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JP7833309B2 - Medical information processing device and medical information processing method - Google Patents
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JP7833309B2 - Medical information processing device and medical information processing method - Google Patents

Medical information processing device and medical information processing method

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JP7833309B2 JP2022034591A JP2022034591A JP7833309B2 JP 7833309 B2 JP7833309 B2 JP 7833309B2 JP 2022034591 A JP2022034591 A JP 2022034591A JP 2022034591 A JP2022034591 A JP 2022034591A JP 7833309 B2 JP7833309 B2 JP 7833309B2
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Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用情報処理装置及び医用情報処理方法に関する。 Embodiments disclosed herein and in the drawings relate to a medical information processing device and a medical information processing method.

疾患の分類や関係性などを医学知識として体系化してデータベースを構築することで、複雑な疾患の理解、研究仮説の発掘、診療支援等に活用することが期待できる。例えば、医療分野では、疾患の分類体系であるICD-10、医療用語間の意味関係を記述したSNOMED-CT等の医療オントロジが整備されてきている。また、近年では、複数の診療事象間の関係性を表現できるグラフ構造を用いたデータ解析手法が注目されている。 By systematizing disease classifications and relationships as medical knowledge and constructing databases, it is expected that this can be utilized for understanding complex diseases, discovering research hypotheses, and supporting clinical practice. For example, in the medical field, medical ontologs such as ICD-10 (a disease classification system) and SNOMED-CT (which describes semantic relationships between medical terms) have been developed. Furthermore, in recent years, data analysis methods using graph structures that can represent the relationships between multiple clinical events have attracted attention.

疾患には揺らぎが存在する。すなわち、疾患には必ずしも常に明確な1つの基準があるわけではなく、同じ疾患でも様々な病態が存在したり、時代によって定義が変化したり、診断を行う医師によっても判断に揺らぎが生じたりする場合がある。 Diseases are subject to fluctuations. That is, there isn't always a single, clear criterion for a disease; even the same disease can have various pathological conditions, its definition may change over time, and diagnoses can vary even among different physicians.

特開2018-60529号公報Japanese Patent Publication No. 2018-60529

Y Li等、“Graph Neural Network-Based Diagnosis Prediction”、Big Data、8(5):379-390頁、2020年。Y Li et al., “Graph Neural Network-Based Diagnosis Prediction”, Big Data, 8(5):379-390, 2020.

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、医学的判断の正確性を向上することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and drawings aim to solve is to improve the accuracy of medical judgments. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and drawings aim to solve are not limited to the above problem. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described later can also be positioned as other problems.

実施形態に係る医用情報処理装置は、取得部、写像部及び推定部を有する。取得部は、対象患者の診療事象に関する診療情報を取得する。写像部は、診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する第1のグラフに、前記診療情報を写像して、前記対象患者に関する第2のグラフを生成する。推定部は、前記対象患者に関する前記第2のグラフに基づいて前記対象患者に対する医学的判断情報を推定する。 The medical information processing device according to this embodiment includes an acquisition unit, a mapping unit, and an estimation unit. The acquisition unit acquires medical information relating to the medical events of a target patient. The mapping unit maps the medical information onto a first graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes, thereby generating a second graph relating to the target patient. The estimation unit estimates medical judgment information for the target patient based on the second graph relating to the target patient.

図1は、本実施形態に係る医用情報システムの構成例を示す図である。Figure 1 shows an example of the configuration of a medical information system according to this embodiment. 図2は、医療知識グラフの概念図である。Figure 2 is a conceptual diagram of the medical knowledge graph. 図3は、図1に示す医用情報処理装置の構成例を示す図である。Figure 3 shows an example of the configuration of the medical information processing device shown in Figure 1. 図4は、図3に示す医用情報処理装置による医用情報処理の流れを示す図である。Figure 4 shows the flow of medical information processing using the medical information processing device shown in Figure 3. 図5は、図4のステップSA2に係る写像処理の一例を示す図である。Figure 5 shows an example of the mapping process related to step SA2 in Figure 4. 図6は、図4のステップSA3に係る推定処理の一例を示す図である。Figure 6 shows an example of the estimation process related to step SA3 in Figure 4. 図7は、図4のステップSA4において表示される表示画面の一例を示す図である。Figure 7 shows an example of the display screen shown in step SA4 of Figure 4. 図8は、図4のステップSA5において使用される患者個別事情DBの一例を示す図である。Figure 8 shows an example of a patient individual circumstances database used in step SA5 of Figure 4. 図9は、図1に示す医用情報学習装置の構成例を示す図である。Figure 9 shows an example of the configuration of the medical information learning device shown in Figure 1. 図10は、図9に示す医用情報学習装置による機械学習処理の流れを示す図である。Figure 10 shows the flow of machine learning processing by the medical information learning device shown in Figure 9. 図11は、図10のステップSB3に係る更新処理を模式的に示す図である。Figure 11 is a schematic diagram showing the update process related to step SB3 in Figure 10. 図12は、図1に示す医用情報表示装置の構成例を示す図である。Figure 12 shows an example of the configuration of the medical information display device shown in Figure 1. 図13は、図12に示す医用情報表示装置による医療知識グラフ表示処理の流れを示す図である。Figure 13 is a diagram showing the flow of medical knowledge graph display processing by the medical information display device shown in Figure 12. 図14は、図13のステップSC1において表示される初期画面の一例を示す図である。Figure 14 shows an example of the initial screen displayed in step SC1 of Figure 13. 図15は、図13のステップSC4において表示される表示画面の一例を示す図である。Figure 15 shows an example of the display screen shown in step SC4 of Figure 13. 図16は、患者全体に関する可視化グラフの表示例を示す図である。Figure 16 shows an example of a visualization graph displaying information for the entire patient population. 図17は、疾患全体に関する可視化グラフの表示例を示す図である。Figure 17 shows an example of a visualization graph displaying information about the disease as a whole. 図18は、応用例1に係るグラフ特徴量(発生順序、発生回数及び発生程度の)割り当ての概念図である。Figure 18 is a conceptual diagram of the assignment of graph features (occurrence order, occurrence frequency, and occurrence severity) related to Application Example 1. 図19は、応用例2に係る2つの機械学習モデルの入出力を模式的に示す図である。Figure 19 schematically shows the input and output of two machine learning models related to Application Example 2. 図20は、応用例3に係るグラフ畳み込み層による畳み込み処理を模式的に示す図である。Figure 20 is a schematic diagram showing the convolution process using a graph convolution layer related to Application Example 3. 図21は、応用例4に係る線形結合層の入出力の一例を示す図である。Figure 21 shows an example of the input and output of a linear coupling layer related to Application Example 4. 図22は、応用例5に係る機械学習モデルを模式的に示す図である。Figure 22 is a schematic diagram showing the machine learning model related to Application Example 5. 図23は、応用例6に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。Figure 23 is a diagram showing an overview of the graph features related to application example 6. 図24は、応用例7に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。Figure 24 is a diagram showing an overview of the graph features related to application example 7. 図25は、応用例7に係る医学的判断情報の推定処理の一例を示す図である。Figure 25 shows an example of the estimation process for medical judgment information related to Application Example 7. 図26は、応用例9に係る患者グラフと空間情報との関係性を模式的に示す図である。Figure 26 schematically shows the relationship between the patient graph and spatial information related to application example 9. 図27は、応用例9に係る患者グラフネットワークの概念を示す図である。Figure 27 shows the concept of a patient graph network related to application example 9. 図28は、応用例10に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。Figure 28 is a diagram showing an overview of the graph features related to application example 10.

以下、図面を参照しながら、医用情報処理装置、医用情報学習装置、医用情報表示装置及び医用情報処理方法の実施形態について詳細に説明する。 The embodiments of the medical information processing device, medical information learning device, medical information display device, and medical information processing method will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る医用情報システム100の構成例を示す図である。医用情報システム100は、診療情報保管装置1、医療知識グラフ保管装置2、医用情報処理装置3、医用情報学習装置4及び医用情報表示装置5を有するコンピュータネットワークシステムである。診療情報保管装置1、医療知識グラフ保管装置2、医用情報処理装置3、医用情報学習装置4及び医用情報表示装置5は、相互に通信可能にネットワークに接続されている。 Figure 1 shows an example configuration of the medical information system 100 according to this embodiment. The medical information system 100 is a computer network system comprising a medical information storage device 1, a medical knowledge graph storage device 2, a medical information processing device 3, a medical information learning device 4, and a medical information display device 5. The medical information storage device 1, the medical knowledge graph storage device 2, the medical information processing device 3, the medical information learning device 4, and the medical information display device 5 are connected to the network in a manner that allows them to communicate with each other.

診療情報保管装置1は、複数の患者の診療情報等を保管する記憶装置を有するコンピュータである。医療知識グラフ保管装置2は、医療知識グラフ等を保管する記憶装置を有するコンピュータである。医療知識グラフは、複数の患者の診療情報や医療オントロジといった医学的知見に基づいて生成されたグラフ構造で表現される。以下、医療知識グラフは、グラフであることを前提とする。医用情報処理装置3は、対象患者の診療情報と医療知識グラフとを利用して対象患者に対する医学的判断情報を推定するコンピュータである。医用情報処理装置3は、医療知識グラフに種々の医療知識を蓄積することも可能である。医用情報学習装置4は、医学的判断情報の推定に使用される機械学習モデルを訓練するコンピュータである。医用情報表示装置5は、医療知識グラフから所望の医療知識を抽出して表示するコンピュータである。 The medical information storage device 1 is a computer with a storage device for storing medical information of multiple patients. The medical knowledge graph storage device 2 is a computer with a storage device for storing medical knowledge graphs. The medical knowledge graph is represented by a graph structure generated based on medical knowledge such as the medical information and medical ontology of multiple patients. Hereafter, the medical knowledge graph is assumed to be a graph. The medical information processing device 3 is a computer that estimates medical judgment information for a target patient using the target patient's medical information and medical knowledge graph. The medical information processing device 3 can also accumulate various types of medical knowledge in the medical knowledge graph. The medical information learning device 4 is a computer that trains machine learning models used for estimating medical judgment information. The medical information display device 5 is a computer that extracts and displays desired medical knowledge from the medical knowledge graph.

図2は、医療知識グラフ20の概念図である。医療知識グラフ20は、医療知識と複数の患者の診療情報とを融合したグラフである。診療情報は、ある患者に対する診療により生成された情報である。診療情報は、診療事象に関する情報(以下、診療事象情報と呼ぶ)と疾患に関する情報(以下、疾患情報と呼ぶ)とに分類される。診療事象は、診療に関する具体的な事柄である。診療事象の種類は、例えば、症状、所見、治療及び反応の4種のカテゴリに分けられる。症状は、疾患により生じる心身の変化である。具体的には、症状に関する診療事象の種類としては、例えば、むくみや動機、息切れ等がある。所見は、症状に対する医師の判断である。所見は、更に身体所見のカテゴリと検査所見のカテゴリとに分けられてもよい。治療は、症状を治す又は軽快するための医療行為である。治療に関する診療事象の種類としては、例えば、強心薬の投与、CRT埋め込み手術等がある。反応は、治療に対応する患者の心身の反応である。反応は、更に治療反応のカテゴリと副作用のカテゴリとに分けられてもよい。反応に関する診療事象の種類としては、例えば、利尿剤の投与に対して、40mL/h以上の利尿ありや電解質異常あり等がある。疾患情報は、当該患者が患っていると診断された疾患に関する名称又は記号に関する情報である。 Figure 2 is a conceptual diagram of the medical knowledge graph 20. The medical knowledge graph 20 is a graph that integrates medical knowledge with the medical information of multiple patients. Medical information is information generated through the medical treatment of a particular patient. Medical information is classified into information related to medical events (hereinafter referred to as medical event information) and information related to diseases (hereinafter referred to as disease information). Medical events are specific matters related to medical treatment. The types of medical events can be divided into four categories, for example: symptoms, findings, treatment, and response. Symptoms are physical and mental changes caused by a disease. Specifically, types of medical events related to symptoms include, for example, edema, palpitations, and shortness of breath. Findings are the doctor's judgment regarding the symptoms. Findings may be further divided into categories of physical findings and laboratory findings. Treatment is a medical act to cure or alleviate symptoms. Types of medical events related to treatment include, for example, administration of cardiac stimulants and CRT implantation surgery. Responses are the physical and mental reactions of the patient to the treatment. The responses may be further divided into categories of therapeutic responses and side effects. Examples of clinical events related to responses include, for instance, diuresis exceeding 40 mL/h or electrolyte abnormalities in response to diuretic administration. Disease information refers to information regarding the name or symbol of the disease diagnosed in the patient.

診療情報は、病院情報システム(HIS:Hospital Information System)や放射線情報システム(RIS:Radiology Information System)、PACS(Picture Archiving and Communication System)等の種々の病院情報システムにより収集される。診療情報に含まれる各診療事象情報及び疾患情報は当該情報の発生日に関連付けられている。 Medical information is collected through various hospital information systems, including the Hospital Information System (HIS), the Radiology Information System (RIS), and the Picture Archiving and Communication System (PACS). Each medical event and disease information included in the medical information is associated with the date of occurrence of that information.

