JPWO2019230302A1 - 学習データ収集装置、学習データ収集方法及びプログラム、学習システム、学習済みモデル、並びに内視鏡画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔内視鏡画像学習システムの構成〕
図1は、内視鏡画像学習システム10の構成の一例を示すブロック図である。内視鏡画像学習システム10は、病院内に構築される院内LAN(Local Area Network)20、病院の内視鏡部門内に構築される内視鏡部門ローカルLAN30、病院内又は病院外に構築されるAI(Artificial Intelligence)学習LAN50等を有している。
内視鏡画像学習システム10は、内視鏡画像と所見診断情報とを学習データとして、内視鏡画像から病変を識別するモデルを学習させる。図4は、内視鏡画像学習システム10を用いた学習方法の処理を示すフローチャートである。学習方法は、内視鏡検査実施工程(ステップS10)、内視鏡レポート作成工程(ステップS20)、AI学習画像紐付け工程(ステップS30)、病理依頼工程(ステップS40)、AI学習データ出力工程(ステップS50)、及びAI学習工程(ステップS60)を有する。
内視鏡検査実施工程では、患者に対して内視鏡検査を実施する。図5は、内視鏡検査実施工程の詳細の処理を示すフローチャートである。内視鏡検査実施工程は、検査情報取得工程(ステップS11)、動画撮影開始工程(ステップS12)、病変部位静止画撮影工程(ステップS13)、静止画サーバー転送工程(ステップS14)、動画撮影終了工程(ステップS15)、及び動画サーバー転送工程(ステップS16)を有している。
検査情報取得工程では、実施する内視鏡検査の検査情報を取得する。検査情報は、医師が内視鏡管理レポート端末32の入力デバイス34を用いて入力する。検査情報には、検査部位情報、検査日、患者の氏名、年齢、性別等の情報が含まれる。入力された検査情報は、内視鏡管理レポート端末32から内視鏡管理サーバー40に送信される。
動画撮影開始工程では、動画の内視鏡画像の撮影を開始する。医師は、不図示の内視鏡装置のカメラを操作し、動画を撮影する。撮影された動画は、不図示の内視鏡装置の表示装置にリアルタイムに表示される。また、撮影された動画は、ビデオキャプチャ端末38に随時入力される。
病変部位静止画撮影工程では、病変部位の静止画の内視鏡画像を撮影する。医師は、内視鏡装置の表示装置により撮影した動画を観察し、動画に病変部位が写った場合に不図示のカメラを操作し、静止画を撮影する。
静止画サーバー転送工程では、撮影した静止画を内視鏡管理サーバー40に転送する。病変部位静止画撮影工程によって撮影された静止画は、不図示の内視鏡装置のカメラから、ビデオキャプチャ端末38に送信される。ビデオキャプチャ端末38は、受信した静止画を内視鏡管理サーバー40に送信する。内視鏡管理サーバー40は、受信した静止画を検査画像44として記録する。内視鏡管理サーバー40は、検査画像44と共に、検査画像のサイズを縮小させたサムネイル画像を記録してもよい。
動画撮影終了工程では、動画の撮影を終了させる。医師は、内視鏡検査が終了すると、不図示の内視鏡装置のカメラによる動画の撮影を終了する。
動画サーバー転送工程では、撮影した動画を動画格納NAS46に転送する。撮影された動画は、ビデオキャプチャ端末38に随時転送され、動画サーバー転送工程においてビデオキャプチャ端末38から動画格納NAS46に転送される。動画格納NAS46は、転送された動画を検査画像として記録する。
内視鏡レポート作成工程では、内視鏡検査実施工程において行った内視鏡検査に関する内視鏡レポート42を作成する。内視鏡レポート42は、医師により内視鏡管理レポート端末32を用いて作成される。
キー画像選択工程では、医師が内視鏡レポート42の作成に使用するキー画像を選択する。キー画像とは、例えば病変が明確に写った画像である。表示制御部84は、内視鏡管理サーバー40に記録された検査画像をディスプレイ36に表示する。医師は、入力デバイス34を用いて、表示された検査画像の中からキー画像を選択する。キー画像の数は限定されない。
病変マーク工程では、病変の位置を示す病変マークをキー画像に付加する。医師は、入力デバイス34を用いて、ディスプレイ36に表示されたキー画像に病変マークを付加する。
所見診断情報入力工程では、所見情報及び診断情報からなる所見診断情報を入力する。医師は、入力デバイス34を用いて、内視鏡検査及びキー画像に関する所見診断情報を入力する。
終了判定工程では、選択したキー画像について全ての入力が終了したか否かを判定する。入力が終了していない場合は、ステップS22に戻り、同様の処理を行う。全ての入力が終了した場合は、医師が入力デバイス34を用いてその旨の入力を行うことで内視鏡レポート42が完成し、内視鏡レポート作成工程が終了する。
