JP7455295B2 - Biological information processing device and its control method - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 (1)発行日:平成31年1月15日 刊行物:日本メディカルAI学会誌 第1巻「第1回 日本メディカルAI学会学術集会 プログラム・抄録集」 (2)開催日:平成31年1月25日 集会名:第一回日本メディカルAI学会学術集会 (3)第66回日本不整脈心電学会学術大会におけるプログラムアプリ発行日: 令和1年7月12日 ウェブサイトのアドレス:http://new.jhrs.or.jp/contents_web/jhrs66/ (4)開催日:令和1年7月25日 集会名:第66回日本不整脈心電学会学術大会 (5)開催日:令和1年6月8日 集会名:第39回日本ホルター・ノンインベイシブ心電学研究会Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) Publication date: January 15, 2019 Publication: Journal of the Japan Medical AI Society Volume 1 “1st Japan Medical AI Society Academic Meeting Program/Abstract Collection” (2 ) Date: January 25, 2019 Meeting name: 1st Japanese Society of Medical AI Academic Meeting (3) Program app for the 66th Japanese Society of Arrhythmia and Electrocardiography Academic Meeting Publication date: July 12, 2021 Website address: http://new. jhrs. or. jp/contents_web/jhrs66/ (4) Date: July 25, 2020 Meeting name: 66th Japanese Arrhythmia Electrocardiography Society Academic Conference (5) Date: June 8, 2020 Meeting name: 39th Japan Holter Non-Invasive Electrocardiology Study Group
本発明は、生体情報処理装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a biological information processing device and a control method thereof.
心臓疾患の1つとして心房細動が知られている。心房細動は、発作性から始まり、その後慢性に移行する。心房細動は脳梗塞の原因となる血栓の形成に関与するため、心房細動を発作性の段階で発見することが望ましい。発作性心房細動の有無を診断する方法として、非特許文献1に、非発作時(洞調律時)のP波加算平均心電図を用いる方法が提案されている。 Atrial fibrillation is known as one of the heart diseases. Atrial fibrillation begins paroxysmally and then progresses to chronicity. Since atrial fibrillation is involved in the formation of blood clots that cause cerebral infarction, it is desirable to detect atrial fibrillation at the paroxysmal stage. As a method for diagnosing the presence or absence of paroxysmal atrial fibrillation, Non-Patent Document 1 proposes a method using a P-wave summed electrocardiogram during non-paroxysmal times (during sinus rhythm).
P波加算平均心電図を用いた診断方法では、検者バイアスやノイズの混入に起因して十分な診断性能が得られない。本発明の1つの側面は、心電図データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを精度よく判定するため技術を提供することを目的とする。 Diagnostic methods using P-wave averaged electrocardiograms do not provide sufficient diagnostic performance due to examiner bias and noise. One aspect of the present invention aims to provide a technique for accurately determining whether a subject has a target disease based on electrocardiogram data.
上記課題に鑑みて、生体情報処理装置であって、対象疾患を有する者及び前記対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、複数の誘導の波形データを含む洞調律時の心電図データを取得する取得手段と、前記取得された心電図データに含まれる1つの誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる前記1つの誘導の波形データに基づいて前記被検者が前記対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する決定手段と、を備える、生体情報処理装置が提供される。 In view of the above issues, we have developed a biological information processing device that provides electrocardiogram data during sinus rhythm that includes waveform data of a plurality of leads for each of a plurality of people, including those with a target disease and those without the target disease. and machine learning using the waveform data of one lead included in the acquired electrocardiogram data, based on the waveform data of one lead included in the electrocardiogram of the subject. and determining means for determining a model for determining whether or not the subject has the target disease.