図2に示すように、医療知識グラフ20は、複数のノード21と複数のエッジ22とにより構築されるグラフである。ノード21は診療事象に対応する。エッジ22はノード21間の関係性を示す。すなわち、エッジ22は、接続されるノード21に対応する診療事象間の関係性を示している。診療事象間の関係性とは、診療事象間の因果関係や相関関係を意味する。因果関係は、診療事象間に存在する原因と結果の関係を意味し、相関関係は、因果関係のない関係性を意味する。すなわち、因果関係を表すエッジ22は有向であり、相関関係を表すエッジ22は無向である。エッジ22は、異なるカテゴリに属する診療事象間を結ぶことも可能である。医療知識グラフ20に用いる診療事象は、診療情報保管装置1に保管されている診療情報から、医療知識や医療オントロジ等に基づいて取捨選択される。ある診療事象と他の診療事象との関係性が医療知識や医療オントロジ等に基づいて解析され、関係性が認められた場合、当該2つの診療事象に対応する2つのノード21間がエッジ22で結ばれる。 As shown in Figure 2, the medical knowledge graph 20 is a graph constructed from multiple nodes 21 and multiple edges 22. Each node 21 corresponds to a medical event. The edges 22 indicate the relationships between the nodes 21. That is, the edges 22 indicate the relationships between the medical events corresponding to the connected nodes 21. The relationships between medical events refer to causal relationships and correlations. Causal relationships refer to cause-and-effect relationships between medical events, while correlations refer to relationships without causality. That is, edges 22 representing causal relationships are directed, and edges 22 representing correlations are undirected. Edges 22 can also connect medical events belonging to different categories. The medical events used in the medical knowledge graph 20 are selected from the medical information stored in the medical information storage device 1 based on medical knowledge, medical ontology, etc. The relationship between one medical event and another is analyzed based on medical knowledge, medical ontology, etc., and if a relationship is recognized, the two nodes 21 corresponding to those two medical events are connected by an edge 22.

同一の疾患であっても、診療事象間の関係性の有無又は強弱は個々の患者の個別の事情に応じて異なる。患者の個別の事情を考慮せずに当該患者の疾患を推定しても必ずしも適切な結果を得ることはできない。 Even within the same disease, the presence or strength of relationships between medical events varies depending on the individual circumstances of each patient. Estimating a patient's disease without considering their individual circumstances does not necessarily yield accurate results.

医療知識グラフ20は、疾患という診療事象に対応するノードを有しない。対象患者に生じた症状、所見、治療及び反応の一連の診療事象の集合から、ある特定の疾患が抽出される。すなわち、医療知識グラフ20は、個々の疾患を、症状、所見、治療及び反応の一連の診療事象の関係性の連鎖で表現する。医療知識グラフ20は、症状、所見、治療及び反応の一連の診療事象の関係性の連鎖を記述する、疾患概念を表すグラフであるともいえる。医用情報システム100は、患者の個別事情というコンテクスト(文脈)に適応した医療知識グラフ(患者グラフ)を構築して、精度良く疾患推定等の医学的判断を行う。 The medical knowledge graph 20 does not have nodes corresponding to clinical events such as diseases. A specific disease is extracted from a set of clinical events—symptoms, findings, treatment, and response—that occurred in the target patient. In other words, the medical knowledge graph 20 represents individual diseases as a chain of relationships between a series of clinical events: symptoms, findings, treatment, and response. The medical knowledge graph 20 can also be described as a graph representing a disease concept, describing a chain of relationships between a series of clinical events: symptoms, findings, treatment, and response. The medical information system 100 constructs a medical knowledge graph (patient graph) adapted to the context of the patient's individual circumstances to perform accurate medical judgments, such as disease estimation.

図3は、本実施形態に係る医用情報処理装置3の構成例を示す図である。図3に示すように、医用情報処理装置3は、処理回路31、メモリ32、入力インタフェース33、通信インタフェース34及びディスプレイ35を有する。 Figure 3 shows an example configuration of the medical information processing device 3 according to this embodiment. As shown in Figure 3, the medical information processing device 3 includes a processing circuit 31, a memory 32, an input interface 33, a communication interface 34, and a display 35.

処理回路31は、CPU(Central Processing Unit)及びGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサを有する。処理回路31は、医学的判断情報を推定及び提示するため医用情報処理プログラムを実行することにより、取得機能311、写像機能312、推定機能313、可視化グラフ生成機能314、蓄積機能315及び表示制御機能316等を実現する。なお、各機能311~316は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能311~316を実現するものとしても構わない。また、機能311~316は、それぞれ、医用情報処理プログラムを構成するモジュール化されたプログラムであってもよいし、個別のプログラムであってもよい。これらプログラムはメモリ32に記憶される。 The processing circuit 31 includes processors such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit). The processing circuit 31 executes a medical information processing program to estimate and present medical judgment information, thereby realizing functions such as acquisition (311), mapping (312), estimation (313), visualization graph generation (314), storage (315), and display control (316). Note that each of the functions 311-316 is not limited to being realized by a single processing circuit. Multiple independent processors may be combined to form a processing circuit, and each processor may execute a program to realize each of the functions 311-316. Furthermore, each of the functions 311-316 may be a modularized program constituting the medical information processing program, or it may be an individual program. These programs are stored in memory 32.

取得機能311の実現により、処理回路31は、種々の情報を取得する。例えば、処理回路31は、対象患者の診療事象に関する診療情報である診療事象情報を、診療情報保管装置1から取得する。また、処理回路31は、医療知識グラフを医療知識グラフ保管装置2から取得する。 By implementing the acquisition function 311, the processing circuit 31 acquires various types of information. For example, the processing circuit 31 acquires medical event information, which is medical information related to the medical events of the target patient, from the medical information storage device 1. The processing circuit 31 also acquires a medical knowledge graph from the medical knowledge graph storage device 2.

写像機能312の実現により、処理回路31は、診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する医療知識グラフに、対象患者の診療事象情報を写像した対象患者に関する患者グラフを生成する。 By implementing the mapping function 312, the processing circuit 31 generates a patient graph for the target patient, which maps the patient's medical event information onto a medical knowledge graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes.

推定機能313の実現により、処理回路31は、対象患者に関する患者グラフに基づいて対象患者に対する医学的判断情報を推定する。医学的判断情報は、疾患分類情報、予後予測情報及び重症度分類情報のうちの少なくとも1つの医学的判断に関する情報である。 By implementing the estimation function 313, the processing circuit 31 estimates medical judgment information for the target patient based on the patient graph. The medical judgment information is information related to at least one of the following medical judgments: disease classification information, prognosis prediction information, and severity classification information.

可視化グラフ生成機能314の実現により、処理回路31は、医療知識グラフと対象患者の診療情報とに基づいて対象患者に関する表示用の患者グラフ(以下、可視化グラフと呼ぶ)を生成する。 By implementing the visualization graph generation function 314, the processing circuit 31 generates a patient graph for display (hereinafter referred to as the visualization graph) for the target patient based on the medical knowledge graph and the patient's medical information.

蓄積機能315の実現により、処理回路31は、医療知識グラフに、対象患者に関する個別事情情報を蓄積する。個別事情情報については後述する。 By implementing the storage function 315, the processing circuit 31 stores individual patient information in the medical knowledge graph. Individual patient information will be described later.

表示制御機能316の実現により、処理回路31は、種々の情報をディスプレイ35に表示する。例えば、処理回路31は、対象患者に対する医学的判断情報や対象患者の可視化グラフを表示する。 The display control function 316 enables the processing circuit 31 to display various information on the display 35. For example, the processing circuit 31 displays medical judgment information for the target patient and visualization graphs of the target patient.

メモリ32は、種々の情報を記憶するROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ32は、上記記憶装置以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ32は、医用情報処理装置3にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。例えば、メモリ32は、取得機能311により取得された医療知識グラフを記憶する。 Memory 32 is a storage device such as ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or integrated circuit memory that stores various types of information. Memory 32 may also be a drive device that reads and writes various types of information to portable storage media such as CDs (Compact Discs), DVDs (Digital Versatile Discs), or flash memory, or to semiconductor memory elements. Furthermore, memory 32 may be located in another computer connected to the medical information processing device 3 via a network. For example, memory 32 stores medical knowledge graphs acquired by the acquisition function 311.

入力インタフェース33は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路31に出力する。具体的には、入力インタフェース33は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。入力インタフェース33は、当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路31へ出力する。また、入力インタフェース33に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でも良い。 The input interface 33 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs them to the processing circuit 31. Specifically, the input interface 33 is connected to input devices such as a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touchpad, and touch panel display. The input interface 33 outputs electrical signals corresponding to the input operations to the input device to the processing circuit 31. Furthermore, the input device connected to the input interface 33 may also be an input device located on another computer connected via a network or the like.

通信インタフェース34は、医用情報システム100に含まれる診療情報保管装置1、医療知識グラフ保管装置2、医用情報学習装置4及び医用情報表示装置5等の他のコンピュータとの間で種々の情報を送受信するためのインタフェースである。 The communication interface 34 is an interface for sending and receiving various types of information between the medical information system 100 and other computers, such as the medical information storage device 1, the medical knowledge graph storage device 2, the medical information learning device 4, and the medical information display device 5.

ディスプレイ35は、処理回路31の表示制御機能316に従い種々の情報を表示する。ディスプレイ35としては、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、ディスプレイ35の代わり又はディスプレイ35と併用して、プロジェクタが設けられてもよい。 The display 35 displays various information according to the display control function 316 of the processing circuit 31. As the display 35, for example, a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT) display, an organic electroluminescent display (OLED), a plasma display, or any other suitable display can be used. Furthermore, a projector may be provided instead of or in conjunction with the display 35.

次に、医用情報処理プログラムに従い処理回路31により実行される医用情報処理について説明する。以下の実施例において医学的判断情報は疾患分類情報であるとする。 Next, we will describe the medical information processing performed by the processing circuit 31 according to the medical information processing program. In the following embodiment, the medical judgment information is assumed to be disease classification information.

図4は、医用情報処理の流れを示す図である。図4に示すように、処理回路31は、取得機能311の実現により、対象患者の診療事象情報と医療知識グラフとを取得する(ステップSA1)。医療知識グラフは、医療知識グラフ保管装置2から取得される。診療事象情報は、診療事象の種類と当該診療事象に対する対象患者の該当の程度を示す値との組合せを有する情報である。該当の程度は、該当又は非該当の2値が典型的であるが、該当の程度を示す3以上の離散値又は連続値により定義されてもよい。以下の実施形態において、ステップSA1において取得される診療事象情報における該当の程度は2値で表されるものとする。診療事象情報は、例えば、以下のように取得される。 Figure 4 shows the flow of medical information processing. As shown in Figure 4, the processing circuit 31 acquires the patient's medical event information and medical knowledge graph by implementing the acquisition function 311 (step SA1). The medical knowledge graph is acquired from the medical knowledge graph storage device 2. The medical event information is information that has a combination of the type of medical event and a value indicating the degree to which the patient is relevant to that medical event. The degree of relevance is typically represented by two values, "relevant" or "not relevant," but it may also be defined by three or more discrete or continuous values indicating the degree of relevance. In the following embodiment, the degree of relevance in the medical event information acquired in step SA1 is represented by a binary value. The medical event information is acquired, for example, as follows:

まず、処理回路31は、診療情報保管装置1から、対象患者の診療情報の履歴を取得する。次に処理回路31は、診療情報の履歴から診療事象情報を取得する。例えば、処理回路31は、対象患者の診療情報の履歴に、医療知識グラフに登録された診療事象を検索キーとする文書検索等の情報処理を施し、医療知識グラフに登録された診療事象が診療情報の履歴に含まれているか否かを判定する。そして処理回路31は、診療事象毎に、履歴に含まれている事を示す値、すなわち、該当である旨を示す値「1」、又は履歴に含まれていない事を示す値、すなわち、非該当である旨を示す値「0」を割り当てた診療事象情報を生成する。なお、診療事象情報が診療情報保管装置1に保管されており、ステップSA1において診療情報保管装置1から診療事象情報が取得されてもよい。なお、ステップSA1において、疾患分類情報の推定にあたり考慮すべき期間に該当する期間の診療事象情報が取得される。また、ステップSA1において取得される診療事象情報には全てのカテゴリの診療事象情報が含まれていなくてもよく、一部のカテゴリの診療事象情報が含まれなくてもよい。 First, the processing circuit 31 obtains the patient's medical information history from the medical information storage device 1. Next, the processing circuit 31 obtains medical event information from the medical information history. For example, the processing circuit 31 performs information processing, such as document retrieval using medical events registered in the medical knowledge graph as search keys, on the patient's medical information history to determine whether the medical events registered in the medical knowledge graph are included in the medical information history. Then, the processing circuit 31 generates medical event information, assigning a value to each medical event indicating its inclusion in the history (i.e., a value of "1" indicating it is relevant) or a value indicating it is not relevant (i.e., a value of "0" indicating it is not relevant). Note that the medical event information may be stored in the medical information storage device 1, and the medical event information may be obtained from the medical information storage device 1 in step SA1. Note that in step SA1, medical event information for the period corresponding to the period to be considered when estimating disease classification information is obtained. Furthermore, the medical event information obtained in step SA1 does not necessarily include medical event information for all categories, nor does it necessarily omit medical event information for some categories.

ステップSA1が行われると、処理回路31は、写像機能312の実現により、ステップSA1において取得した診療事象情報を医療知識グラフに写像して対象患者の患者グラフを生成する(ステップSA2)。 Once step SA1 is performed, the processing circuit 31, by implementing the mapping function 312, maps the medical event information acquired in step SA1 onto a medical knowledge graph to generate a patient graph for the target patient (step SA2).

図5は、ステップSA2に係る写像処理の一例を示す図である。図5に示すように、診療事象情報は、診療事象各々に対する該当又は非該当を示す情報を含む。診療事象情報11において該当又は非該当が示される診療事象は、医療知識グラフを構築する各ノードに対応する。対象患者に当該診療事象が発生した場合、「該当」である旨を示す値「1」が割り当てられ、対象患者に当該診療事象が発生していない場合、「非該当」である旨を示す値「0」が割り当てられる。例えば、診療事象「心拡大」は該当「1」、診療事象「浮腫」は該当「1」、診療事象「動悸」は非該当「0」のような形式で診療事象情報11が与えられている。 Figure 5 shows an example of the mapping process related to step SA2. As shown in Figure 5, the medical event information includes information indicating whether each medical event is applicable or not. The medical events indicated as applicable or not in the medical event information 11 correspond to each node that constructs the medical knowledge graph. If the medical event occurs in the target patient, a value of "1" is assigned to indicate "applicable," and if the medical event does not occur in the target patient, a value of "0" is assigned to indicate "not applicable." For example, the medical event information 11 is given in the format that "cardiac dilation" is applicable ("1"), "edema" is applicable ("1"), and "palpitations" is not applicable ("0").

