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小倉記念病院とGEヘルスケア・ジャパン、AI技術を活用した冠動脈内腔自動検出に向けた共同研究を開始

一般財団法人平成紫川会 小倉記念病院(所在地:福岡県北九州市 病院長:永田泉、以下 小倉記念病院)とGEヘルスケア・ジャパン株式会社(本社:東京都日野市、代表取締役社長兼CEO:多田荘一郎、以下 GEヘルスケア)は、両者の経験・技術を融合することで、AI(人工知能)技術を活用した冠動脈内腔自動検出の実現のために共同研究契約を締結し、2018年8月28日より研究を開始しました。

近年、急速な高齢化に伴い心臓疾患の患者数は増加傾向にあり、多くの医療費を要しています。特に、心臓に栄養を送る冠動脈が詰まる、急性心筋梗塞は日本における死因の上位をしめています。急性心筋梗塞は時間の経過とともに心筋が壊死してしまうため、病院到着から90分以内に正確な診断と速やかな治療を行う必要があります。冠動脈が狭くなる狭心症においても、心電図や採血、心臓超音波などの検査ではみつからず、心臓CT検査でなければ診断が困難な場合もあります。現状では心臓CT検査の解析は、トレーニングを受けた医療従事者が行っても、数十分から1時間程度かかることもあり、また、心臓病は夜間や休日にもかかわらず発症しますが、これらの時間帯では、解析が不可能である施設が大多数となっています。このため、急性心筋梗塞や、狭心症の診断に時間を要することが問題となっています。

写真:心臓CT検査画像(図1)と冠動脈画像(図2)今回、小倉記念病院 循環器内科 山地杏平副部長とGEヘルスケアの共同研究チームは、AI技術の一つであるディープラーニング(深層学習)に分類される「畳み込みニューラルネットワーク(CNN)[*1]」の一手法であるU-Net [*2]を用いて、小倉記念病院に蓄積された過去4年間約2万件の心臓CT検査画像(図1)と冠動脈画像(図2)から、心臓の特徴を学習させることにより、冠動脈自動診断が可能と考えました。現状の手作業による心臓CT解析を自動化することで、より精度が高く、リアルタイムに診断が可能となる心臓病診断システムが期待されます。

共同研究には下記の項目の検討が予定され、今後、それぞれについて具体的な内容の協議を進めていく予定です。

  • 心臓病診断の更なる効率化
  • AIを用いた冠動脈の自動抽出
  • 血管内腔のより高精度な抽出
  • 手動解析でみられる診断エラーの解消

今回の共同研究契約の締結により、冠動脈内腔自動検出の定量的な評価手法の実現に向けた研究に取り組む予定です。今後、さらに検証を進め、臨床現場で医師の判断を支援する知能としての早期実用化を目指します。

*1: CNNとはニューラルネットワークに畳み込み操作を導入したもので、全結合層、畳み込み層、プーリング層など幾つかの特徴的な機能を持った層で構成されるニューラルネットワークのこと。
*2: U-Netとは医療画像のセグメンテーションのために提案され、CNNで分類した物を実画像上の位置に反映させるCNNの一種。形がUに似ていることからU-Netと呼ばれている。(U-Netモデル例:下図)

イメージ:U-Netモデル例


一般財団法人平成紫川会 小倉記念病院について
小倉記念病院は1916年(大正5年)に創立して以来、永きにわたり地域の中核病院としてその大きな役割を担ってきました。1982年、日本初の経皮的冠動脈形成術に成功し、心臓疾患分野では国内屈指の治療実績を積み重ねてきました。また、心臓のみならず大動脈および全身の血管病に対してもインターベンション(血管内治療)を施行しており、この領域では心臓血管外科、血管外科、脳神経外科、腎臓内科と連携した“全身の血管治療”を実現しています。不整脈に対するアブレーション・ペースメーカー・植え込み型除細動器、心不全に対する両室ペースメーカー留置、構造的心疾患に対するカテーテル治療といったいずれの治療においても国内トップレベルの実績を誇ります。 ホームページアドレスは www.kokurakinen.or.jp/

GEヘルスケア・ジャパンについて
GEヘルスケア・ジャパン株式会社は、世界が直面する困難な課題解決に取り組むGEヘルスケアの中核拠点の1つとして、1982年に設立されました。国内に開発、製造から販売、サービス部門までを持ち、日本のお客様のニーズにお応えする、先端的な医療技術ならびに医療・研究機関向けの各種サービスをお届けしています。CTやMRI、超音波診断装置などの医療用画像診断から、体内診断薬、細胞解析装置などのライフサイエンス(生命科学)まで幅広い分野にわたる専門性を駆使しながら、GEの世界戦略「ヘルシーマジネーション」で掲げる「医療コストの削減」「医療アクセスの拡大」「医療の質の向上」の実現を目指します。2018年1月1日現在の社員数は約2,000名、国内に本社および60カ所の事業拠点。ホームページアドレスはwww.gehealthcare.co.jp(ライフサイエンス統括本部:www.gelifesciences.co.jp

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