AI学習画像紐付け工程では、内視鏡画像と所見診断情報とを紐付けて、AIエンジン52の学習に使用する学習データを作成する(学習データ収集方法の一例)。AI学習画像紐付け工程は、内視鏡管理レポート端末32を用いて行われる。
AI学習画像選択工程では、AI学習に使用する検査画像と、その検査画像に関する所見診断情報とを選択する。
紐付工程では、選択された検査画像と所見診断情報とを紐付ける。ここでは、紐付部86は、AI学習画像選択工程においてドラッグアンドドロップされた検査画像と所見診断情報とを紐付ける。図10に示した例では、検査画像118−1と所見診断情報120−1とが紐付けされる。
全画像判定工程では、全ての検査画像について所見診断情報を紐付けたか否かを判定する。ここでは、タブ116−1に関連する領域に表示された全ての検査画像について判定する。所見診断情報を紐付けていない検査画像が存在する場合は、ステップS31に戻り、同様の処理を行う。全ての検査画像について所見診断情報を紐付けた場合は、ステップS34に移行する。
全所見診断情報判定工程では、全ての所見診断情報について検査画像を紐付けたか否かを判定する。ここでは、所見診断情報表示エリア114に表示された全ての所見診断情報について判定する。検査画像を紐付けていない所見診断情報が存在する場合は、ステップS31に戻り、同様の処理を行う。
病理依頼工程では、内視鏡検査において採取した病理検体について行うべき病理診断について、依頼書の作成及び病理診断結果の取得を行う。図18は、病理依頼工程の詳細の処理を示すフローチャートである。病理依頼工程は、生検有無判定工程(ステップS41)、病理依頼作成工程(ステップS42)、病理依頼送信工程(ステップS43)、病理依頼診断工程(ステップS44)、及び全病理依頼終了判定工程(ステップS45)を有している。
生検有無判定工程では、医師が病理診断すべき検体が存在するか否かを判定する。病理診断すべき検体が存在しない場合は、本フローチャートの処理を終了し、病理依頼工程を終了する。病理診断すべき検体が存在する場合は、ステップS42に移行する。
病理依頼作成工程では、医師は、内視鏡管理レポート端末32において、内視鏡検査において取得した病理検体について、内視鏡的所見と病理検体を識別する情報を元に病理依頼を作成する。
病理依頼送信工程では、病理依頼作成工程において作成された病理依頼を、オーダーゲートウェイ70を経由して電子カルテシステム22に送信する。電子カルテシステム22は、受信した病理依頼をオーダーとして管理し、病理システム24に病理診断を依頼する。
病理診断受信工程では、病理システムゲートウェイ72が病理依頼済み、かつ病理診断結果未受信の検査に対して、病理システム24から病理診断結果を受信し、内視鏡管理サーバー40に送信する。内視鏡管理サーバー40は、受信した病理診断結果を、紐付けられた検査画像及び所見診断情報にさらに紐付けて格納する。
全病理依頼終了判定工程では、取得した全ての病理検体について病理依頼を行ったか否かを判定する。病理依頼を行っていない病理検体がある場合は、ステップS42に戻り、同様の処理を繰り返す。全ての病理検体について病理依頼を行った場合は、本フローチャートの処理を終了し、病理依頼工程を終了する。
AI学習データ出力工程では、AI学習画像紐付け工程において紐付けられた検査画像及び所見診断情報を、学習データとして出力する。図19は、AI学習データ出力工程の詳細の処理を示すフローチャートである。AI学習データ出力工程は、学習データ検索工程(ステップS51)、静止画及び動画検索工程(ステップS52)、静止画及び動画データ出力工程(ステップS53)を有している。
学習データ検索工程では、AI学習データ出力ゲートウェイ74は、内視鏡管理サーバー40に記録された学習データの中から、学習部64において学習を行っていない未学習データを検索する。例えば、前回AIエンジン52に学習データを送信した時点での内視鏡管理サーバー40に記録された学習データと現在の内視鏡管理サーバー40に記録された学習データとの差分を抽出することで、学習部64において学習を行っていない学習データを検索する。
静止画及び動画検索工程では、AI学習データ出力ゲートウェイ74は、内視鏡管理サーバー40に記録された静止画及び動画格納NAS46の中から、学習データ検索工程において検索された未学習データの静止画及び動画を検索する。
静止画及び動画データ出力工程では、AI学習データ出力ゲートウェイ74は、静止画及び動画検索工程において検索された静止画データ及び動画データと、その静止画及び動画に紐付けられた所見診断情報とを、AIエンジン52に送信する。病理診断結果が紐付けられている場合は、AI学習データ出力ゲートウェイ74は、その病理診断結果を併せてAIエンジン52に送信する。送信された静止画データ等は、学習データ入力部62から学習部64に入力される。
AI学習工程では、学習部64は、学習データ入力部62に入力された学習データによってモデルを学習させる。学習部64によって学習された学習済みモデルは、識別部58に入力され、識別部58のモデルが学習済みモデルに更新される。