上記の通り、医療知識グラフ20Aは、複数のノード21とノード21間を結ぶエッジ22とにより構成される。ノード21とエッジ22とはグラフ構成物とも呼ばれる。ノード21は、予め定義された診療事象に対応している。診療事象は、症状、所見、治療及び反応の4カテゴリに分類され、各ノード21には、具体的な診療事象が割り当てられている。エッジ22は、診療事象間の関係性を表している。ある2つの診療事象が関連している場合、当該2つの診療事象に対応する2つのノード21がエッジ22で結ばれ、ある2つの診療事象が関連していない場合、当該2つの診療事象に対応する2つのノード21がエッジ22で結ばれないこととなる。 As described above, the medical knowledge graph 20A is composed of multiple nodes 21 and edges 22 connecting the nodes 21. Nodes 21 and edges 22 are also called graph components. Each node 21 corresponds to a predefined medical event. Medical events are classified into four categories: symptoms, findings, treatment, and response, and each node 21 is assigned a specific medical event. The edges 22 represent the relationships between medical events. If two medical events are related, the two nodes 21 corresponding to those two medical events are connected by an edge 22. If two medical events are not related, the two nodes 21 corresponding to those two medical events are not connected by an edge 22.

エッジ22は、下記(1)式に示す隣接行列Aで記述することが可能である。横列及び縦列は各ノード21に対応する。例えば、横列番号「1」及び縦列番号「0」の行列要素は「0」であるので、1番目のノードと2番目のノードとを結ぶエッジが存在することを示している。横列番号及び縦列番号が等しい対角要素は、同一ノード間のエッジを表しているため、「0」が割り当てられる。 Edge 22 can be described by the adjacency matrix A shown in equation (1) below. Each row and column corresponds to each node 21. For example, the matrix element at row number "1" and column number "0" is "0," indicating the existence of an edge connecting the first and second nodes. Diagonal elements with equal row and column numbers represent edges between identical nodes and are therefore assigned "0."

本実施例では、エッジを隣接行列で表現しているが、これに限定されず、隣接リストやノード間の類似度をエッジの強さとして表すカーネル行列(ガウシアンカーネル、線形カーネル)等の他の表現形式で表現してもよい。また、本実施例に係る医療知識グラフは、エッジの矢印の向きが存在しない、すなわち、診療事象間の因果関係が存在しない無向グラフであるとしているが、エッジの矢印の向きが存在する、すなわち、診療事象間の因果関係が存在する有向グラフでもよい。 In this embodiment, edges are represented by an adjacency matrix, but the representation is not limited to this. Other representations, such as adjacency lists or kernel matrices (Gaussian kernels, linear kernels) that represent the similarity between nodes as edge strength, may also be used. Furthermore, while the medical knowledge graph in this embodiment is assumed to be an undirected graph where edge arrows do not have a direction, i.e., where causal relationships between medical events do not exist, it may also be a directed graph where edge arrows do have a direction, i.e., where causal relationships between medical events exist.

図5に示すように、処理回路31は、医療知識グラフ20Aに診療事象情報11を写像して患者グラフ20Bを生成する。具体的には、各ノードには特徴量(以下、グラフ特徴量)が割り当てられている。グラフ特徴量は、例えば、当該ノードに対応する診療事象の該当又は非該当の2値を有する。例えば、図5に示すように、診療事象「胸水」は該当「1」であるので、診療事象「胸水」に対応するノードのグラフ特徴量に「1」が割り当てられる。診療事象「失神」は非該当「0」であるので、診療事象「失神」に対応するノードのグラフ特徴量に「0」が割り当てられる。図5においては、患者グラフ20Bに含まれるノード21のうちグラフ特徴量「1」が割り当てられたノードが色つきの丸で表され、特徴量「0」が割り当てられたノードが白抜きの丸で表されている。 As shown in Figure 5, the processing circuit 31 maps the medical event information 11 onto the medical knowledge graph 20A to generate the patient graph 20B. Specifically, each node is assigned a feature (hereinafter referred to as a graph feature). A graph feature has a binary value, for example, indicating whether the corresponding medical event is applicable or not. For example, as shown in Figure 5, the medical event "pleural effusion" is applicable ("1"), so the graph feature of the node corresponding to the medical event "pleural effusion" is assigned "1". The medical event "syncope" is not applicable ("0"), so the graph feature of the node corresponding to the medical event "syncope" is assigned "0". In Figure 5, among the nodes 21 included in the patient graph 20B, nodes assigned a graph feature "1" are represented by colored circles, and nodes assigned a feature "0" are represented by white circles.

各ノードのグラフ特徴量Xは、下記(2)式に示すように、行列表記することが可能である。グラフ特徴量Xの縦列の各要素は各ノードに対応している。各要素に該当「1」又は非該当「0」等の値が割り当てられる。なお、上記の通り、グラフ特徴量Xの値は2値に限定されない。グラフ特徴量Xは、診療事象情報11の行列表記と言うことも可能である。 The graph feature X of each node can be represented as a matrix, as shown in equation (2) below. Each element in the column of the graph feature X corresponds to a node. Each element is assigned a value such as "1" (applicable) or "0" (inapplicable). As mentioned above, the values of the graph feature X are not limited to binary values. The graph feature X can also be referred to as the matrix representation of the medical event information 11.

なお、後述するように、グラフ特徴量は、診療事象の該当又は非該当に限定されず、診療事象の発生回数や発生順序、発生程度等を示す値を含んでもよい。 Furthermore, as will be discussed later, graph features are not limited to whether a medical event is applicable or not; they may also include values indicating the number of occurrences, order of occurrence, and severity of occurrence of medical events.

上記の実施例において医療知識グラフは、複数の患者において共通であることを前提としたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、医療知識グラフ保管装置2には、エッジのノードに対する接続関係の異なる、すなわち、隣接行列に含まれる各要素の数値の組合せの異なる複数の医療知識グラフが保管されていてもよい。この場合、処理回路31は、複数の医療知識グラフから、対象患者に使用する医療知識グラフを選択する。医療知識グラフの選択は、ユーザによる入力インタフェース33を介した手動的な選択により行われてもよいし、任意のアルゴリズムに従い自動的に選択されてもよい。 In the above embodiment, it was assumed that the medical knowledge graph was common to multiple patients, but this embodiment is not limited to this. For example, the medical knowledge graph storage device 2 may store multiple medical knowledge graphs with different connection relationships to edge nodes, that is, with different combinations of numerical values for each element included in the adjacency matrix. In this case, the processing circuit 31 selects the medical knowledge graph to be used for the target patient from the multiple medical knowledge graphs. The selection of the medical knowledge graph may be performed manually by the user via the input interface 33, or it may be selected automatically according to an arbitrary algorithm.

ステップSA2が行われると、処理回路31は、推定機能313の実現により、ステップSA2において生成された患者グラフと学習済みモデルとに基づいて疾患分類情報を推定する(ステップSA3)。学習済みモデルは、医用情報学習装置4により学習パラメータが訓練された機械学習モデルである。学習パラメータは、重みやバイアス等の訓練可能なパラメータである。 When step SA2 is performed, the processing circuit 31, by implementing the estimation function 313, estimates disease classification information based on the patient graph generated in step SA2 and the trained model (step SA3). The trained model is a machine learning model whose learning parameters have been trained by the medical information learning device 4. The learning parameters are trainable parameters such as weights and biases.

図6は、ステップSA3に係る推定処理の一例を示す図である。図6に示すように、処理回路31は、患者グラフ20Bを学習済みモデル60に適用して疾患分類情報71を推定する。学習済みモデル60は、患者グラフ20Bを入力して疾患分類情報71を出力するように学習パラメータが訓練された機械学習モデルである。 Figure 6 shows an example of the estimation process related to step SA3. As shown in Figure 6, the processing circuit 31 applies the patient graph 20B to the trained model 60 to estimate disease classification information 71. The trained model 60 is a machine learning model whose learning parameters have been trained to take the patient graph 20B as input and output disease classification information 71.

図6に示すように、学習済みモデル60は、グラフ畳込み層61、読出し層62及び線形結合層63を有する。グラフ畳込み層61は、畳み込み前の患者グラフ20Bを入力して畳み込み後の患者グラフ20Cを出力するグラフ畳み込みネットワーク(GCN:Graph Convolutional Network)である。グラフ畳み込み層61は、各ノードに畳み込み処理を実行する。具体的には、グラフ畳み込み層61は、処理対象ノードの畳み込み前のグラフ特徴量と、処理対象ノードにエッジを介して接続するノード(以下、隣接ノードと呼ぶ)のグラフ特徴量と、処理対象ノードと隣接ノードとを結ぶエッジに対する重みとに基づいて、畳み込み演算を行い、処理対象ノードの畳み込み後のグラフ特徴量を算出する。エッジに対する重みは、グラフ畳み込み層61の重み行列に含まれる重みパラメータである。以下、エッジに対する重みをGCN重みと呼ぶことにする。 As shown in Figure 6, the trained model 60 has a graph convolutional layer 61, a readout layer 62, and a linear combination layer 63. The graph convolutional layer 61 is a graph convolutional network (GCN) that takes a patient graph 20B before convolution as input and outputs a patient graph 20C after convolution. The graph convolutional layer 61 performs convolution on each node. Specifically, the graph convolutional layer 61 performs a convolution operation based on the graph features of the target node before convolution, the graph features of nodes connected to the target node via edges (hereinafter referred to as adjacent nodes), and the weights for the edges connecting the target node and adjacent nodes, calculating the graph features of the target node after convolution. The weights for the edges are weight parameters included in the weight matrix of the graph convolutional layer 61. Hereafter, the weights for the edges will be referred to as GCN weights.

処理対象ノードの畳み込み後のグラフ特徴量X´は、下記(3)式の通り、処理対象ノードの畳み込み前のグラフ特徴量Xと、隣接行列Aと、GCN重みWとに基づく関数Convとして表記可能である。GCN重みWは、医用情報学習装置4により訓練される学習パラメータである。グラフ畳込み層61の層数は1以上の何層でも構わない。後述するように、グラフ畳み込み層61は、診療事象カテゴリ毎、因果の方向毎、因果・相関の強さ毎にフィルタが分かれてもよい。層数だけ(3)式等に示す畳み込み処理が繰り返される。畳み込み前の患者グラフ20Bに含まれる各ノードについて上記の畳み込み演算を実行することにより、畳み込み後の患者グラフ20Cが生成される。なお、Iは単位行列であり、Λはグラフの次数行列である。 The graph feature vector X' of the target node after convolution can be expressed as a function Conv based on the graph feature vector X of the target node before convolution, the adjacency matrix A, and the GCN weights W C, as shown in equation (3) below. The GCN weights W C are learning parameters trained by the medical information learning device 4. The graph convolution layer 61 can have one or more layers. As will be described later, the graph convolution layer 61 may be divided into filters for each medical event category, each causal direction, and each causal/correlation strength. The convolution process shown in equation (3), etc., is repeated for the number of layers. By performing the above convolution operation on each node included in the patient graph 20B before convolution, the patient graph 20C after convolution is generated. Note that I is the identity matrix and Λ is the order matrix of the graph.

図6に示すように、畳み込み後のグラフ特徴量X´は、畳み込み演算の結果、値「1」又は値「0」の2値ではなく、「0.2」や「0.4」等の、該当の程度を表す連続値を有することとなる。 As shown in Figure 6, the graph feature X' after convolution, as a result of the convolution operation, will not have a binary value of "1" or "0," but rather a continuous value representing the degree, such as "0.2" or "0.4."

読出し層62は、畳み込み後の患者グラフ20Cを特徴ベクトル20Dに変換するネットワーク層である。特徴ベクトル20Dは、畳み込み後の患者グラフ20Cに含まれるノードの個数と同数の次元数を有する1個の列ベクトルである。すなわち、読出し層62は、畳み込み後の患者グラフ20Cに含まれる各ノードのグラフ特徴量を読み出して特徴ベクトル20Dに変換する。 The readout layer 62 is a network layer that converts the convolutional patient graph 20C into a feature vector 20D. The feature vector 20D is a single column vector with the same number of dimensions as the number of nodes in the convolutional patient graph 20C. That is, the readout layer 62 reads the graph features of each node in the convolutional patient graph 20C and converts them into the feature vector 20D.

線形結合層63は、特徴ベクトル20Dを疾患分類情報71に変換するネットワーク層である。線形結合層63は、多層パーセプトロン(MLP:Multilayer Perceptron)とも呼ばれる。線形結合層63は、クラス分類タスク又は回帰タスクを行う。クラス分類タスクは、該当の疾患の有無を判別する2クラス分類でもよいし、複数の疾患候補の中から1つの疾患を特定する多クラス分類でもよい。同じデータセットに対して複数のラベルを許容するマルチラベル分類でもよい。回帰タスクは、該当の1又は複数の疾患各々に該当する確率を示す数値を出力する。 The linearly connected layer 63 is a network layer that converts feature vectors 20D into disease classification information 71. The linearly connected layer 63 is also called a multilayer perceptron (MLP). The linearly connected layer 63 performs a classification task or a regression task. The classification task may be a two-class classification that determines the presence or absence of the relevant disease, or a multi-class classification that identifies one disease from multiple disease candidates. It may also be a multi-label classification that allows multiple labels for the same dataset. The regression task outputs a numerical value indicating the probability of each of the relevant one or more diseases being present.