上記手段により、心電図データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを精度よく判定できる。 With the above means, it is possible to accurately determine whether a subject has a target disease based on electrocardiogram data.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the invention. Two or more features among the plurality of features described in the embodiments may be arbitrarily combined. In addition, the same or similar configurations are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
図1を参照して、一部の実施形態に係る生体情報処理装置100の構成について説明する。生体情報処理装置100は、被検者の心電図データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。対象疾患とは、判定対象の疾患のことである。対象疾患は、例えば心臓疾患であってよい。さらに、対象疾患は、不整脈、例えば発作性心房細動(PAF:Paroxysmal Atrial Fibrillation)であってもよい。以下に説明する実施形態は、PAFのような心臓疾患に限らず、心電図データに相関を有する任意の疾患を判定可能である。 With reference to FIG. 1, the configuration of a biological information processing device 100 according to some embodiments will be described. The biological information processing device 100 determines whether the subject has a target disease based on the subject's electrocardiogram data. The target disease is a disease to be determined. The target disease may be, for example, heart disease. Furthermore, the target disease may be arrhythmia, such as paroxysmal atrial fibrillation (PAF). The embodiment described below is not limited to heart diseases such as PAF, but can determine any disease that has a correlation with electrocardiogram data.
生体情報処理装置100は、図1に示す構成要素を備えてもよい。プロセッサ101は、生体情報処理装置100の全体的な動作を制御する装置である。プロセッサ101は、例えばCPU(中央処理装置)として機能する。メモリ102は、生体情報処理装置100の動作に必要なプログラム及び一時データを記憶する装置である。メモリ102は、例えばRAM(ランダムアクセスメモリ)やROM(リードオンリメモリ)によって構成される。生体情報処理装置100の動作は、例えばメモリ102に格納されたプログラムをプロセッサ101が実行することによって行われてもよい。これにかえて、生体情報処理装置100の動作の一部又は全部は、ASIC(特定用途向け集積回路)やFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)のような専用回路によって実行されてもよい。 The biological information processing device 100 may include the components shown in FIG. The processor 101 is a device that controls the overall operation of the biological information processing device 100. The processor 101 functions, for example, as a CPU (central processing unit). The memory 102 is a device that stores programs and temporary data necessary for the operation of the biological information processing device 100. The memory 102 is configured of, for example, RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory). The operation of the biological information processing device 100 may be performed by the processor 101 executing a program stored in the memory 102, for example. Alternatively, part or all of the operations of the biological information processing device 100 may be performed by a dedicated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
入力装置103は、生体情報処理装置100のユーザからの入力を取得するための装置である。入力装置103は、例えばキーボードやマウスによって構成される。出力装置104は、生体情報処理装置100のユーザへの出力を行うための装置である。出力装置104は、例えばディスプレイやスピーカによって構成される。通信装置105は、生体情報処理装置100が他の装置と通信するための装置である。他の装置は、ネットワーク(例えば、インターネットやローカルエリアネットワーク)に接続されたコンピュータであってもよい。 The input device 103 is a device for acquiring input from the user of the biological information processing device 100. The input device 103 includes, for example, a keyboard and a mouse. The output device 104 is a device for outputting information to the user of the biological information processing device 100. The output device 104 is configured by, for example, a display or a speaker. The communication device 105 is a device for the biological information processing device 100 to communicate with other devices. The other device may be a computer connected to a network (eg, the Internet or a local area network).
記憶装置106は、生体情報処理装置100の動作に使用されるデータを記憶する装置である。記憶装置106は、例えばハードディスクドライブ(HDD)やソリッドステートドライブ(SSD)又はDVD(デジタル多目的ディスク)のような記憶媒体によって構成される。 The storage device 106 is a device that stores data used for the operation of the biological information processing device 100. The storage device 106 is configured by a storage medium such as a hard disk drive (HDD), solid state drive (SSD), or DVD (digital versatile disc).
図2~図4を参照して、1つの実施形態に係る生体情報処理装置100の動作について説明する。生体情報処理装置100は、機械学習を行うことによって、被検者が対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定し、このモデルを用いて判定を行う。生体情報処理装置100による動作は、学習フェーズと推論フェーズとに分かれる。生体情報処理装置100は、学習フェーズにおいて、心電図データのサンプル集合に基づいてモデルを決定し、推論フェーズにおいて、被検者の心電図データをモデルに適用することによって被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。以下の説明では、学習フェーズと推論フェーズとの両方を生体情報処理装置100が実行する。これにかえて、学習フェーズと推論フェーズとが別個の生体情報処理装置によって実行されてもよい。 The operation of the biological information processing device 100 according to one embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. The biological information processing device 100 determines a model for determining whether a subject has a target disease by performing machine learning, and performs determination using this model. The operation by the biological information processing device 100 is divided into a learning phase and an inference phase. The biological information processing device 100 determines a model based on a sample set of electrocardiogram data in a learning phase, and determines whether a subject has a target disease by applying the subject's electrocardiogram data to the model in an inference phase. judge whether In the following description, the biological information processing device 100 executes both the learning phase and the inference phase. Alternatively, the learning phase and the inference phase may be executed by separate biological information processing devices.
