JPWO2013001584A1 - 類似症例検索装置および類似症例検索方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1における類似症例検索装置のブロック図である。
類似症例検索を行うに当たり、事前に読影知識を得て、読影知識データベース110に格納しておく。読影知識は、医用画像とその医用画像を読影した結果である読影レポートとの対から構成される“症例”を複数集めたものから得られる。症例として、類似症例検索時にその中から類似症例を検索するための症例データベース100に格納されたものを用いてもよいし、他のデータベースに格納されたものを用いてもよい。必要な症例数は、種種のデータマイニングアルゴリズムを用いて何らかの法則性および知識を得るために十分となる数である。通常は数百〜数万個のデータが用いられる。本実施の形態では、読影知識として、(1)画像特徴量、(2)読影項目、(3)疾病名の三項のうち二項間の相関関係を用いる。
1対の(画像特徴量,読影項目)間の相関関係の求め方について説明する。相関関係の表現形態は複数あるが、ここでは相関比を用いる。相関比は、質的データと量的データとの間の相関関係を表す指標であり、(式1)で表される。
1対の(画像特徴量,疾病名)間の相関関係については、(画像特徴量,読影項目)間の場合と同じく相関比を用いることができる。図11に、疾病名と画像特徴量との間の相関関係(例えば、相関比)の概念図を示す。この図では図9と同じく相関関係を二値表現しているが、もちろん図10のような多値表現を行うことも可能である。
1対の(読影項目,疾病名)間の相関関係の求め方について説明する。相関関係の表現形態は複数あるが、ここでは対数尤度比を用いる。対数尤度比は、質的データ間の共起の強さを表す指標であり、(式2)で表される。
以下、図16のフローチャートおよび図17の類似症例検索画面例を用いて類似症例検索の手順について説明する。図17に示す類似症例検索画面例は、読影対象画像表示部130、レポート入出力部140および類似症例表示部190の表示部を1台の表示装置で兼用した際に、その表示装置の画面例である。
このケースは、読影者が読影レポートをほぼ記入終了し、類似症例検索の結果で記入内容の確信を高めようとしている状況に相当する。
このケースは、読影者が着目すべき読影項目は判断できたものの、最終的な疾病名の診断に迷っており、類似症例検索の結果で疾病名診断のヒントを得ようとしている状況に相当する。ここでは、(読影項目−画像特徴量)間の相関関係のみを用いて重み付けを行う。
このケースは、読影者が直感等で疾病名を推定したがその根拠となる読影項目の判断に迷っており、類似症例検索の結果で診断根拠(読影項目)のヒントを得ようとしている状況に相当する。ここでは、(疾病名−画像特徴量)間の相関関係のみを用いて重み付けを行う。
実施の形態1では、読影者が読影レポートに記入した読影の着目点を反映した画像検索(類似症例検索)について説明した。研修医など経験の浅い読影者の場合、記入した読影レポートの内容が不適切となる可能性があり、その場合は不適切な着目点を反映した画像検索を行うことになる。但し、この場合でも、不適切な着目点に対応する画像特徴量での(別の観点での)類似画像検索が実行されるだけであり、全く類似していない症例が検索されることはない。類似検索の結果よりもむしろ、不適切な読影レポートが作成されることが問題になる。本実施の形態では、この問題を未然に防止する類似症例検索装置の動作について説明する。
類似症例検索を行うに当たり、事前に読影知識を得て、読影知識データベース110に格納しておく。読影知識は、医用画像とその医用画像を読影した結果である読影レポートとの対から構成される症例を複数集めたものから得られる。症例として、類似症例検索時にその中から類似症例を検索するための症例データベース100に格納されたものを用いてもよいし、他のデータベースに格納されたものを用いてもよい。必要な症例数は、種種のデータマイニングアルゴリズムを用いて何らかの法則性および知識を得るために十分となる数である。通常は数百〜数万個のデータが用いられる。本実施の形態では、読影知識として、(1)画像特徴量、(2)読影項目、(3)疾病名の三項のうち二項間の相関関係、および、ある読影項目または疾病名に対応する少なくとも1種類以上の画像特徴量の値の分布を用いる。