本実施例において線形結合層63は、特徴ベクトル20Dを、複数の疾患にそれぞれ対応する複数のクラスに分類する多クラス分類を実行する分類器を有する。多クラス分類においては、特徴ベクトル20Dが各疾患(クラス)に属する確率を出力するソフトマックス関数の演算が実行される。この各疾患に属する確率が疾患分類情報71として出力される。例えば、図6に示すように、疾患「心不全」に該当している確率、疾患「腎不全」に該当している確率、疾患「COPD」に該当している確率等が疾患分類情報71として出力される。この場合、疾患分類情報71は、下記(4)式の通り、行列表記Yで表すことが可能である。 In this embodiment, the linear coupling layer 63 has a classifier that performs multi-class classification, classifying the feature vector 20D into multiple classes corresponding to multiple diseases. In multi-class classification, a softmax function is calculated, outputting the probability that the feature vector 20D belongs to each disease (class). This probability of belonging to each disease is output as disease classification information 71. For example, as shown in Figure 6, the probability of belonging to the disease "heart failure," the probability of belonging to the disease "renal failure," the probability of belonging to the disease "COPD," etc., are output as disease classification information 71. In this case, the disease classification information 71 can be represented in matrix notation Y, as shown in equation (4) below.

疾患分類情報71のうちの各疾患の該当確率Yは、下記(5)式に示すように、畳み込み後のグラフ特徴量X´と疾患重みWとに基づいて算出される。疾患重みWは、医用情報学習装置4により訓練される学習パラメータである。疾患重みWは、特徴ベクトル20Dの各要素(ノード)について疾患クラス毎に設定される。すなわち、疾患重みWは、各ノードの当該疾患に対する影響度を表すパラメータであると言うこともできる。各疾患の該当確率Yは、グラフ特徴量X´の疾患重みWによる重み付け加算演算Linearに活性化関数σを適用することにより得られる。活性化関数σは、上記の通りソフトマックス関数等により実現される。 The probability Y of each disease among the disease classification information 71 is calculated based on the convolutional graph feature X' and disease weight W L , as shown in equation (5) below. The disease weight W L is a learning parameter trained by the medical information learning device 4. The disease weight W L is set for each disease class for each element (node) of the feature vector 20D. In other words, the disease weight W L can also be said to be a parameter that represents the degree of influence of each node on the disease in question. The probability Y of each disease is obtained by applying the activation function σ to the weighted addition operation Linear of the graph feature X' by the disease weight W L. The activation function σ is realized by the softmax function or the like, as described above.

ステップSA3が行われると、処理回路31は、表示制御機能316の実現により、ステップSA3において推定された疾患分類情報を表示する(ステップSA4)。ステップSA4において処理回路31は、疾患分類情報を所定のレイアウトの表示画面で表示する。 When step SA3 is performed, the processing circuit 31 displays the disease classification information estimated in step SA3 (step SA4) by implementing the display control function 316. In step SA4, the processing circuit 31 displays the disease classification information on a display screen with a predetermined layout.

図7は、疾患分類情報の表示画面I1の一例を示す図である。図7に示すように、表示画面I1は、疾患分類情報の表示欄I11、患者の選択欄I12、疾患の選択欄I13、診療事象カテゴリの選択欄I14及び患者グラフの表示欄I15を有する。疾患分類情報の表示欄I11にはステップSA3において推定された疾患分類情報が表示される。患者の選択欄I12には対象患者の識別子(以下、患者識別子と呼ぶ)が表示される。患者識別子は、患者IDや患者名等が用いられる。選択欄I12に表示された患者識別子は入力インタフェース33等を介して操作者により選択可能である。選択された患者識別子に対応する情報が表示画面I1に表示される。 Figure 7 shows an example of the disease classification information display screen I1. As shown in Figure 7, the display screen I1 has a disease classification information display field I11, a patient selection field I12, a disease selection field I13, a medical event category selection field I14, and a patient graph display field I15. The disease classification information estimated in step SA3 is displayed in the disease classification information display field I11. The patient selection field I12 displays the identifier of the target patient (hereinafter referred to as the patient identifier). The patient identifier can be the patient ID or patient name, etc. The patient identifier displayed in the selection field I12 can be selected by the operator via the input interface 33, etc. Information corresponding to the selected patient identifier is displayed on the display screen I1.

疾患の選択欄I13には、対象疾患の識別子(以下、疾患識別子と呼ぶ)が表示される。疾患識別子は、疾患の名称や記号等が用いられる。選択欄I13に表示された疾患識別子は入力インタフェース33等を介して操作者により選択可能である。選択された疾患識別子に対応する該当確率が表示欄I11に表示される。 The disease selection field I13 displays the identifier of the target disease (hereinafter referred to as the disease identifier). The disease identifier may be the name or symbol of the disease. The disease identifier displayed in selection field I13 can be selected by the operator via the input interface 33, etc. The probability of the selected disease identifier being present is displayed in display field I11.

診療事象カテゴリの選択欄I14には、表示対象の診療事象カテゴリの一覧が表示される。表示される診療事象カテゴリは、当該診療事象カテゴリの名称や記号でもよいし、当該診療事象カテゴリに関する患者グラフの模擬画像や縮小画像でもよい。 The selection field I14 for the medical event category displays a list of the medical event categories to be displayed. The displayed medical event category may be its name or symbol, or it may be a simulated or reduced image of a patient graph related to that medical event category.

患者グラフの表示欄I15には、畳み込み処理前の患者グラフ又は畳み込み処理後の患者グラフに基づく可視化グラフ81が表示される。以下、可視化グラフ生成機能314による可視化グラフ81の生成と表示制御機能316による可視化グラフ81の表示とについて詳細に説明する。なお、畳み込み処理前の患者グラフと畳み込み処理後の患者グラフとを特に区別しないときは単に患者グラフと呼ぶことにする。 The display area I15 of the patient graph displays a visualization graph 81 based on either the patient graph before or after convolution. The generation of the visualization graph 81 by the visualization graph generation function 314 and the display of the visualization graph 81 by the display control function 316 will be explained in detail below. When no particular distinction is made between the patient graph before and after convolution, they will simply be referred to as the patient graph.

まず、処理回路31は、選択欄I14において選択された診療事象カテゴリを特定する。選択欄I14において診療事象カテゴリが選択されていない場合又は可視化グラフ81を初期的に表示する場合、選択された診療事象カテゴリとして全ての診療事象カテゴリを特定する。次に、処理回路31は、特定された診療事象カテゴリに属するノード及び当該ノード間を結ぶエッジからなるグラフ(以下、部分患者グラフと呼ぶ)を、患者グラフから抽出する。例えば、図7においては、選択欄I14において症状カテゴリが選択されているので、症状カテゴリに属するノード及び当該ノード間を結ぶエッジからなる部分患者グラフが患者グラフから抽出される。 First, the processing circuit 31 identifies the medical event category selected in the selection field I14. If no medical event category is selected in the selection field I14, or if the visualization graph 81 is initially displayed, all medical event categories are identified as the selected medical event category. Next, the processing circuit 31 extracts a graph (hereinafter referred to as a partial patient graph) from the patient graph, consisting of nodes belonging to the identified medical event category and the edges connecting those nodes. For example, in Figure 7, since the symptom category is selected in the selection field I14, a partial patient graph consisting of nodes belonging to the symptom category and the edges connecting those nodes is extracted from the patient graph.

次に、処理回路31は、特定された診療事象カテゴリに属するノード各々について、患者特徴量と疾患影響度とを同時又は順次に決定する。患者特徴量は、各ノードに対する対象患者のグラフ特徴量をスカラー値化した情報である。グラフ特徴量がスカラー値である場合、患者特徴量は、当該スカラー値又は当該スカラー値を補正した値に決定される。グラフ特徴量がベクトルである場合、まず、グラフ特徴量ベクトルを当該ベクトルの要素値の統計値等のスカラー値に変換する。統計値としては、例えば、グラフ特徴量ベクトルの要素値の平均値や中間値、最大値、最小値、任意分位数等に設定されればよい。患者特徴量は、グラフ特徴量ベクトルに基づくスカラー値又は当該スカラー値を補正した値に決定される。スカラー値を得るため、グラフ特徴量ベクトルからスカラー値を算出する機械学習モデルが用いられてもよい。なお、患者特徴量は、畳み込み前のグラフ特徴量Xに基づいて決定されてもよい。 Next, the processing circuit 31 simultaneously or sequentially determines patient features and disease impact for each node belonging to the identified medical event category. Patient features are scalar values of the graph features of the target patient for each node. If the graph features are scalar values, the patient features are determined to be those scalar values or values corrected from those scalar values. If the graph features are vectors, first, the graph feature vector is converted into scalar values such as statistical values of the element values of the vector. These statistical values can be, for example, the mean, median, maximum, minimum, or arbitrary quantile of the element values of the graph feature vector. The patient features are determined to be scalar values based on the graph feature vector or values corrected from those scalar values. A machine learning model that calculates scalar values from graph feature vectors may be used to obtain scalar values. Note that patient features may also be determined based on the graph features X before convolution.

疾患影響度は、各ノードに対する対象疾患の影響度を数値化した情報である。疾患影響度は、各ノードの疾患重みWに基づいて決定される。疾患重みWは、上記の通り、特徴ベクトルの各要素(ノード)について疾患クラス毎に算出されている。線形結合層63が一層である場合、疾患影響度は、疾患重みWに一致する値又は疾患重みWに基づく値に決定される。線形結合層63が多層である場合、まず、各層の疾患重みWに基づいて各ノードの寄与率が算出される。例えば、線形結合層63に基づく大局的又は局所的な説明可能モデルを用いて説明のための寄与率を学習することにより当該寄与率が算出されればよい。疾患影響度は、当該寄与率に一致する値又は当該寄与率に基づく値に決定される。 The disease impact is numerical information that quantifies the degree of influence of the target disease on each node. The disease impact is determined based on the disease weight WL of each node. As described above, the disease weight WL is calculated for each disease class for each element (node) of the feature vector. If the linear connected layer 63 is a single layer, the disease impact is determined to a value that matches the disease weight WL or a value based on the disease weight WL . If the linear connected layer 63 is multi-layered, first, the contribution rate of each node is calculated based on the disease weight WL of each layer. For example, the contribution rate can be calculated by learning the contribution rate for explanation using a global or local explainable model based on the linear connected layer 63. The disease impact is determined to a value that matches the said contribution rate or a value based on the said contribution rate.

次に、処理回路31は、患者特徴量と疾患影響度とに基づいてノードの表示形態を決定する。表示形態の一例を以下に説明する。図7に示すように、患者特徴量に応じてノードの表示色が決定される。患者特徴量が大きくなるにつれて薄い赤色から濃い赤色になるように表示色が決定される。操作者に患者特徴量と表示色との視覚的関係を示す補助情報I16が表示される。疾患影響度に応じてノードの表示サイズが決定される。疾患影響度が大きくなるにつれて小さいサイズから大きいサイズになるように表示サイズが決定される。操作者に疾患への影響度と表示サイズとの視覚的関係を示す補助情報I17が表示される。 Next, the processing circuit 31 determines the display format of the node based on the patient characteristics and disease impact. An example of the display format is described below. As shown in Figure 7, the display color of the node is determined according to the patient characteristics. The display color changes from light red to dark red as the patient characteristics increase. Auxiliary information I16 is displayed to the operator, showing the visual relationship between the patient characteristics and the display color. The display size of the node is determined according to the disease impact. The display size changes from small to large as the disease impact increases. Auxiliary information I17 is displayed to the operator, showing the visual relationship between the disease impact and the display size.

そして、処理回路31は、表示欄I11に、対象疾患の疾患該当確率を表示すると共に、表示欄I15に、部分患者グラフを可視化した可視化グラフ81を表示する。可視化グラフ81は、選択欄I12において指定された対象患者、選択欄I13において選択された対象疾患、及び選択欄I14において選択された診療事象カテゴリに属する診療事象に関する部分患者グラフを表現している。例えば、図7においては、対象患者「0001」、対象疾患「心不全」及び診療事象カテゴリ「症状」に関する可視化グラフ81が表示されている。処理回路31は、可視化グラフ81に含まれるノード82を、患者グラフに含まれるノードに割り当てられた患者特徴量に応じた表示形態で表示する。また、処理回路31は、可視化グラフ81に含まれるノード82を、患者グラフに含まれるノードに割り当てられた疾患影響度に応じた表示形態で表示する。患者特徴量と疾患影響度とがノード82に可視化されている。関係性を有する両ノード82間には当該両ノード82間を結ぶエッジ83が描画されている。なお、各ノード82には、当該ノード82に対応する診療事象の名称や記号が付されるとよい。これにより、ノードの意味を把握することが可能になる。 The processing circuit 31 then displays the probability of disease occurrence for the target disease in the display area I11, and displays a visualization graph 81, which visualizes a partial patient graph, in the display area I15. The visualization graph 81 represents a partial patient graph relating to the target patient specified in the selection area I12, the target disease selected in the selection area I13, and the medical event belonging to the medical event category selected in the selection area I14. For example, in Figure 7, the visualization graph 81 relating to the target patient "0001", the target disease "heart failure", and the medical event category "symptoms" is displayed. The processing circuit 31 displays the nodes 82 included in the visualization graph 81 in a display format corresponding to the patient features assigned to the nodes included in the patient graph. The processing circuit 31 also displays the nodes 82 included in the visualization graph 81 in a display format corresponding to the disease impact assigned to the nodes included in the patient graph. The patient features and disease impact are visualized in the node 82. Edges 83 connecting the two related nodes 82 are drawn. Furthermore, each node 82 should be labeled with the name or symbol of the medical event corresponding to that node 82. This will make it possible to understand the meaning of each node.