図2は、学習フェーズにおける生体情報処理装置100の動作について説明する。ステップS201で、生体情報処理装置100は、対象疾患を有する者及び対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、洞調律時の心電図データを取得する。取得された複数の心電図データをサンプル集合と呼ぶ。対象疾患を有するかどうかは、医師によって対象疾患を有すると診断されたかどうかに基づいて決定されてもよい。サンプル集合内の各心電図データには、対象疾患の有無を示すラベルが付されている。 FIG. 2 explains the operation of the biological information processing device 100 in the learning phase. In step S201, the biological information processing apparatus 100 acquires electrocardiogram data during sinus rhythm for each of a plurality of people, including those with the target disease and those without the target disease. A plurality of acquired electrocardiogram data is called a sample set. Whether the person has the target disease may be determined based on whether the person has been diagnosed with the target disease by a doctor. Each electrocardiogram data in the sample set is attached with a label indicating the presence or absence of the target disease.
サンプル集合は、例えば通信装置105を介して生体情報処理装置100の外部のサーバ(例えば、データサーバ)から読み出されてもよい。これにかえて、サンプル集合は、心電計から直接読み出されてもよい。サンプル集合に含まれる各心電図データは、複数の誘導の波形データを含む。複数の誘導は、標準12誘導であってもよいし、導出18誘導であってもよいし、他の個数の誘導であってもよい。サンプル集合は、学習用データと、評価用データと、検証用データに分割される。 The sample set may be read from a server (for example, a data server) external to the biological information processing device 100 via the communication device 105, for example. Alternatively, the sample set may be read directly from the electrocardiograph. Each electrocardiogram data included in the sample set includes waveform data of a plurality of leads. The plurality of leads may be standard 12 leads, derived 18 leads, or any other number of leads. The sample set is divided into learning data, evaluation data, and verification data.
ステップS202で、生体情報処理装置100は、学習用データの心電図データに含まれる複数の誘導のそれぞれの波形データを個別に使用して機械学習を行うことによって、各誘導について、対象疾患の有無を判定するためのモデルを決定する。この機械学習は、例えば畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を使用して実行されてもよい。 In step S202, the biological information processing device 100 performs machine learning by individually using the waveform data of each of the plurality of leads included in the electrocardiogram data of the learning data, thereby determining the presence or absence of the target disease for each lead. Determine the model for judgment. This machine learning may be performed using, for example, a convolutional neural network (CNN).
図3に、心電図データが標準12誘導を有する場合のモデルについて説明する。12個の誘導のそれぞれについて個別のモデルが決定される。モデル301aは、I誘導の波形データを入力とし、当該波形データを有する被検者が対象疾患を有するかどうかの判定を出力するモデル(関数)である。モデル301aの出力は、被検者が対象疾患を有する確率と、被検者が対象疾患を有しない確率とを含んでもよい。両確率の和は1なので、モデル301aの出力は、被検者が対象疾患を有する確率のみを含んでもよい。モデル301b~301lも同様に、複数の誘導の何れか1つの波形データを入力とし、判定結果を出力するモデルである。モデル301a~301lを個別の機械学習することによって、各モデルで個別のパラメータが決定される。モデル301a~301lの構造(ハイパーパラメータや活性化関数の種類)は同じであってもよいし、異なっていてもよい。このように、複数の誘導のそれぞれについて、1つの誘導(例えば、I誘導)の波形データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデル(例えば、モデル301a)が決定される。 FIG. 3 describes a model when electrocardiogram data has standard 12 leads. Separate models are determined for each of the 12 leads. The model 301a is a model (function) that inputs the waveform data of lead I and outputs a determination as to whether the subject having the waveform data has the target disease. The output of the model 301a may include a probability that the subject has the target disease and a probability that the subject does not have the target disease. Since the sum of both probabilities is 1, the output of the model 301a may include only the probability that the subject has the target disease. Similarly, the models 301b to 301l are models that input waveform data from any one of a plurality of leads and output determination results. By performing individual machine learning on the models 301a to 301l, individual parameters are determined for each model. The structures (types of hyperparameters and activation functions) of the models 301a to 301l may be the same or different. In this way, a model (for example, model 301a) for determining whether a subject has a target disease is determined for each of a plurality of leads based on the waveform data of one lead (for example, lead I). be done.