〔病変位置情報の入力〕
第2の実施形態では、学習データとして検査画像の病変位置情報をさらに含める。病変位置情報は、医師が内視鏡管理レポート端末32を用いて入力する。本実施形態では、病変位置をバウンディングボックスで記録する。バウンディングボックスとは、病変を含む矩形領域であり、ここでは少なくとも2つの座標位置により特定される。
検査画像表示工程では、表示制御部84は、内視鏡管理サーバー40に記録された検査画像のうち該当する内視鏡検査の検査画像の1つをディスプレイ36に表示する。
矩形領域入力工程では、ディスプレイ36に表示された検査画像に対して、医師が病変位置を含む矩形領域を入力する。矩形領域の入力は、矩形領域の左上の1点目を指定し、さらに矩形領域の1点目の対角となる右下の2点目を指定することで行う。1点目及び2点目の指定は、例えば入力デバイス34のマウスの操作、又はタッチパネルによる指の操作等によって行う。
病変位置情報紐付工程では、紐付部86は、矩形領域入力工程において入力された矩形領域から病変位置情報を算出し、算出した病変位置情報を検査画像に紐付ける。
終了判定工程では、全ての検査画像について病変位置情報を紐付けたか否かを判定する。病変位置情報を紐付けていない検査画像が存在する場合は、ステップS71へ戻り、同様の処理を繰り返す。即ち、図25に示すように、表示制御部84は、検査画像142−1の次の検査画像である検査画像142−2をディスプレイ36に表示する。
第1の実施形態において生成された学習済みモデルを用いて医療画像を解析する医療画像処理装置を備えた内視鏡装置について説明する。
上述した態様及び例に加えて、以下に記載の構成も本発明の範囲に含まれる。
医療画像解析処理部は、医療画像の画素の特徴量に基づいて、注目すべき領域である注目領域を検出し、
医療画像解析結果取得部は、医療画像解析処理部の解析結果を取得する医療画像処理装置。
医療画像解析処理部は、医療画像の画素の特徴量に基づいて、注目すべき対象の有無を検出し、
医療画像解析結果取得部は、医療画像解析処理部の解析結果を取得する医療画像処理装置。
医療画像解析結果取得部は、
医療画像の解析結果を記録する記録装置から取得し、
解析結果は、医療画像に含まれる注目すべき領域である注目領域と、注目すべき対象の有無のいずれか、もしくは両方である医療画像処理装置。
医療画像は、白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得た通常光画像である医療画像処理装置。
医療画像は、特定の波長帯域の光を照射して得た画像であり、
特定の波長帯域は、白色の波長帯域よりも狭い帯域である医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、可視域の青色もしくは、緑色帯域である医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、390nm以上450nm以下または530nm以上550nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、390nm以上450nm以下または530nm以上550nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、可視域の赤色帯域である医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、585nm以上615nm以下または610nm以上730nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、585nm以上615nm以下または610nm以上730nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、400±10nm、440±10nm、470±10nm、または、600nm以上750nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、400±10nm、440±10nm、470±10nm、または、600nm以上750nm以下の波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
医療画像は生体内を写した生体内画像であり、
生体内画像は、生体内の蛍光物質が発する蛍光の情報を有する医療画像処理装置。
蛍光は、ピークが390nm以上470nm以下である励起光を生体内に照射して得る医療画像処理装置。
医療画像は生体内を写した生体内画像であり、
特定の波長帯域は、赤外光の波長帯域である医療画像処理装置。
特定の波長帯域は、790nm以上820nm以下または905nm以上970nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、790nm以上820nm以下または905nm以上970nm以下の波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