可視化グラフは、対象患者に生じた一連の診療事象を、互いの関係性に従いエッジで連結したノードで表現する患者グラフを可視化した表示オブジェクトである。各ノードは、対象患者に固有の患者特徴量及び疾患影響度で強調されている。このような可視化グラフを観察することにより、ユーザは、如何なる診療事象が対象疾患の発症に関与したのかを視覚的に把握することが可能になる。例えば、ユーザは、対象疾患「心不全」に係る「症状」の診療事象及び当該診療事象間の関係性を把握することができ、且つ各診療事象の患者特徴量の程度及び疾患影響度の程度等を把握することができる。また、ユーザは、可視化グラフを観察することにより、疾患の本質的な特徴を把握することができる。また、疾患の機序理解が促進する。 A visualization graph is a display object that visualizes a patient graph, representing a series of medical events that occurred in a target patient using nodes connected by edges according to their relationships. Each node is highlighted with patient characteristics and disease impact specific to the target patient. By observing such a visualization graph, users can visually understand which medical events were involved in the onset of the target disease. For example, users can understand the medical events related to the "symptoms" of the target disease "heart failure" and the relationships between these medical events, as well as the degree of patient characteristics and disease impact of each medical event. Furthermore, by observing the visualization graph, users can grasp the essential characteristics of the disease and promote an understanding of the disease mechanism.

ユーザは、任意の時点において、選択欄I14において表示対象の診療事象カテゴリの変更を指示することが可能である。診療事象カテゴリの変更が指示された場合、処理回路31は、上記と同様の方法に従い、変更後の診療事象カテゴリに属する診療事象のノード及び当該ノード間を結ぶ部分患者グラフに基づく可視化グラフを再構築して表示する。選択欄I13において対象疾患の変更が指示された場合、処理回路31は、上記と同様の方法に従い、変更後の対象疾患の疾患重みWに基づいて疾患影響度を再計算し、当該疾患影響度に応じた表示形態でノード82を表示する。 The user can, at any time, instruct the selection field I14 to change the category of medical events to be displayed. If a change in the category of medical events is instructed, the processing circuit 31 reconstructs and displays a visualization graph based on the nodes of medical events belonging to the changed category and the partial patient graphs connecting those nodes, in the same manner as described above. If a change in the target disease is instructed in the selection field I13, the processing circuit 31 recalculates the disease impact based on the disease weight WL of the changed target disease, in the same manner as described above, and displays the node 82 in a display format corresponding to the disease impact.

ステップSA4が行われると処理回路31は、蓄積機能315の実現により、対象患者の個別事情情報を医療知識グラフに蓄積する(ステップSA5)。個別事情情報は、例えば、各ノードの畳み込み前のグラフ特徴量、畳み込み後のグラフ特徴量、疾患重み及び疾患影響度を含む。例えば、個別事情情報は、LUT(Look Up Table)等のデータベースに記録される。以下、当該データベースを患者個別事情DBと呼ぶことにする。 Once step SA4 is performed, the processing circuit 31, through the implementation of the storage function 315, stores the individual circumstances information of the target patient in the medical knowledge graph (step SA5). This individual circumstances information includes, for example, the graph features before and after convolution for each node, disease weights, and disease impact scores. For example, the individual circumstances information is recorded in a database such as a Look Up Table (LUT). Hereinafter, this database will be referred to as the patient individual circumstances database.

図8は、患者個別事情DBの一例を示す図である。図8に示すように、患者個別事情DBは、医療知識グラフに含まれるノード各々について畳み込み前のグラフ特徴量、畳み込み後のグラフ特徴量、患者特徴量、疾患重み及び疾患影響度等の個別事情情報を検索可能に関連付けている。また、患者個別事情DBは、対象患者の患者個別情報全体に対して疾患該当確率を関連付けている。個別事情情報は、上記の通り、処理回路31により算出される。なお、疾患重み及び疾患影響度は、1個のノードについて複数の疾患クラス毎に算出される。例えば、ノード番号「1」には、グラフ特徴量「X1」、畳み込み後のグラフ特徴量「X1´」、患者特徴量「F1」、1番目の疾患ラベルの疾患重み「W11」、2番目の疾患ラベルの疾患重み「W12」、・・・、1番目の疾患ラベルの疾患影響度「I11」、2番目の疾患ラベルの疾患影響度「I12」、・・・等が記録される。また、これら個別事情情報の全体に対して1番目の疾患ラベルの疾患該当確率「Y11」、2番目の疾患ラベルの疾患該当確率「Y12」等が記録される。なお、疾患ラベルは、各疾患クラスの該当性を表す数値を意味する。 Figure 8 shows an example of a patient-specific circumstances database. As shown in Figure 8, the patient-specific circumstances database associates individual circumstances information such as graph features before convolution, graph features after convolution, patient features, disease weight, and disease impact with each node included in the medical knowledge graph in a searchable manner. The patient-specific circumstances database also associates the disease applicability probability with the entire patient-specific information of the target patient. Individual circumstances information is calculated by the processing circuit 31 as described above. Note that disease weight and disease impact are calculated for each node for multiple disease classes. For example, node number "1" records graph feature "X1", graph feature after convolution "X1'", patient feature "F1", disease weight "W L 11" for the first disease label, disease weight "W L 12" for the second disease label, ..., disease impact "I11" for the first disease label, disease impact "I12" for the second disease label, ... etc. Furthermore, the probability of disease applicability for the first disease label "Y11", the probability of disease applicability for the second disease label "Y12", etc., are recorded for the entirety of this individual circumstances information. Note that the disease label represents a numerical value indicating applicability to each disease class.

患者個別事情DBは患者毎に作成される。患者個別事情DBは、医療知識グラフと共に医療知識グラフ保管装置2により保管される。なお、患者個別事情DBに記録される個別事情情報は、上記のうちの一部の情報でもよいし、他の情報が含まれてもよい。 A patient-specific circumstances database (DB) is created for each patient. The patient-specific circumstances database is stored along with the medical knowledge graph by the medical knowledge graph storage device 2. The individual circumstances information recorded in the patient-specific circumstances database may consist of only some of the information described above, or it may include other information as well.

ステップSA5が行われると処理回路31による医用情報処理が終了する。 Once step SA5 is completed, the medical information processing by the processing circuit 31 is finished.

上記の通り、本実施形態に係る医用情報処理装置3は、処理回路31を有する。処理回路31は、対象患者の診療事象情報を取得する。処理回路31は、診療事象情報に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する医療知識グラフに、診療事象情報を写像して対象患者に関する患者グラフを生成する。処理回路31は、対象患者に関する患者グラフに基づいて対象患者に対する医学的判断情報を推定する。 As described above, the medical information processing device 3 according to this embodiment has a processing circuit 31. The processing circuit 31 acquires medical event information of the target patient. The processing circuit 31 maps the medical event information to a medical knowledge graph having nodes corresponding to the medical event information and edges representing the relationships between those nodes, thereby generating a patient graph related to the target patient. Based on the patient graph related to the target patient, the processing circuit 31 estimates medical judgment information for the target patient.

患者グラフは、対象患者の診療事象情報が写像された医療知識グラフであるので、患者の個別事情を反映している。このような患者グラフを使用しているので、個々の患者の個別事情を考慮して疾患該当確率等の医学的判断情報を推定することができる。また、特定の症状や類似患者に影響を受けることない、医学的判断の支援を堅牢に行うことが可能になる。 The patient graph is a medical knowledge graph that maps the clinical event information of the target patient, and therefore reflects the individual circumstances of each patient. By using such a patient graph, it is possible to estimate medical judgment information, such as the probability of disease occurrence, while considering the individual circumstances of each patient. Furthermore, it becomes possible to provide robust support for medical judgment that is not influenced by specific symptoms or similar patients.

次に、本実施形態に係る医用情報学習装置4について説明する。 Next, the medical information learning device 4 according to this embodiment will be described.

図9は、医用情報学習装置4の構成例を示す図である。図9に示すように、医用情報学習装置4は、処理回路41、メモリ42、入力インタフェース43、通信インタフェース44及びディスプレイ45を有する。 Figure 9 shows an example of the configuration of the medical information learning device 4. As shown in Figure 9, the medical information learning device 4 includes a processing circuit 41, a memory 42, an input interface 43, a communication interface 44, and a display 45.

処理回路41は、CPU及びGPU等のプロセッサを有する。処理回路41は、医用情報処理装置3が使用する学習済みモデルを生成するため学習プログラムを実行することにより、取得機能411、写像機能412、学習機能413及び表示制御機能414等を実現する。なお、各機能411~414は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能411~414を実現するものとしても構わない。また、機能411~414は、それぞれ、学習プログラムを構成するモジュール化されたプログラムであってもよいし、個別のプログラムであってもよい。これらプログラムはメモリ42に記憶される。 The processing circuit 41 includes a processor such as a CPU and a GPU. The processing circuit 41 executes a learning program to generate a pre-trained model used by the medical information processing device 3, thereby realizing the acquisition function 411, mapping function 412, learning function 413, and display control function 414, etc. Note that each function 411-414 is not limited to being realized by a single processing circuit. Multiple independent processors may be combined to form a processing circuit, and each processor may execute a program to realize each function 411-414. Furthermore, each function 411-414 may be a modularized program constituting the learning program, or it may be an individual program. These programs are stored in memory 42.

取得機能411の実現により、処理回路41は、種々の情報を取得する。例えば、処理回路41は、複数の患者に関する複数の学習サンプルを診療情報保管装置1から取得する。学習サンプルは、診療情報に対応し、診療事象情報と医学的判断情報とを含む。診療事象情報は機械学習の入力サンプルとして使用され、医学的判断情報は機械学習の出力サンプル(教示サンプル)として使用される。なお、学習サンプルに含まれる医学的判断情報は、医用情報処理装置3により推定された医学的判断情報ではなく、当該患者に対して医師等により決定された医学的判断に関する情報である。また、処理回路41は、医療知識グラフを医療知識グラフ保管装置2から取得する。 The processing circuit 41 acquires various types of information through the implementation of the acquisition function 411. For example, the processing circuit 41 acquires multiple learning samples related to multiple patients from the medical information storage device 1. The learning samples correspond to medical information and include medical event information and medical judgment information. The medical event information is used as input samples for machine learning, and the medical judgment information is used as output samples (teaching samples) for machine learning. Note that the medical judgment information included in the learning samples is not medical judgment information estimated by the medical information processing device 3, but rather information regarding medical judgments made by doctors or other medical professionals for the patient in question. Furthermore, the processing circuit 41 acquires a medical knowledge graph from the medical knowledge graph storage device 2.

写像機能412の実現により、処理回路41は、診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する医療知識グラフに、学習サンプルの診療情報を写像して当該学習サンプルに関する患者グラフを生成する。 By implementing the mapping function 412, the processing circuit 41 maps the medical information of the learning sample onto a medical knowledge graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes, thereby generating a patient graph related to the learning sample.

学習機能413の実現により、処理回路41は、患者グラフと医学的判断情報とに基づいて機械学習モデルを訓練して、患者グラフから医学的判断情報を推定する学習済みモデルを生成する。 By implementing the learning function 413, the processing circuit 41 trains a machine learning model based on the patient graph and medical judgment information, and generates a trained model that estimates medical judgment information from the patient graph.

表示制御機能414の実現により、処理回路41は、種々の情報をディスプレイ45に表示する。例えば、処理回路41は、機械学習の設定画面等を表示する。 The display control function 414 enables the processing circuit 41 to display various information on the display 45. For example, the processing circuit 41 can display a machine learning settings screen, etc.

メモリ42は、種々の情報を記憶するROMやRAM、HDD、SSD、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ42は、上記記憶装置以外にも、CD、DVD、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ42は、医用情報学習装置4にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。例えば、メモリ42は、取得機能411により取得された医療知識グラフを記憶する。 Memory 42 is a storage device such as ROM, RAM, HDD, SSD, or integrated circuit memory that stores various types of information. Memory 42 may also be a drive device that reads and writes various types of information to portable storage media such as CDs, DVDs, or flash memory, or to semiconductor memory elements. Furthermore, memory 42 may be located in another computer connected to the medical information learning device 4 via a network. For example, memory 42 stores the medical knowledge graph acquired by the acquisition function 411.

入力インタフェース43は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路41に出力する。具体的には、入力インタフェース43は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。入力インタフェース43は、当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路41へ出力する。また、入力インタフェース43に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でも良い。 The input interface 43 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs them to the processing circuit 41. Specifically, the input interface 43 is connected to input devices such as a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touchpad, and touch panel display. The input interface 43 outputs electrical signals corresponding to the input operations to the input device to the processing circuit 41. Furthermore, the input device connected to the input interface 43 may also be an input device located on another computer connected via a network or the like.

通信インタフェース44は、医用情報システム100に含まれる診療情報保管装置1、医療知識グラフ保管装置2、医用情報処理装置3及び医用情報表示装置5等の他のコンピュータとの間で種々の情報を送受信するためのインタフェースである。 The communication interface 44 is an interface for sending and receiving various types of information between the medical information system 100 and other computers, such as the medical information storage device 1, the medical knowledge graph storage device 2, the medical information processing device 3, and the medical information display device 5.

ディスプレイ45は、処理回路41の表示制御機能414に従い種々の情報を表示する。ディスプレイ45としては、例えば、液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、ディスプレイ45の代わり又はディスプレイ45と併用して、プロジェクタが設けられてもよい。 The display 45 displays various information according to the display control function 414 of the processing circuit 41. For example, a liquid crystal display, CRT display, organic EL display, plasma display, or any other suitable display can be used as the display 45. A projector may also be provided instead of or in conjunction with the display 45.