ステップS203で、生体情報処理装置100は、評価用データを使用して、各誘導について決定されたモデルの判定性能を比較することによって、推論フェーズで使用すべき誘導を特定する。判定性能は、正確度と、感度と、特異度とのうちの何れか又はこれらの任意の組み合わせを用いて評価されてもよい。モデルによる判定結果は、対象疾患を有する人が対象疾患を有すると判定される真陽性と、対象疾患を有しない人が対象疾患を有すると判定される偽陽性と、対象疾患を有する人が対象疾患を有しないと判定される偽陰性と、対象疾患を有しない人が対象疾患を有しないと判定される真陰性とに分類される。正確度は、(真陽性数+真陰性数)/全体数で与えられる。感度は、真陽性数/(真陽性数+偽陰性数)で与えられる。特異度は、真陰性数/(偽陽性数+真陰性数)で与えられる。例えば、生体情報処理装置100は、正確度と、感度と、特異度と平均値が最大の誘導を、推論フェーズで使用すべき誘導として特定してもよい。ステップS203で特定された誘導のモデルは、ステップS202で既に決定されているため、生体情報処理装置100は、新たに学習する必要はない。 In step S203, the biological information processing device 100 uses the evaluation data to compare the determination performance of the models determined for each guidance, thereby identifying the guidance to be used in the inference phase. The determination performance may be evaluated using any one of accuracy, sensitivity, and specificity, or any combination thereof. The determination results from the model are: true positives where people with the target disease are determined to have the target disease, false positives where people without the target disease are determined to have the target disease, and people with the target disease are the target. They are classified into false negatives, in which a person is determined not to have the disease, and true negatives, in which a person who does not have the target disease is determined not to have the target disease. Accuracy is given by (number of true positives + number of true negatives)/total number. Sensitivity is given by number of true positives/(number of true positives + number of false negatives). Specificity is given by number of true negatives/(number of false positives + number of true negatives). For example, the biological information processing device 100 may specify the guidance with the highest accuracy, sensitivity, specificity, and average value as the guidance to be used in the inference phase. Since the guidance model specified in step S203 has already been determined in step S202, the biological information processing device 100 does not need to newly learn it.
以前にステップS201~S203を実行することによって、対象疾患の判定のために有効な誘導が特定できており、別のサンプル集合の心電図データを使用して、対象疾患の有無を判定するモデルを新たに決定する場合について検討する。この場合に、生体情報処理装置100は、ステップS202において、この有効な誘導の波形データのみを使用して学習を行い(すなわち、有効な誘導以外の誘導については学習を省略し)、ステップS203を省略してもよい。有効な誘導が基地の場合に、生体情報処理装置100は、このように一部の処理を省略しても推論フェーズで使用するモデルを決定できる。 By previously executing steps S201 to S203, effective leads for determining the target disease have been identified, and using electrocardiogram data from another sample set, a new model for determining the presence or absence of the target disease is created. Consider the case where the decision is made. In this case, the biological information processing device 100 performs learning in step S202 using only the waveform data of this valid lead (that is, omit learning for leads other than the valid lead), and performs learning in step S203. May be omitted. When effective guidance is a base, the biological information processing device 100 can determine the model to be used in the inference phase even if some processing is omitted in this way.