医療画像取得部は、白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得る通常光画像に基づいて、特定の波長帯域の情報を有する特殊光画像を取得する特殊光画像取得部を備え、
医療画像は特殊光画像である医療画像処理装置。
特定の波長帯域の信号は、通常光画像に含まれるRGB(Red Green Blue)あるいはCMY(Cyan, Magenta, Yellow)の色情報に基づく演算により得る医療画像処理装置。
白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得る通常光画像と、特定の波長帯域の光を照射して得る特殊光画像との少なくとも一方に基づく演算によって、特徴量画像を生成する特徴量画像生成部を備え、
医療画像は特徴量画像である医療画像処理装置。
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置と、
白色の波長帯域の光、または、特定の波長帯域の光の少なくともいずれかを照射して画像を取得する内視鏡と、
を備える内視鏡装置。
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置を備える診断支援装置。
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置を備える医療業務支援装置。
上記の画像処理方法は、各工程をコンピュータに実現させるためのプログラムとして構成し、このプログラムを記憶したCD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory)等の非一時的な記録媒体を構成することも可能である。
20…院内LAN
22…電子カルテシステム
24…病理システム
30…内視鏡部門ローカルLAN
32…内視鏡管理レポート端末
34…入力デバイス
36…ディスプレイ
38…ビデオキャプチャ端末
40…内視鏡管理サーバー
42…内視鏡レポート
44…検査画像
46…動画格納NAS
50…AI学習LAN
52…AIエンジン
54…入力部
56…特徴量抽出部
58…識別部
60…出力部
62…学習データ入力部
64…学習部
70…オーダーゲートウェイ
72…病理システムゲートウェイ
74…AI学習データ出力ゲートウェイ
80…学習データ収集装置
82…受付部
83…座標受信部
84…表示制御部
86…紐付部
88…記録制御部
90…内視鏡装置
91…内視鏡
92…光源
93…カメラ
94…医療画像処理装置
95…医療画像取得部
96…医療画像解析処理部
97…医療画像解析結果取得部
100…内視鏡レポート作成画面
102…症例収録ボタン
110…AI学習画像紐付け画面
112…画像表示エリア
114…所見診断情報表示エリア
116−1〜116−3…タブ
118−1〜118−10…検査画像
120−1,120−2…所見診断情報
122−1,122−2…識別情報
124,144…マウスポインタ
126…複写画像
128−1〜128−3…付属表示
130…右クリックメニュー
140…病変位置情報入力画面
142−1,142−2…検査画像
146,148…ガイドライン
150…矩形
152,156…バウンディングボックス
154,158…円形領域
S10〜S60…学習方法の各工程
S71〜S74…病変位置情報入力方法の各工程
病理依頼工程では、内視鏡検査において採取した病理検体について行うべき病理診断について、依頼書の作成及び病理診断結果の取得を行う。図18は、病理依頼工程の詳細の処理を示すフローチャートである。病理依頼工程は、生検有無判定工程(ステップS41)、病理依頼作成工程(ステップS42)、病理依頼送信工程(ステップS43)、病理診断受診工程(ステップS44)、及び全病理依頼終了判定工程(ステップS45)を有している。
静止画及び動画検索工程では、AI学習データ出力ゲートウェイ74は、内視鏡管理サーバー40に記録された静止画及び動画格納NAS46に記録された動画の中から、学習データ検索工程において検索された未学習データの静止画及び動画を検索する。
Claims (17)
- 内視鏡によって撮影された1つ又は複数の内視鏡画像を表示装置の画像表示エリアに表示させ、かつ病変に関する1つ又は複数の所見診断情報を前記表示装置の所見診断情報表示エリアに表示させる表示制御部と、
入力装置による操作であって、前記画像表示エリアに表示された内視鏡画像のうち少なくとも1つの内視鏡画像と、前記所見診断情報表示エリアに表示された所見診断情報のうち前記少なくとも1つの内視鏡画像に関する所見診断情報とを選択する操作を受け付ける受付部と、
前記選択された内視鏡画像と前記選択された所見診断情報とを紐付ける紐付部と、