図22(a)は、肝腫瘤画像に対応する読影レポート中に、読影項目「境界明瞭」が記載されている症例における画像特徴量「エッジ強度」の値の分布を示す図であり、図22(b)は、上記読影レポート中に、読影項目「境界明瞭」が記載されていない症例における画像特徴量「エッジ強度」の値の分布を示す図である。画像特徴量「エッジ強度」は、腫瘤(病変)領域と正常組織の領域間の境界エッジ上での輝度の一階差分の値とする。読影レポートに「境界明瞭」と記載されている症例においては、腫瘤境界のエッジ強度が大きいことが多く、図22(a)のような偏りのある分布になる。一方、エッジ強度が大きくても疾病名診断に寄与しない場合は読影レポートに「境界明瞭」と記載されないことが多い。このため、図22(b)は、図22(a)に比べて偏りが小さくなる。また、通常は、ある読影項目が記載される症例数よりも記載されない症例数の方が多いことから、頻度の総和(図22のグラフの積分値)は、図22(a)よりも図22(b)が大きくなる傾向にある。
図24(a)は、肝腫瘤画像に対応する読影レポート中に、疾病名「肝細胞がん」が記載されている症例における画像特徴量「動脈相における腫瘤内部領域の平均輝度」の値の分布を示す図である。図24(b)は、肝腫瘤画像に対応する読影レポート中に、疾病名「嚢胞」が記載されている症例における画像特徴量「動脈相における腫瘤内部領域の平均輝度」の値の分布を示す図である。疾病名が「肝細胞がん」の場合、造影動脈相にて強く造影される(CT値が上昇する)ため、図24(a)のような分布になる。一方、疾病名が「嚢胞」の場合、造影動脈相でも造影されないので、図24(b)のような分布になる。分布の算出は、読影レポート中に読影項目が記載されている症例の場合と同じ方法を用いることができる。この時、読影項目に関して先に説明したように、(疾病名−画像特徴量)の組合せのうち、別途算出済の相関関係が予め定めた閾値以上である場合のみ、画像特徴量の分布を算出する。得られた分布のパラメータは、図25のような形式で読影知識データベース110に格納される。
以下、図16のフローチャートを用いて類似症例検索の手順について説明する。
110 読影知識データベース
120 読影対象画像読込部
130 読影対象画像表示部
140 レポート入出力部
150 レポート解析部
160 画像特徴抽出部
170 重み決定部
180 類似症例検索部
190 類似症例表示部
200 読影端末
201、300 読影対象画像
210 読影レポート入出力領域
220 類似症例検索アイコン
230 アイコン
240 類似症例出力領域
310 腹部の周囲
320 対象臓器
330 病変領域
340 点
Claims (10)
- 医用画像と当該医用画像を読影した結果が記載された文書データである読影レポートとを含む症例データに類似する症例データを症例データベースより検索する類似症例検索装置であって、
読影対象の医用画像である読影対象画像から複数の画像特徴量を抽出する画像特徴抽出部と、
読影者が前記読影対象画像を読影することにより得られる読影レポートである対象読影レポートから、(a)医用画像の特徴を示す文字列である読影項目または(b)医用画像に基づく読影者の診断結果である疾病名を抽出するレポート解析部と、
医用画像から抽出される各画像特徴量と、前記医用画像に対する読影レポートから抽出される各読影項目または各疾病名との間の関連性を予め定めた二項間関係情報に基づいて、前記画像特徴抽出部が抽出した画像特徴量ごとに、当該画像特徴量と前記レポート解析部が抽出した前記読影項目または前記疾病名との間の関連性が高いほど大きな値の重みを決定する重み決定部と、
前記画像特徴抽出部で抽出された前記複数の画像特徴量と、症例データベースに登録されている症例データに含まれる医用画像から抽出される複数の画像特徴量とを、前記重み決定部で決定された画像特徴量毎の重みで重み付けして比較することにより、前記読影対象画像に類似する医用画像を含む症例データを前記症例データベースより検索する類似症例検索部と
を備える類似症例検索装置。 - 前記二項間関係情報は、さらに、読影レポートから抽出される読影項目と疾病名との間の関連性を示し、
