のみを含む第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置に表示させ、
    前記第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、前記第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定し、
    決定された順序に従って画像を前記表示装置に表示させる
    処理をコンピュータが実行することを特徴とする類似症例検索方法。
  7. 類似症例検索装置と表示装置とを有する類似症例検索システムであって、
    前記類似症例検索装置は、
    患者の肺を撮影した画像と対応付けられた検査数値であって、前記患者に対する検査によって得られた検査数値の集合ごとの度数を表すグラフであって、第1の画像との類似度が所定値以上である画像に対応する前記検査数値を含む第1の集合と、前記第1の画像との類似度が前記所定値未満の画像と対応する前記検査数値のみを含む第2の集合とを識別可能に表したグラフを表示装置に表示させるグラフ表示制御部と、
    前記第1の集合のいずれかの選択を受け付けると、前記第1の画像との類似度に基づき、当該選択された集合に含まれる画像の表示順序を決定する決定部と、
    決定された順序に従って画像を前記表示装置に表示させる画像表示制御部と、
    を有し、
    前記表示装置は、
    前記グラフ表示制御部及び前記画像表示制御部の制御に応じて画面を表示することを特徴とする類似症例検索システム。
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