図2の方法で、ステップS203は、生体情報処理装置100によって実行された。これにかえて、ステップS203は、人間によって実行されてもよい。この場合に、生体情報処理装置100は、出力装置104を通じて、各誘導について決定されたモデルの判定性能を表示する。生体情報処理装置100のユーザ(例えば、医師)は、この判定性能に基づいて、推論フェーズで使用すべき誘導を特定する。 In the method of FIG. 2, step S203 was executed by the biological information processing device 100. Alternatively, step S203 may be performed by a human. In this case, the biological information processing device 100 displays the determination performance of the model determined for each guidance through the output device 104. The user (for example, a doctor) of the biological information processing device 100 specifies the guidance to be used in the inference phase based on this determination performance.
図4は、推論フェーズにおける生体情報処理装置100の処理について説明する。ステップS401で、生体情報処理装置100は、被検者の心電図データを取得する。心電図データは、例えば通信装置105を介して生体情報処理装置100の外部のサーバ(例えば、データサーバ)から読み出されてもよい。これにかえて、心電図データは、心電計から直接読み出されてもよい。心電図データは、少なくとも、ステップS203で特定された誘導の波形データを含む。 FIG. 4 explains the processing of the biological information processing device 100 in the inference phase. In step S401, the biological information processing apparatus 100 acquires electrocardiogram data of the subject. The electrocardiogram data may be read from a server (for example, a data server) external to the biological information processing device 100 via the communication device 105, for example. Alternatively, the electrocardiogram data may be read directly from the electrocardiograph. The electrocardiogram data includes at least waveform data of the lead identified in step S203.
ステップS402で、生体情報処理装置100は、学習フェーズで特定された誘導のモデルに、被検者の心電図データを適用することによって、被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。有効な誘導のモデルを使用するため、精度よく判定を行うことができる。 In step S402, the biological information processing apparatus 100 determines whether the subject has the target disease by applying the subject's electrocardiogram data to the lead model specified in the learning phase. Since an effective guidance model is used, judgments can be made with high accuracy.
図5~図6を参照して、別の実施形態に係る生体情報処理装置100の動作について説明する。この実施形態は、アンサンブル学習を使用する点で図2~図4の実施形態と異なる。ステップS501で、ステップS201と同様にして、生体情報処理装置100は、心電図データのサンプル集合を取得する。 The operation of the biological information processing device 100 according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. This embodiment differs from the embodiments of FIGS. 2-4 in that it uses ensemble learning. In step S501, similar to step S201, the biological information processing device 100 acquires a sample set of electrocardiogram data.
ステップS502で、生体情報処理装置100は、サンプル集合の心電図データに含まれる複数の誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる複数の誘導の波形データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する。このステップにおいて、生体情報処理装置100は、アンサンブル学習を行う。 In step S502, the biological information processing apparatus 100 performs machine learning using the waveform data of a plurality of leads included in the electrocardiogram data of the sample set. A model for determining whether a subject has the target disease is determined based on the following. In this step, the biological information processing device 100 performs ensemble learning.
図6を参照して、アンサンブル学習を行うためのモデル600について説明する。モデル600は、複数の小モデル601a~601lと、合成器602とを有する。小モデル601a~601lの個数は、心電図の複数の誘導の個数に一致する。具体的に、小モデル601a~601lは、心電図の複数の誘導に1対1に対応する。小モデル601a~601lは、図3のモデル301a~301lに対応する。すなわち、小モデル601a~601lのそれぞれは、被検者の心電図に含まれる個別の誘導の波形データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。例えば、小モデル601aは、被検者の心電図に含まれるI誘導の波形データに基づいて被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。 With reference to FIG. 6, a model 600 for performing ensemble learning will be described. The model 600 has a plurality of small models 601a-601l and a synthesizer 602. The number of small models 601a-601l corresponds to the number of leads of an electrocardiogram. Specifically, the small models 601a-601l correspond one-to-one to the leads of an electrocardiogram. The small models 601a-601l correspond to the models 301a-301l in FIG. 3. That is, each of the small models 601a-601l determines whether or not a subject has a target disease based on waveform data of individual leads included in the subject's electrocardiogram. For example, the small model 601a determines whether or not a subject has a target disease based on waveform data of lead I included in the subject's electrocardiogram.