次に、学習プログラムに従い処理回路41により実行される機械学習処理について説明する。以下の実施例において医学的判断情報は疾患分類情報であるとする。 Next, we will describe the machine learning process executed by the processing circuit 41 according to the learning program. In the following embodiment, the medical judgment information is assumed to be disease classification information.

図10は、機械学習処理の流れを示す図である。図10に示すように、処理回路41は、取得機能411の実現により、学習サンプルを取得する(ステップSB1)。学習サンプルは、一患者に関する診療事象情報と疾患情報との組合せを含む。診療事象情報は、上記の通り、当該患者に発生した診療事象に関する診療情報である。疾患情報は、当該一患者が罹患している疾患に関する情報であり、当該一患者に関する診療事象情報に対応する。疾患情報は、疾患クラスの個数に応じた次元数を有し、各疾患クラスについて該当又は非該当を表す値を有する。疾患情報は、人為的に値が付与された疾患分類情報であり、疾患分類情報の一種である。各疾患クラスの該当を表す値は、疾患ラベルとも呼ばれる。当該一患者に関する診療事象情報に対して、1個の疾患に関する疾患ラベルが与えられてもよいし、2個以上の疾患に関する複数個の疾患ラベルが与えられてもよい。当該一患者に関する診療事象情報に対して、疾患分類学における階層構造に従い2個以上の疾患ラベルが与えられてもよい。処理回路41は、診療事象情報及び医療オントロジの少なくとも一方に基づいて疾患情報を特定してもよい。 Figure 10 shows the flow of machine learning processing. As shown in Figure 10, the processing circuit 41 acquires training samples by implementing the acquisition function 411 (step SB1). The training samples include a combination of medical event information and disease information for a single patient. The medical event information, as described above, is medical information relating to medical events that occurred in the patient. The disease information is information about the disease the patient is suffering from and corresponds to the medical event information for that patient. The disease information has a number of dimensions corresponding to the number of disease classes, and each disease class has a value indicating applicability or non-applicability. The disease information is disease classification information to which values have been artificially assigned, and is a type of disease classification information. The value indicating applicability for each disease class is also called a disease label. For the medical event information for a single patient, a disease label for one disease may be assigned, or multiple disease labels for two or more diseases may be assigned. For the medical event information for a single patient, two or more disease labels may be assigned according to the hierarchical structure in disease classification. The processing circuit 41 may identify disease information based on at least one of the medical event information and the medical ontology.

ステップSB1が行われると処理回路41は、ステップSB1において取得された診療事象情報を医療知識グラフに写像して患者グラフを生成する(ステップSB2)。ステップSB2は、ステップSA2と同様である。 Once step SB1 is performed, the processing circuit 41 maps the medical event information acquired in step SB1 onto a medical knowledge graph to generate a patient graph (step SB2). Step SB2 is the same as step SA2.

ステップSB2が行われると処理回路41は、ステップSB2において生成された患者グラフとステップSB1において取得された疾患情報とに基づいて、機械学習モデルの学習パラメータを更新する(ステップSB3)。 When step SB2 is performed, the processing circuit 41 updates the learning parameters of the machine learning model based on the patient graph generated in step SB2 and the disease information acquired in step SB1 (step SB3).

図11は、更新処理を模式的に示す図である。図11に示すように、機械学習モデル65は、患者グラフ20Bを入力サンプルとし疾患情報72を教示サンプルとする教師有り学習に基づいて訓練される。機械学習モデル65は、グラフ畳み込み層66、読出し層67及び線形結合層68を有する。グラフ畳み込み層66は、学習済みモデル60のグラフ畳み込み層61に対応し、患者グラフ20Bに畳み込み処理を行うネットワーク層である。読出し層67は、学習済みモデル60の読出し層62に対応し、患者グラフを特徴ベクトルに変換するネットワーク層である。線形結合層68は、学習済みモデル60の線形結合層63に対応し、特徴ベクトルを疾患分類情報に変換するネットワーク層である。初期的には機械学習モデル65に含まれる学習パラメータは任意の初期値に設定されている。学習パラメータは、グラフ畳み込み層66のGCN重みWと線形結合層68の疾患重みWとを含む。 Figure 11 is a schematic diagram illustrating the update process. As shown in Figure 11, the machine learning model 65 is trained based on supervised learning, using the patient graph 20B as an input sample and disease information 72 as a teaching sample. The machine learning model 65 has a graph convolutional layer 66, a readout layer 67, and a linear combination layer 68. The graph convolutional layer 66 corresponds to the graph convolutional layer 61 of the trained model 60 and is a network layer that performs convolution on the patient graph 20B. The readout layer 67 corresponds to the readout layer 62 of the trained model 60 and is a network layer that converts the patient graph into feature vectors. The linear combination layer 68 corresponds to the linear combination layer 63 of the trained model 60 and is a network layer that converts the feature vectors into disease classification information. Initially, the learning parameters included in the machine learning model 65 are set to arbitrary initial values. The learning parameters include the GCN weights W C of the graph convolutional layer 66 and the disease weights W L of the linear combination layer 68.

更新処理において処理回路41は損失関数を計算する。損失関数は、患者グラフをグラフ畳み込み層66、読出し層67及び線形結合層68に対して順次に伝播することにより算出される疾患分類情報と、教示サンプルである疾患情報との誤差を評価する関数である。処理回路41は、任意の最適化法に従い損失関数が最小化するように機械学習モデル65の学習パラメータを更新する。学習パラメータとしては、具体的には、グラフ畳み込み層66のGCN重みWと線形結合層68の疾患重みWとが更新される。最適化法は、確率的勾配降下法やAdam(adaptive moment estimation)等の任意の方法が用いられればよい。 In the update process, the processing circuit 41 calculates a loss function. The loss function is a function that evaluates the error between the disease classification information, which is calculated by sequentially propagating the patient graph to the graph convolutional layer 66, the readout layer 67, and the linear combination layer 68, and the disease information, which is the teaching sample. The processing circuit 41 updates the learning parameters of the machine learning model 65 so that the loss function is minimized according to an arbitrary optimization method. Specifically, the GCN weights W C of the graph convolutional layer 66 and the disease weights W L of the linear combination layer 68 are updated as learning parameters. Any optimization method such as stochastic gradient descent or Adam (adaptive moment estimation) can be used.

ステップSB3が行われると処理回路41は、停止条件を充足するか否かを判定する(ステップSB4)。停止条件は、例えば、学習パラメータの更新回数が所定回数に到達したことや学習パラメータの更新量が閾値未満であること等に設定されるとよい。停止条件が充足していないと判定された場合(ステップSB4:NO)、処理回路41は、他の学習サンプルを取得する(ステップSB1)。そして処理回路41は、他の学習サンプルについても同様に、患者グラフの生成(ステップSB2)、学習パラメータの更新(ステップSB3)及び停止条件の充足の判定(ステップSB4)を順番に行う。このように処理回路41は、停止条件が充足されるまで、各学習サンプルについて患者グラフの生成(ステップSB2)、学習パラメータの更新(ステップSB3)及び停止条件の充足の判定(ステップSB4)を繰り返す。 When step SB3 is performed, the processing circuit 41 determines whether the stop condition is met (step SB4). The stop condition may be set to, for example, that the number of learning parameter updates has reached a predetermined number, or that the amount of learning parameter updates is below a threshold. If it is determined that the stop condition is not met (step SB4: NO), the processing circuit 41 acquires another learning sample (step SB1). Then, for the other learning samples, the processing circuit 41 sequentially performs patient graph generation (step SB2), learning parameter updates (step SB3), and determination of whether the stop condition is met (step SB4). In this way, the processing circuit 41 repeats patient graph generation (step SB2), learning parameter updates (step SB3), and determination of whether the stop condition is met (step SB4) for each learning sample until the stop condition is met.

そして、ステップSB4において停止条件が充足されると判定された場合(ステップSB4:YES)、処理回路41は、停止条件が充足した時点での機械学習モデルを学習済みモデルとして出力する(ステップSB5)。学習済みモデルは、医用情報処理装置3等に伝送され保管される。 Then, if it is determined in step SB4 that the stop condition is met (step SB4: YES), the processing circuit 41 outputs the machine learning model at the time the stop condition was met as the trained model (step SB5). The trained model is transmitted to and stored in the medical information processing device 3, etc.

ステップSB5が行われると処理回路41による機械学習処理が終了する。 Once step SB5 is completed, the machine learning processing by the processing circuit 41 is finished.

なお、図10における学習処理においては1個の学習サンプル毎に機械学習モデルの学習パラメータを更新するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、複数個の学習サンプル毎に機械学習モデルの学習パラメータを更新するミニバッチ学習が行われてもよい。また、停止条件が学習パラメータの更新量が閾値未満に到達したことである場合、ステップSB2の次にステップSB4を実行し、停止条件が充足されないと判定された場合にステップSB3を実行してもよい。 In the learning process shown in Figure 10, the learning parameters of the machine learning model are updated for each training sample. However, this embodiment is not limited to this. For example, mini-batch learning, in which the learning parameters of the machine learning model are updated for each of multiple training samples, may be performed. Furthermore, if the stopping condition is that the amount of learning parameter updates falls below a threshold, step SB4 may be executed after step SB2, and if it is determined that the stopping condition is not met, step SB3 may be executed.

上記の通り、本実施形態に係る医用情報学習装置4は、処理回路41を有する。処理回路41は、診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する医療知識グラフと、診療事象情報とを取得し、医療知識グラフに診療事象情報を写像した患者グラフを生成し、患者グラフと診療事象情報に対応する医学的判断情報とに基づいて、患者グラフから医学的判断情報を推定するための機械学習モデルを訓練する。 As described above, the medical information learning device 4 according to this embodiment has a processing circuit 41. The processing circuit 41 acquires a medical knowledge graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes, as well as medical event information. It generates a patient graph by mapping the medical event information onto the medical knowledge graph, and trains a machine learning model for estimating medical judgment information from the patient graph based on the patient graph and medical judgment information corresponding to the medical event information.

上記の構成によれば、患者グラフから医学的判断情報を推定するための機械学習モデルを生成することができるの、精度の良い医学的判断情報を推定することが可能になる。 According to the above configuration, it is possible to generate a machine learning model for estimating medical decision-making information from patient graphs, thereby enabling the estimation of highly accurate medical decision-making information.

次に、本実施形態に係る医用情報表示装置5について説明する。 Next, the medical information display device 5 according to this embodiment will be described.

図12は、医用情報表示装置5の構成例を示す図である。図12に示すように、医用情報表示装置5は、処理回路51、メモリ52、入力インタフェース53、通信インタフェース54及びディスプレイ55を有する。 Figure 12 shows an example configuration of the medical information display device 5. As shown in Figure 12, the medical information display device 5 includes a processing circuit 51, a memory 52, an input interface 53, a communication interface 54, and a display 55.

処理回路51は、CPU及びGPU等のプロセッサを有する。処理回路51は、医療知識グラフを表示するため表示プログラムを実行することにより、取得機能511、選択機能512、可視化グラフ生成機能513及び表示制御機能514等を実現する。なお、各機能511~514は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能511~514を実現するものとしても構わない。また、機能511~514は、それぞれ、表示プログラムを構成するモジュール化されたプログラムであってもよいし、個別のプログラムであってもよい。これらプログラムはメモリ52に記憶される。 The processing circuit 51 has a processor such as a CPU and a GPU. The processing circuit 51 executes a display program to display a medical knowledge graph, thereby realizing the acquisition function 511, selection function 512, visualization graph generation function 513, and display control function 514, etc. Note that each function 511 to 514 is not limited to being realized by a single processing circuit. Multiple independent processors may be combined to form a processing circuit, and each processor may execute a program to realize each function 511 to 514. Furthermore, each function 511 to 514 may be a modularized program that constitutes the display program, or it may be an individual program. These programs are stored in memory 52.

取得機能511の実現により、処理回路51は、種々の情報を取得する。例えば、処理回路51は、医療知識グラフと患者個別事情DBとを医療知識グラフ保管装置2から取得する。上記の通り、患者個別事情DBは、複数のノード各々についてグラフ特徴量や患者特徴量、疾患重み、疾患影響度等の個別事情情報を関連付けたデータベースである。 The processing circuit 51 acquires various types of information through the implementation of the acquisition function 511. For example, the processing circuit 51 acquires the medical knowledge graph and the patient individual circumstances database from the medical knowledge graph storage device 2. As described above, the patient individual circumstances database is a database that associates individual circumstances information such as graph features, patient features, disease weights, and disease impact for each of multiple nodes.

選択機能512の実現により、処理回路51は、表示対象の患者及び/又は疾患を選択する。処理回路51は、患者のみを選択してもよいし、疾患のみを選択してもよいし、患者及び疾患の両方を選択してもよい。また、一人の患者を選択してもよいし、複数人の患者を選択してもよい。同様に、1個の疾患を選択してもよいし、複数個の疾患を選択してもよい。 The selection function 512 enables the processing circuit 51 to select the patient and/or disease to be displayed. The processing circuit 51 may select only the patient, only the disease, or both the patient and the disease. It may also select one patient or multiple patients. Similarly, it may select one disease or multiple diseases.

可視化グラフ生成機能513の実現により、処理回路51は、医療知識グラフに基づいて、表示対象の患者及び/又は疾患に関する患者特徴量及び/又は疾患影響度に応じて患者グラフを可視化した可視化グラフを生成する。 By implementing the visualization graph generation function 513, the processing circuit 51 generates a visualization graph that visualizes the patient graph based on the medical knowledge graph, according to the patient characteristics and/or disease impact of the patient and/or disease being displayed.

