JP6193225B2 - 肝線維症検出装置および検出システム - Google Patents
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Description
(1)ゴールドスタンダードである肝生検、すなわち、肝生検後の病理スライド検査による肝線維症の病期分類(staging)。一般的に使用される方法では、B型肝炎を含み例えば5病期(5ステージ)、つまり、S0、S1、S2、S3およびS4であり(中国のB型肝炎病理評価基準)、およびC型肝炎を含み例えば5ステージ、つまり、F0、F1、F2、F3およびF4である(メタヴィアスコア(Metavir score))。この方法は侵襲的な診断方法である。
(2)血清診断:現在のところ、血清学的変数をシミュレートする診断モデルが10以上ある。これらのモデルは、異なる血清学的生化学的変数の組み合わせに従って(統計的回帰法のような)数学的計算によって数式を得る。
(3)超音波検査画像や磁気共鳴(MR)画像、および他の画像方法のような画像検出。
(4)超音波弾性画像装置:例えばフィブロスキャン(FibroScan(FS))は、肝臓の硬度を測定し、異なる値の範囲によって異なるステージを示す。この方法は画像検出の範囲に含まれうる。
(5)加えて、プロテオミクスマッピングのような遺伝子検査が出現しつつある。
<分解(Breakdown)>
最初の問題は、サンプルの硬度(stiffness value)を予測することである。この問題を直接的に解くことはより複雑である。第一に、分類問題は、4つのサブ問題に分解される。
上記の4つのサブ問題モデルを仕上げた後で、それらのサブ問題を最終の意思決定ルールの中で組み合わせることができる。4つのサブモデルによって予測される結果は、シーケンス(f1, f2, f3, f4)であり、このシーケンス中の全ての要素は0または1であり、このため、そのシーケンスには、合計で16の可能な値がある。決定は、表1に示されたそれぞれの値とルールに対応する最終予測結果に従ってなされる。
上記のように、各モデルは、4つのサブモデルに分けられており、各サブモデルは、2値分類問題である。サポートベクトルマシンは、本発明においては、基礎的な分類器のように用いられる。
サポートベクトルマシンはまた、非線形モデルも学習することができる。それは、サンプルを初期空間(original space)から高次元の特徴空間へカーネル法および特別な非線形マッピングを用いて描くことにより、初期空間において線形に分離できないデータを高次元の特徴空間において線形に分離することができる。従って、線形モデルが高次元の空間で設計され、それは、初期空間で設計された非線形モデルに等しい。図8は、多項式カーネル関数によって2次元サンプルを3次元空間へ伸ばすことの概略図を示し、これにより、初期的には分離できなかったサンプルが、高次元空間においては線形に分離される。
2 モデル4は全ての特性を用いており、最高の正確さを有しているが、適用される特性はフィブロスキャン硬度、血清生化学的変数であるトランスフォーミング増殖因子β1(TGF−β1)およびα2−マクログロブリン(AMG)にも関連している。従ってこれらの特性を収集するためには高いコストが必要である。
3 モデル2およびモデル3は、特性を収集するためのコストとモデルの正確さとを総合的に考慮するトレードオフ戦略に合致している。
Claims (10)
- 年齢および血清生化学的変数を受信するために用いられる入力装置(11,31)であって、前記血清生化学的変数は少なくとも血小板、ヒアルロン酸(HA)、血清直接ビリルビン(DBIL)、プロトロンビン時間(PT)、血清グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ(ALT、GPT)および血清グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ(AST、GOT)を含む前記入力装置と、
肝組織のトランジェント・エラストグラフィ画像データを受け取るために用いられる分類器(12,32,52)であって、前記入力装置(11,31)によって受信された年齢、前記血清生化学的変数および前記トランジェント・エラストグラフィ画像データに応じて肝線維症の病期分類を行う前記分類器と、
前記分類器(12,32,52)による前記肝線維症の病期分類の結果を出力するために用いられる出力装置(13,33)と、
を備えることを特徴とする、肝線維症の検出装置。 - 前記血清生化学的変数は、さらに血清アルカリフォスファターゼ(ALP、AKP)、血清コリンエステラーゼ(ChE)およびプロトロンビン活性(PTA)、または、それらのいずれか1つまたは2つを含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記血清生化学的変数は、さらにトランスフォーミング増殖因子β1(TGF−β1)およびα2−マクログロブリン(AMG)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記分類器(12,32,52)は、サポートベクトルマシン分類器、意思決定モデルに基づく分類器、サポートベクトル回帰モデル分類器、ロジステック回帰モデル分類器、アダブーストアンサンブル分類器またはPCA+K近傍法モデル分類器を含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記分類器(12,32,52)は、少なくとも2つの異なる分類器を備え、前記少なくとも2つの異なる分類器の結果に従って投票することで肝線維症の病期分類を得ることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記サポートベクトルマシン分類器は、線形サポートベクトルマシン分類器、またはカーネル法に基づく非線形分類器であることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 訓練サンプルデータを受信して前記訓練サンプルデータに基づいて前記分類器(12,32,52)のパラメータを決定するために用いられるパラメータトレーナー(65)を備えており、前記訓練サンプルデータは、少なくとも前記年齢、血清生化学的変数、トランジェント・エラストグラフィ画像データおよび対応する肝線維症病期分類を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、携帯用装置、オンライン診断システム、または独立型計算装置の形で実現されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の肝線維症の検出装置およびトランジェント・エラストグラフィ画像装置(34)を含む肝線維症検出システムであって、
前記トランジェント・エラストグラフィ画像装置(34)は、肝組織のトランジェント・エラストグラフィ画像データを得るために用いられ、前記肝線維症の検出装置の分類器(12,32,52)は、前記トランジェント・エラストグラフィ画像装置(34)から前記トランジェント・エラストグラフィ画像データを受け取り、前記年齢、前記血清生化学的変数および前記肝組織の前記トランジェント・エラストグラフィ画像データに応じて肝線維症の病期分類を行うように構成されていることを特徴とする、上記肝線維症検出システム。 - さらに血清生化学的変数検出装置を備え、前記血清生化学的変数検出装置は、前記肝線維症の検出装置の入力装置(11,31)に接続されており、前記入力装置(11,31)を介して前記血清生化学的変数を前記分類器(12,32,52)に送信することを特徴とする、請求項9に記載のシステム。
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