合成器602は、複数の小モデル601a~601lによる判定結果を合成して得られる判定結果を出力する。合成器602からの出力がモデル600からの出力となる。合成器602は、多数決によって複数の判定結果を合成してもよい。 A synthesizer 602 outputs a judgment result obtained by synthesizing judgment results from a plurality of small models 601a to 601l. The output from synthesizer 602 becomes the output from model 600. The synthesizer 602 may synthesize a plurality of determination results by majority vote.
学習フェーズによってモデル600が決定された場合に、生体情報処理装置100は、推論フェーズにおいて、モデル600を使用して被検者が対象疾患を有するかどうかを判定する。推論フェーズにおける生体情報処理装置100の動作は、図4で説明した動作と同様であってもよい。上述のアンサンブル学習において、ランダムフォレストを使用してもよい。 When the model 600 is determined in the learning phase, the biological information processing device 100 uses the model 600 in the inference phase to determine whether the subject has the target disease. The operation of the biological information processing device 100 in the inference phase may be similar to the operation described in FIG. 4. Random forest may be used in the ensemble learning described above.
上述の各実施形態の実験結果について以下に説明する。PAFを有すると診断された300人と、PAFを有すると診断されていない300人との計600人のそれぞれについて、洞調律時に、サンプリング周波数500Hz及びサンプリング数5000で標準12誘導心電図を取得した。この600件の心電図データを、480件の学習用データと、120件の評価用データとに分割して交差検証を行った。 Experimental results for each of the above embodiments will be described below. Standard 12-lead electrocardiograms were obtained at a sampling frequency of 500 Hz and a sampling number of 5000 during sinus rhythm for a total of 600 people, 300 people diagnosed with PAF and 300 people not diagnosed with PAF. These 600 pieces of electrocardiogram data were divided into 480 pieces of learning data and 120 pieces of evaluation data and cross-validation was performed.
第1シナリオでは、12個の誘導を12チャンネルの1つのデータとして、CNNで学習を行った。第2シナリオでは、上述の図2の方法に従って、12個の誘導を1チャンネルの個別のデータとして、CNNで学習を行った。第3シナリオでは、上述の図5の方法に従って、12個の誘導を1チャンネルの個別のデータとしてアンサンブル学習を行った。いずれのCNNも、入力の長さ6秒、畳み込みブロック8個、残差ブロック及びショートカット・コネクションあり、ランダムノイズなし、ランダムスケーリングなし、ランダムトランスレーションなしとした。第3シナリオでは、図6に示すモデル600による学習結果に基づいて図7に示す決定木700を生成した。決定木700の内部ノードは各誘導による分岐条件を表し、外部ノードは推定結果(PAFあり又はPAFなし)を示す。第1シナリオから第3シナリオについて、以下の判定性能が得られた。 In the first scenario, learning was performed using CNN using 12 leads as one data of 12 channels. In the second scenario, according to the method shown in FIG. 2 described above, learning was performed using CNN using 12 leads as individual data of one channel. In the third scenario, ensemble learning was performed using 12 leads as individual data of one channel according to the method shown in FIG. 5 described above. All CNNs had an input length of 6 seconds, 8 convolution blocks, residual blocks and shortcut connections, no random noise, no random scaling, and no random translation. In the third scenario, a decision tree 700 shown in FIG. 7 was generated based on the learning results of the model 600 shown in FIG. Internal nodes of the decision tree 700 represent branching conditions for each induction, and external nodes represent estimation results (with or without PAF). The following judgment performance was obtained for the first to third scenarios.
判定性能(正確度と、感度と、特異度の平均値)は、第1シナリオよりも第2シナリオの方が高く、第2シナリオよりも第3シナリオの方が高いことが分かった。また、第2シナリオでは、複数の誘導のうち、aVR誘導を用いたモデルの判定性能が最も高いことが分かった。 It was found that the judgment performance (average values of accuracy, sensitivity, and specificity) was higher in the second scenario than in the first scenario, and higher in the third scenario than in the second scenario. Furthermore, in the second scenario, it was found that the model using aVR guidance had the highest determination performance among the multiple guidances.
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.