表示制御機能514の実現により、処理回路51は、種々の情報をディスプレイ55に表示する。例えば、処理回路51は、表示対象の患者及び/又は疾患に関する患者特徴量及び/又は疾患影響度に応じて患者グラフを可視化した可視化グラフを表示する。処理回路51は、表示対象として特定の患者が選択された場合、可視化グラフに含まれるノードを、当該ノードに対応する特定の患者の患者特徴量に応じた表示形態で表示する。処理回路51は、表示対象として特定の疾患が特定された場合、可視化グラフに含まれるノードを、当該ノードに対応する特定の疾患の疾患影響度に応じた表示形態で表示する。処理回路51は、表示対象として特定の患者及び疾患の組合せが特定された場合、可視化グラフに含まれるノードを、当該ノードに対応する当該組合せの患者特徴量に応じた第1の表示形態と当該組合せの疾患影響度に応じた第2の表示形態とで表示する。 The display control function 514 enables the processing circuit 51 to display various information on the display 55. For example, the processing circuit 51 displays a visualization graph that visualizes the patient graph according to the patient characteristics and/or disease impact of the patient and/or disease being displayed. When a specific patient is selected as the display target, the processing circuit 51 displays the nodes included in the visualization graph in a display format corresponding to the patient characteristics of the specific patient corresponding to that node. When a specific disease is identified as the display target, the processing circuit 51 displays the nodes included in the visualization graph in a display format corresponding to the disease impact of the specific disease corresponding to that node. When a specific combination of patient and disease is identified as the display target, the processing circuit 51 displays the nodes included in the visualization graph in a first display format corresponding to the patient characteristics of the combination corresponding to that node and a second display format corresponding to the disease impact of the combination.

メモリ52は、種々の情報を記憶するROMやRAM、HDD、SSD、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ52は、上記記憶装置以外にも、CD、DVD、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ52は、医用情報表示装置5にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。例えば、メモリ52は、取得機能511により取得された医療知識グラフと患者個別事情DBとを記憶する。 Memory 52 is a storage device such as ROM, RAM, HDD, SSD, or integrated circuit memory that stores various types of information. Memory 52 may also be a drive device that reads and writes various types of information to portable storage media such as CDs, DVDs, or flash memory, or to semiconductor memory elements. Furthermore, memory 52 may be located in another computer connected to the medical information display device 5 via a network. For example, memory 52 stores the medical knowledge graph acquired by the acquisition function 511 and the patient's individual circumstances database.

入力インタフェース53は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路51に出力する。具体的には、入力インタフェース53は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。入力インタフェース53は、当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路51へ出力する。また、入力インタフェース53に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。 The input interface 53 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs them to the processing circuit 51. Specifically, the input interface 53 is connected to input devices such as a mouse, keyboard, trackball, switch, button, joystick, touchpad, and touch panel display. The input interface 53 outputs electrical signals corresponding to the input operations to the input device to the processing circuit 51. Furthermore, the input device connected to the input interface 53 may be an input device located on another computer connected via a network or the like.

通信インタフェース54は、医用情報システム100に含まれる診療情報保管装置1、医療知識グラフ保管装置2、医用情報処理装置3及び医用情報学習装置4等の他のコンピュータとの間で種々の情報を送受信するためのインタフェースである。 The communication interface 54 is an interface for sending and receiving various types of information between the medical information system 100 and other computers, such as the medical information storage device 1, the medical knowledge graph storage device 2, the medical information processing device 3, and the medical information learning device 4.

ディスプレイ55は、処理回路51の表示制御機能514に従い種々の情報を表示する。ディスプレイ55としては、例えば、液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、ディスプレイ55の代わり又はディスプレイ55と併用して、プロジェクタが設けられてもよい。 The display 55 displays various information according to the display control function 514 of the processing circuit 51. For example, a liquid crystal display, CRT display, organic EL display, plasma display, or any other display can be used as the display 55. A projector may also be provided instead of or in conjunction with the display 55.

次に、表示プログラムに従い処理回路51により実行される医療知識グラフ表示処理について説明する。医療知識グラフ表示処理は、医用情報処理装置3により医療知識グラフに蓄積された個別事情情報を医療知識グラフと共に閲覧するための処理である。 Next, the medical knowledge graph display process, executed by the processing circuit 51 according to the display program, will be explained. The medical knowledge graph display process is a process for viewing individual circumstances information stored in the medical knowledge graph by the medical information processing device 3, along with the medical knowledge graph itself.

図13は、医療知識グラフ表示処理の流れを示す図である。なお、図13の開始時点において既に処理回路51は、医療知識グラフ保管装置2から医療知識グラフと複数の患者に関する患者個別事情DBとを取得しているものとする。医療知識グラフと複数の患者に関する患者個別事情DBとはメモリ52に記憶されている。 Figure 13 shows the flow of the medical knowledge graph display process. Note that at the start of Figure 13, the processing circuit 51 has already acquired the medical knowledge graph and the patient individual circumstances database for multiple patients from the medical knowledge graph storage device 2. The medical knowledge graph and the patient individual circumstances database for multiple patients are stored in memory 52.

図13に示すように、処理回路51は、表示制御機能514の実現により、初期画面を表示する(ステップSC1)。初期画面は、ディスプレイ55に表示される。 As shown in Figure 13, the processing circuit 51 displays the initial screen (step SC1) by implementing the display control function 514. The initial screen is displayed on the display 55.

図14に示すように、初期画面I2は、患者の選択欄I12、疾患の選択欄I13、診療事象カテゴリの選択欄I14及び患者グラフの表示欄I15を有する。選択欄I12には、医療知識グラフに個別事情情報が蓄積されている複数の患者の患者識別子が選択可能に表示されている。また、選択欄I12には、患者に関する統計的集団を示す患者識別子が選択可能に表示されてもよい。患者に関する統計的集団としては、医療知識グラフに個別事情情報が蓄積されている患者の全体、これら患者のうちの男性や女性等の性的分類、60代や70代等の年齢的分類等の様々な分類が適宜利用可能である。図14には、一例として、患者全体を示す「全体」が表示されている。 As shown in Figure 14, the initial screen I2 has a patient selection field I12, a disease selection field I13, a medical event category selection field I14, and a patient graph display field I15. The selection field I12 displays selectable patient identifiers for multiple patients whose individual circumstances information is stored in the medical knowledge graph. The selection field I12 may also display selectable patient identifiers representing statistical groups of patients. As statistical groups of patients, various classifications can be used as appropriate, such as the entire group of patients whose individual circumstances information is stored in the medical knowledge graph, gender classifications (male, female, etc.), age classifications (60s, 70s, etc.), etc. Figure 14 shows "Total" as an example, representing all patients.

選択欄I13には、複数の疾患種の疾患識別子が選択可能に表示されている。また、選択欄I13には、疾患種に関する統計的集団を示す疾患識別子が選択可能に表示されてもよい。疾患種に関する統計的集団としては、疾患分類情報として分類可能な疾患の全体が適宜利用可能である。また、疾患識別子は階層的に表示されてもよい。例えば、図14に示すように、上層である「心不全」とその下層である「HFrEF」と「HFpEF」とが表示される。初期画面I2であるので表示欄I15には患者グラフが表示されていない。 The selection field I13 displays disease identifiers for multiple disease types, allowing selection. Alternatively, the selection field I13 may also display disease identifiers representing statistical populations related to disease types. As the statistical population related to disease types, the entire range of diseases that can be classified as disease classification information can be used as appropriate. Furthermore, the disease identifiers may be displayed hierarchically. For example, as shown in Figure 14, the upper layer "heart failure" and its lower layers "HFrEF" and "HFpEF" are displayed. Since this is the initial screen I2, the patient graph is not displayed in the display field I15.

ステップSC1が行われると処理回路51は、選択機能512の実現により、表示対象の患者及び/又は疾患を選択する(ステップSC2)。患者を選択する場合、ユーザは、入力インタフェース53を介して選択欄I12に表示されている患者識別子を選択する。疾患を選択する場合、ユーザは、入力インタフェース53を介して選択欄I13に表示されている疾患識別子を選択する。患者と疾患との両方が選択されてもよいし、患者のみ又は疾患のみが選択されてもよい。 When step SC1 is performed, the processing circuit 51 selects the patient and/or disease to be displayed by implementing the selection function 512 (step SC2). When selecting a patient, the user selects the patient identifier displayed in the selection field I12 via the input interface 53. When selecting a disease, the user selects the disease identifier displayed in the selection field I13 via the input interface 53. Both a patient and a disease may be selected, or only a patient or only a disease may be selected.

また、ステップSC2において処理回路51は、選択機能512の実現により、表示対象の診療事象カテゴリを選択する。例えば、ユーザは、選択欄I14に表示されている複数の診療事象カテゴリの中から任意の診療事象カテゴリを、入力インタフェース53を介して選択可能である。選択される診療事象カテゴリは、1個でもよいし、複数個でもよい。 Furthermore, in step SC2, the processing circuit 51 selects the medical event category to be displayed by implementing the selection function 512. For example, the user can select any medical event category from among the multiple medical event categories displayed in the selection field I14 via the input interface 53. The selected medical event category may be one or multiple categories.

ステップSC2が行われると処理回路51は、可視化グラフ生成機能513の実現により、ステップSC2において選択された表示対象の患者及び/又は疾患と診療事象カテゴリとに応じた可視化グラフを生成する(ステップSC3)。例えば、患者及び疾患が選択された場合、処理回路51は、選択された対象患者に対応する患者個別事情DBから個別事情情報を読み出し医療知識グラフに割り当てる。具体的には、処理回路51は、ノード各々についてグラフ特徴量や患者特徴量を読み出して当該ノードに割り当てると共に、選択した対象疾患に対応する疾患重みや疾患影響度等を読み出し当該ノードに割り当てる。上記の通り、グラフ特徴量や患者特徴量は、畳み込み前の患者グラフに基づくものと畳み込み後の患者グラフに基づくものとがあるが、これらの中からユーザが任意に設定可能である。 When step SC2 is performed, the processing circuit 51, by implementing the visualization graph generation function 513, generates a visualization graph corresponding to the patient and/or disease and medical event category selected in step SC2 (step SC3). For example, if a patient and disease are selected, the processing circuit 51 reads individual circumstances information from the patient individual circumstances DB corresponding to the selected target patient and assigns it to the medical knowledge graph. Specifically, the processing circuit 51 reads graph features and patient features for each node and assigns them to the node, and also reads disease weights and disease impact levels corresponding to the selected target disease and assigns them to the node. As described above, the graph features and patient features are based on the patient graph before convolution and the patient graph after convolution, and the user can arbitrarily set from among these.

各ノードに個別事情情報を割り当てた後、処理回路51は、選択された診療事象カテゴリに属する診療事象に対応するノードと当該ノード間を結ぶエッジとを抽出する。1個の診療事象カテゴリが選択された場合、当該1個の診療事象カテゴリに属する診療事象に対応するノードが抽出される。複数個の診療事象カテゴリが選択された場合、当該複数個の診療事象カテゴリに属する診療事象に対応するノードが抽出される。次に処理回路51は、抽出されたノードとエッジとを含む部分患者グラフを抽出し、抽出された部分患者グラフを可視化した可視化グラフを生成する。この際、処理回路51は、可視化グラフの各ノードの表示形態を、当該ノードに割り当てられた個別事情情報に応じて設定する。例えば、ノードの表示色が患者特徴量やグラフ特徴量に応じて設定され、表示サイズが疾患重みや疾患影響度に応じて設定される。 After assigning individual circumstances information to each node, the processing circuit 51 extracts nodes corresponding to medical events belonging to the selected medical event category and the edges connecting those nodes. If one medical event category is selected, nodes corresponding to medical events belonging to that single medical event category are extracted. If multiple medical event categories are selected, nodes corresponding to medical events belonging to those multiple medical event categories are extracted. Next, the processing circuit 51 extracts a partial patient graph containing the extracted nodes and edges, and generates a visualization graph by visualizing the extracted partial patient graph. At this time, the processing circuit 51 sets the display format of each node in the visualization graph according to the individual circumstances information assigned to that node. For example, the display color of a node is set according to patient features or graph features, and the display size is set according to disease weight or disease impact.

なお、可視化グラフの生成手順は上記手順のみに限定されず、まず、選択された診療事象カテゴリに属する診療事象に対応する部分患者グラフを抽出し、その後、ノードに個別事情情報を割り当ててもよい。 Furthermore, the procedure for generating the visualization graph is not limited to the procedure described above. Alternatively, one could first extract partial patient graphs corresponding to medical events belonging to the selected medical event category, and then assign individual circumstances information to the nodes.

ステップSC3が行われると処理回路51は、表示制御機能514の実現により、ステップSC3において生成された可視化グラフを表示する(ステップSC4)。可視化グラフは、ディスプレイ55に表示される。 Once step SC3 is completed, the processing circuit 51, through the implementation of the display control function 514, displays the visualization graph generated in step SC3 (step SC4). The visualization graph is displayed on the display 55.

図15に示すように、表示画面I3の表示欄I15には、ステップSC3において生成された可視化グラフが表示される。可視化グラフのノードは、対象患者の患者特徴量及び疾患影響度に応じた表示色及び表示サイズで表示される。表示欄I15には、対象患者の疾患該当確率が示された表示欄I11が表示されてもよい。疾患該当確率は、対象患者の患者個別事情DBから読み出されればよい。図15には、一例として、対象患者「00001」、対象疾患「HFrEF」及び診療事象カテゴリ「症状」に関する可視化グラフが図示されている。 As shown in Figure 15, the visualization graph generated in step SC3 is displayed in display area I15 of display screen I3. The nodes of the visualization graph are displayed in a display color and size corresponding to the patient's patient characteristics and disease impact. Display area I15 may also display display area I11, which shows the disease probability for the target patient. The disease probability can be read from the target patient's individual circumstances database. Figure 15 shows, as an example, a visualization graph for target patient "00001", target disease "HFrEF", and medical event category "Symptoms".