前記レポート解析部が前記対象読影レポートから読影項目および疾病名の両方を抽出した場合、前記重み決定部は、前記二項間関係情報に基づいて、前記画像特徴抽出部が抽出した画像特徴量ごとに、当該画像特徴量と前記レポート解析部が抽出した前記読影項目との間の関連性を示す値と、当該読影項目と前記レポート解析部が抽出した前記疾病名との関連性を示す値との積を、当該画像特徴量に対する重みとして決定する
請求項1記載の類似症例検索装置。 - 前記レポート解析部が前記対象読影レポートから読影項目を抽出した場合、前記重み決定部は、前記二項間関係情報に基づいて、前記画像特徴抽出部が抽出した画像特徴量ごとに、当該画像特徴量と前記レポート解析部が抽出した前記読影項目との間の関連性を示す値を、当該画像特徴量に対する重みとして決定する
請求項1記載の類似症例検索装置。 - 前記レポート解析部が前記対象読影レポートから疾病名を抽出した場合、前記重み決定部は、前記二項間関係情報に基づいて、前記画像特徴抽出部が抽出した画像特徴量ごとに、当該画像特徴量と前記レポート解析部が抽出した前記疾病名との間の関連性を示す値を、当該画像特徴量に対する重みとして決定する
請求項1記載の類似症例検索装置。 - 前記重み決定部は、さらに、読影項目ごとの、該読影項目が記載されている読影レポートを作成する基となった医用画像に含まれる各画像特徴量の予め定められた確率分布データに基づいて、前記レポート解析部が抽出した読影項目に対応する前記画像特徴抽出部が抽出した各画像特徴量の尤度が高いほど、前記レポート解析部が抽出した読影項目に対する妥当性が高いと判断する
請求項1記載の類似症例検索装置。 - さらに、前記対象読影レポートを表示する表示部を備え、
前記表示部は、前記重み決定部が判断した読影項目に対する妥当性の高さに基づいて、前記対象読影レポートに含まれる読影項目を視覚的に区別して表示する
請求項5記載の類似症例検索装置。 - 前記重み決定部は、さらに、疾病名ごとの、当該疾病名が記載されている読影レポートを作成する基となった医用画像に含まれる各画像特徴量の予め定められた確率分布データに基づいて、前記レポート解析部が抽出した疾病名に対応する前記画像特徴抽出部が抽出した各画像特徴量の尤度が高いほど、前記レポート解析部が抽出した疾病名に対する妥当性が高いと判断する
請求項1記載の類似症例検索装置。 - さらに、前記対象読影レポートを表示する表示部を備え、
前記表示部は、前記重み決定部が判断した疾病名に対する妥当性の高さに基づいて、前記対象読影レポートに含まれる疾病名を視覚的に区別して表示する
請求項7記載の類似症例検索装置。 - 医用画像と当該医用画像を読影した結果が記載された文書データである読影レポートとを含む症例データに類似する症例データを症例データベースより検索する類似症例検索方法であって、
読影対象の医用画像である読影対象画像から複数の画像特徴量を抽出する画像特徴抽出ステップと、
読影者が前記読影対象画像を読影することにより得られる読影レポートである対象読影レポートから、(a)医用画像の特徴を示す文字列である読影項目または(b)医用画像に基づく読影者の診断結果である疾病名を抽出するレポート解析ステップと、
医用画像から抽出される各画像特徴量と、前記医用画像に対する読影レポートから抽出される各読影項目または各疾病名との間の関連性を予め定めた二項間関係情報に基づいて、前記画像特徴抽出ステップにおいて抽出された画像特徴量ごとに、当該画像特徴量と前記レポート解析ステップにおいて抽出された前記読影項目または前記疾病名との間の関連性が高いほど大きな値の重みを決定する重み決定ステップと、
前記画像特徴抽出ステップにおいて抽出された前記複数の画像特徴量と、症例データベースに登録されている症例データに含まれる医用画像から抽出される複数の画像特徴量とを、前記重み決定ステップにおいて決定された画像特徴量毎の重みで重み付けして比較することにより、前記読影対象画像に類似する医用画像を含む症例データを前記症例データベースより検索する類似症例検索ステップと
を含む類似症例検索方法。 - 請求項9に記載の類似症例検索方法に含まれる全てのステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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