前記紐付けられた内視鏡画像と所見診断情報とを、内視鏡画像から病変を識別するモデルの学習に使用する学習データとして記録装置に記録させる記録制御部と、
を備え、
前記表示制御部は、前記紐付部において所見診断情報に紐付けられた内視鏡画像を所見診断情報毎のグループに分類し、かつタブを用いて前記グループ毎に内視鏡画像を切り替え表示させる学習データ収集装置。 - 前記受付部は、前記入力装置によって1つのタブを選択する操作を受け付け、
前記表示制御部は、前記選択されたタブのグループに分類された内視鏡画像を前記画像表示エリアに表示させる請求項1に記載の学習データ収集装置。 - 前記表示制御部は、選択可能な全ての内視鏡画像を1つのグループとして分類する請求項1又は2に記載の学習データ収集装置。
- 前記受付部は、前記画像表示エリアに表示された内視鏡画像のうちの少なくとも1つの内視鏡画像を前記所見診断情報表示エリアに表示された所見診断情報にドラッグアンドドロップする操作を受け付け、
前記紐付部は、前記ドラッグアンドドロップされた内視鏡画像と所見診断情報とを紐付ける請求項1から3のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。 - 前記受付部は、前記所見診断情報表示エリアに表示された所見診断情報のうちの少なくとも1つの所見診断情報を前記画像表示エリアに表示された内視鏡画像にドラッグアンドドロップする操作を受け付け、
前記紐付部は、前記ドラッグアンドドロップされた内視鏡画像と所見診断情報とを紐付ける請求項1から4のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。 - 前記表示制御部は、内視鏡画像に付属させて前記紐付けられた所見診断情報を示す識別情報を前記画像表示エリアに表示させる請求項1から5のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。
- 前記表示制御部は、前記識別情報を前記タブに表示させる請求項6に記載の学習データ収集装置。
- 前記識別情報は、所見診断情報に対応する番号である請求項6又は7に記載の学習データ収集装置。
- 前記表示制御部は、所見診断情報に付属させて前記識別情報を前記所見診断情報表示エリアに表示させる請求項6から8のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。
- 前記表示制御部は、前記選択された画像を重ねて表示する請求項1から9のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。
- 前記受付部は、前記内視鏡画像に写った病変の位置情報を指定する操作を受け付け、
前記記録制御部は、前記指定された位置情報を前記学習データとして前記記録装置に記録させる請求項1から10のいずれか1項に記載の学習データ収集装置。 - 表示装置と、
入力装置と、
記録装置と、
請求項1から11のいずれか1項に記載の学習データ収集装置と、
モデルを用いて内視鏡画像から病変を識別する識別器と、
を備え、
前記学習データを用いて前記モデルを学習させる学習システム。 - 請求項12に記載の学習システムによって学習された学習済みモデル。
- 請求項13に記載の学習済みモデルを用いて内視鏡画像を解析する内視鏡画像処理装置。
- 内視鏡によって撮影された1つ又は複数の内視鏡画像を表示装置の画像表示エリアに表示させ、かつ病変に関する1つ又は複数の所見診断情報を前記表示装置の所見診断情報表示エリアに表示させる表示制御工程と、
入力装置による操作であって、前記画像表示エリアに表示された内視鏡画像のうち少なくとも1つの内視鏡画像と、前記所見診断情報表示エリアに表示された所見診断情報のうち前記少なくとも1つの内視鏡画像に関する所見診断情報とを選択する操作を受け付ける受付工程と、
前記選択された内視鏡画像と前記選択された所見診断情報とを紐付ける紐付工程と、
前記紐付けられた内視鏡画像と所見診断情報とを、内視鏡画像から病変を識別するモデルの学習に使用する学習データとして記録装置に記録させる記録制御工程と、
を備え、
前記表示制御工程は、前記紐付工程において所見診断情報に紐付けられた内視鏡画像を所見診断情報毎のグループに分類し、かつタブを用いて前記グループ毎に内視鏡画像を切り替え表示させる学習データ収集方法。 - 請求項15に記載の学習データ収集方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 非一時的かつコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記記録媒体に格納された指令がコンピュータによって読み取られた場合に請求項16に記載のプログラムをコンピュータに実行させる記録媒体。
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