100 生体情報処理装置、301a~301l モデル、600 モデル 100 biological information processing device, 301a to 301l model, 600 model
Claims (10)
対象疾患を有する者及び前記対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、複数の誘導の波形データを含む洞調律時の心電図データを取得する取得手段と、
前記取得された心電図データに含まれる1つの誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる前記1つの誘導の波形データに基づいて前記被検者が前記対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する決定手段と、
を備える、生体情報処理装置。 A biological information processing device,
acquisition means for acquiring electrocardiogram data during sinus rhythm, including waveform data of a plurality of leads, for each of a plurality of people, including a person with a target disease and a person without the target disease;
By performing machine learning using the waveform data of one lead included in the acquired electrocardiogram data, the subject can a determining means for determining a model for determining whether or not the patient has a target disease;
A biological information processing device comprising:
対象疾患を有する者及び前記対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、複数の誘導の波形データを含む洞調律時の心電図データを取得する取得手段と、
前記取得された心電図データに含まれる前記複数の誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる前記複数の誘導の波形データに基づいて前記被検者が前記対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する決定手段と、
を備え、
前記モデルは、
前記被検者の心電図に含まれる個別の誘導の波形データに基づいて前記被検者が対象疾患を有するかどうかをそれぞれ判定するための複数の小モデルと、
前記複数の小モデルによる判定結果を合成する合成器と、
を含む、生体情報処理装置。 A biological information processing device,
acquisition means for acquiring electrocardiogram data during sinus rhythm, including waveform data of a plurality of leads, for each of a plurality of people, including a person with a target disease and a person without the target disease;
By performing machine learning using the waveform data of the plurality of leads included in the acquired electrocardiogram data, the subject can Determining means for determining a model for determining whether or not the patient has the target disease;
Equipped with
The model is
a plurality of small models for each determining whether the subject has a target disease based on waveform data of individual leads included in the electrocardiogram of the subject;
a synthesizer that synthesizes determination results from the plurality of small models;
A biological information processing device including.
対象疾患を有する者及び前記対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、複数の誘導の波形データを含む洞調律時の心電図データを取得する取得工程と、
前記取得された心電図データに含まれる1つの誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる前記1つの誘導の波形データに基づいて前記被検者が前記対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する決定工程と、
を有する、制御方法。 A method for controlling a biological information processing device, the method comprising:
an acquisition step of acquiring electrocardiogram data during sinus rhythm, including waveform data of a plurality of leads, for each of a plurality of people, including a person with a target disease and a person without the target disease;
By performing machine learning using the waveform data of one lead included in the acquired electrocardiogram data, the subject can a determination step of determining a model for determining whether or not the patient has the target disease;
A control method having.
対象疾患を有する者及び前記対象疾患を有しない者を含む複数の人間のそれぞれについて、複数の誘導の波形データを含む洞調律時の心電図データを取得する取得工程と、
前記取得された心電図データに含まれる前記複数の誘導の波形データを使用して機械学習を行うことによって、被検者の心電図に含まれる前記複数の誘導の波形データに基づいて前記被検者が前記対象疾患を有するかどうかを判定するためのモデルを決定する決定工程と、
を有し、
前記モデルは、
前記被検者の心電図に含まれる個別の誘導の波形データに基づいて前記被検者が対象疾患を有するかどうかをそれぞれ判定するための複数の小モデルと、
前記複数の小モデルによる判定結果を合成する合成器と、
を含む、制御方法。 A method for controlling a biological information processing device, comprising:
An acquisition step of acquiring electrocardiogram data during sinus rhythm including waveform data of a plurality of leads for each of a plurality of people including people with a target disease and people without the target disease;
A determination step of determining a model for determining whether or not the subject has the target disease based on the waveform data of the multiple leads included in the electrocardiogram of the subject by performing machine learning using the waveform data of the multiple leads included in the acquired electrocardiogram data;
having
The model is
A plurality of small models for determining whether the subject has a target disease based on waveform data of individual leads included in an electrocardiogram of the subject;
a synthesizer for synthesizing the judgment results of the plurality of small models;
A control method comprising:
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古林せなみ,深層学習を用いた心電図波形の正常異常判定に関する研究,医療情報学会・人工知能学会 AIM 合同研究会資料,2018巻,005号,日本,2018年,1-5 |
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