上記の通り、可視化グラフは、対象患者に生じた一連の診療事象を、互いの関係性に従いエッジで連結したノードで表現する患者グラフを可視化した表示オブジェクトである。各ノードは、対象患者に固有の患者特徴量及び疾患影響度で強調されている。このような可視化グラフを観察することにより、ユーザは、如何なる診療事象が対象疾患の発症に関与したのかを視覚的に把握することが可能になる。また、ユーザは、可視化グラフを観察することにより、疾患の本質的な特徴を把握することができる。また、疾患の機序理解が促進する。 As described above, the visualization graph is a display object that visualizes a patient graph, representing a series of medical events that occurred in a target patient using nodes connected by edges according to their relationships. Each node is highlighted with patient characteristics and disease impact values unique to the target patient. By observing such a visualization graph, users can visually understand which medical events were involved in the onset of the target disease. Furthermore, by observing the visualization graph, users can grasp the essential characteristics of the disease and improve their understanding of the disease mechanism.

ステップSC4が行われると処理回路51による医療知識グラフ表示処理が終了する。 Once step SC4 is completed, the medical knowledge graph display processing by processing circuit 51 is finished.

なお、上記の医療知識グラフ表示処理は一例であり、これに限定されない。例えば、上記実施例においては一人の患者が選択されるものとしたが、患者全体が選択されてもよい。 The above medical knowledge graph display process is merely an example and is not limited to it. For instance, in the above embodiment, one patient is selected, but all patients may be selected.

図16は、患者全体に関する可視化グラフの表示例を示す図である。図16に示すように、表示画面I4の表示欄には、患者全体に関する患者グラフを可視化した可視化グラフが表示される。患者全体に関する可視化グラフの生成手順の一例は以下の通りである。 Figure 16 shows an example of a visualization graph displaying data for all patients. As shown in Figure 16, the display area of screen I4 displays a visualization graph showing data for all patients. An example of the procedure for generating a visualization graph for all patients is as follows:

ステップSC2において患者全体及び特定疾患が選択されたものとする。この場合、処理回路51は、全ての患者の患者個別事情DBを読み出し、各ノードについて、全ての患者に関する特定疾患の疾患影響度に基づく統計値を算出し、算出された統計値を当該ノードに割り当てる。そして処理回路51は、割り当てた統計値に応じた表示サイズ等の表示形態で各ノードを表示する。患者全体が選択された場合、患者特徴量はノードに割り当てられない。よって、ノードは、疾患影響度のみに応じた表示形態で表示される。この場合、患者特徴量と表示色との関係を示す補助情報I16は表示されなくてよい。 Assume that both the entire patient population and the specific disease are selected in step SC2. In this case, the processing circuit 51 reads the individual patient data database for all patients, calculates statistical values for each node based on the disease impact of the specific disease for all patients, and assigns the calculated statistical values to the node. The processing circuit 51 then displays each node in a display format, such as display size, according to the assigned statistical values. If the entire patient population is selected, patient features are not assigned to nodes. Therefore, the nodes are displayed in a display format corresponding only to the disease impact. In this case, the auxiliary information I16 showing the relationship between patient features and display color does not need to be displayed.

患者全体に関する可視化グラフを介して、個々の診療事象に対する患者全体の疾患影響度を把握することが可能になる。患者全体に関する可視化グラフと特定患者に関する可視化グラフとを交互に又は並列して表示することにより、特定患者の疾患影響度の診療事象毎の特異性等を把握することも可能である。 Visualization graphs for the entire patient make it possible to understand the overall impact of the disease on individual medical events. By displaying visualization graphs for the entire patient and visualization graphs for specific patients alternately or in parallel, it is also possible to understand the specific characteristics of the disease impact on each medical event for a particular patient.

他の選択例として疾患全体が選択されてもよい。図17は、疾患全体に関する可視化グラフの表示例を示す図である。図17に示すように、表示画面I5の表示欄には、疾患全体に関する患者グラフを可視化した可視化グラフが表示される。疾患全体に関する可視化グラフの生成手順の一例は以下の通りである。 As another option, the entire disease may be selected. Figure 17 shows an example of a visualization graph displaying the entire disease. As shown in Figure 17, the display area of display screen I5 shows a visualization graph that visualizes the patient graph for the entire disease. An example of the procedure for generating a visualization graph for the entire disease is as follows.

ステップSC2において特定患者及び疾患全体が選択されたものとする。この場合、処理回路51は、特定患者の患者個別事情DBを読み出し、特定患者の患者特徴量を各ノードに割り当てる。そして処理回路51は、割り当てた患者特徴量に応じた表示色等の表示形態で各ノードを表示する。疾患全体が選択された場合、疾患影響度はノードに割り当てられない。よって、ノードは、患者特徴量のみに応じた表示形態で表示される。疾患全体が選択された場合、図17に示すように、選択欄I13の各疾患識別子に疾患該当確率が併記されるとよい。例えば、「心不全93%」、「腎不全4%」「COPD3%」等のように表示される。疾患該当確率は患者個別事情DBから読み出されればよい。 In step SC2, a specific patient and the entire disease are selected. In this case, the processing circuit 51 reads the patient's individual circumstances database and assigns the patient's characteristics to each node. The processing circuit 51 then displays each node using a display format such as display color corresponding to the assigned patient characteristics. If the entire disease is selected, the disease impact is not assigned to the nodes. Therefore, the nodes are displayed using a display format corresponding only to the patient characteristics. When the entire disease is selected, as shown in Figure 17, it is preferable to include the disease probability next to each disease identifier in the selection field I13. For example, it would be displayed as "Heart Failure 93%", "Renal Failure 4%", "COPD 3%", etc. The disease probability can be read from the patient's individual circumstances database.

疾患全体に関する可視化グラフを介して、個々の診療事象に対する特定患者の疾患全体に亘る患者特徴量を把握することが可能になる。疾患全体に関する可視化グラフと特定疾患に関する可視化グラフとを交互に又は並列して表示することにより、特定疾患の患者特徴量の診療事象毎の特異性等を把握することも可能である。 Visualization graphs of the entire disease make it possible to understand the patient characteristics of a specific patient across the entire disease in relation to individual clinical events. By displaying visualization graphs of the entire disease and visualization graphs of a specific disease alternately or in parallel, it is also possible to understand the specificity of patient characteristics for each clinical event within that specific disease.

上記の通り、本実施形態に係る医用情報表示装置5は、処理回路51を有する。処理回路51は、診療事象に対応するノードとノード間の関係性を表すエッジとを有する医療知識グラフを記憶する。医療知識グラフの各ノードには、各患者の患者特徴量及び/又は疾患影響度が割り当てられている。処理回路51は、表示対象の患者及び/又は疾患を特定する。処理回路51は、表示対象の患者及び/又は疾患に関する患者特徴量及び/又は疾患影響度に応じて医療知識グラフを可視化した可視化グラフを表示する。 As described above, the medical information display device 5 according to this embodiment has a processing circuit 51. The processing circuit 51 stores a medical knowledge graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between nodes. Each node in the medical knowledge graph is assigned patient characteristics and/or disease impact levels for each patient. The processing circuit 51 identifies the patient and/or disease to be displayed. The processing circuit 51 displays a visualization graph that visualizes the medical knowledge graph according to the patient characteristics and/or disease impact levels related to the patient and/or disease to be displayed.

可視化グラフは、対象患者に生じた一連の診療事象を、互いの関係性に従いエッジで連結したノードで表現する患者グラフを可視化した表示オブジェクトである。各ノードは、対象患者に固有の患者特徴量及び疾患影響度で強調されている。このような可視化グラフを観察することにより、ユーザは、如何なる診療事象が対象疾患の発症に関与したのかを視覚的に把握することが可能になる。また、ユーザは、可視化グラフを観察することにより、疾患の本質的な特徴を把握することができる。また、疾患の機序理解が促進する。 A visualization graph is a display object that visualizes a patient graph, representing a series of medical events that occurred in a target patient using nodes connected by edges according to their relationships. Each node is highlighted with patient characteristics and disease impact values unique to the target patient. By observing such a visualization graph, users can visually understand which medical events were involved in the onset of the target disease. Furthermore, by observing the visualization graph, users can grasp the essential characteristics of the disease and improve their understanding of the disease mechanism.

(応用例)
以下、本実施形態に係る種々の応用例について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
(Examples of application)
The following describes various application examples of this embodiment. In the following description, components having substantially the same function as those in this embodiment are denoted by the same reference numerals and described repeatedly only when necessary.

(応用例1)
上記の幾つかの実施例において各ノードには、グラフ特徴量として、診療事象の該当又は非該当が割り当てられるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。応用例1に係る各ノードには、グラフ特徴量として、診療事象の該当又は非該当の他、発生順序、発生回数及び/又は発生程度が更に割り当てられる。発生順序は、当該診療事象が発生した順序を意味する。発生回数は、当該診療事象が発生した回数である。発生程度は、当該診療事象の程度である。発生順序、発生回数及び/又は発生程度は、診療事象情報に含まれるものとする。あるいは、診療事象情報を解析して発生順序、発生回数及び/又は発生程度を算出してもよい。
(Application Example 1)
In some of the embodiments described above, each node is assigned a graph feature indicating whether or not a medical event is applicable. However, this embodiment is not limited to this. In Application Example 1, each node is further assigned graph features including, in addition to whether or not a medical event is applicable, the order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence. The order of occurrence refers to the order in which the medical event occurred. The number of occurrences is the number of times the medical event occurred. The degree of occurrence is the severity of the medical event. The order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence are included in the medical event information. Alternatively, the order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence may be calculated by analyzing the medical event information.

図18は、発生順序、発生回数及び発生程度の割り当ての概念図である。図18に示すように、患者グラフの各ノードには、診療事象の発生順序、発生回数及び発生程度を表す値がグラフ特徴量として割り当てられる。一例として、発生順序として、複数の診療事象間の相対的な発生順序を表す数値が割り当てられるとよい。他の例として、発生順序と発生間隔とを1つの値で表現するために、診療事象を切り出す期間の開始日を示す数値(例えば、0)と終了日を示す数値(例えば、1)を基準として、その間の日付に対して相対的に数値を割り当ててもよい。発生回数として、一例として、発生回数そのものを表す数値が割り当てられるとよい。他の例として、発生回数として、診療事象間での発生回数の違いを考慮するために、診療事象ごとの基準(平均値や最大値)で発生回数そのものの数値を正規化してもよい。発生程度として、例えば、診療事象が症状である場合は当該症状の強さ等、診療事象が検査である場合は当該検査の検査値等、診療事象が薬による治療である場合は当該薬の投薬量、診療事象が治療反応である場合は当該治療反応の強さ等を表す数値が割り当てられる。発生順序、発生回数及び発生程度の全てが割り当てられる必要はなく、これらのうちの何れか1種又は2種が割り当てられてもよい。なお、図18には図示されていないが、各ノードには、診療事象の該当又は非該当を表す値も割り当てられているものとする。 Figure 18 is a conceptual diagram of the assignment of occurrence order, frequency, and severity. As shown in Figure 18, each node in the patient graph is assigned values as graph features that represent the occurrence order, frequency, and severity of medical events. For example, the occurrence order may be assigned a numerical value that represents the relative occurrence order among multiple medical events. As another example, in order to represent the occurrence order and occurrence interval with a single value, a numerical value may be assigned relative to the dates in between, based on a numerical value indicating the start date (e.g., 0) and a numerical value indicating the end date (e.g., 1) of the period from which the medical events are extracted. For the frequency, for example, a numerical value representing the frequency of occurrence itself may be assigned. As another example, in order to consider the difference in the frequency of occurrence between medical events, the numerical value of the frequency of occurrence itself may be normalized using a standard (mean or maximum value) for each medical event. The severity of occurrence is assigned numerically. For example, if the medical event is a symptom, it represents the intensity of the symptom; if the medical event is a test, it represents the test result; if the medical event is drug treatment, it represents the dosage of the drug; and if the medical event is a treatment response, it represents the intensity of the treatment response. It is not necessary to assign all of the occurrence order, frequency, and severity; one or two of these may be assigned. Although not shown in Figure 18, each node is also assigned a value indicating whether the medical event is applicable or not.

応用例1において各ノードのグラフ特徴量は、診療事象の該当又は非該当、発生順序、発生回数及び/又は発生程度からなる多次元の特徴量として与えられる。このような多次元のグラフ特徴量を割り当てた患者グラフを用いて機械学習モデルを訓練することにより、診療事象の発生順序、発生回数及び/又は発生程度を考慮する学習済みモデルを生成することが可能になる。診療事象の発生順序、発生回数及び/又は発生程度を考慮することにより、疾患該当確率等の医学的判断情報の推定精度が向上することが期待される。 In Application Example 1, the graph features of each node are given as multidimensional features consisting of whether a medical event is applicable or not, the order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence. By training a machine learning model using a patient graph to which such multidimensional graph features are assigned, it becomes possible to generate a trained model that considers the order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence of medical events. By considering the order of occurrence, the number of occurrences, and/or the degree of occurrence of medical events, it is expected that the accuracy of estimating medical judgment information such as the probability of disease applicability will improve.

(応用例2)
上記の幾つかの実施例では、医療知識グラフに写像する診療事象情報の期間は特に限定しなかった。応用例2に係る処理回路41は、推測対象の疾患の種別に応じて、写像する診療事象情報の期間を変更する。具体的には、推測対象の疾患の種別に応じて複数の機械学習モデルが用意される。推測対象の疾患の種別としては、例えば、急性疾患と慢性疾患が想定される。
(Application example 2)
In the above-mentioned embodiments, the period of medical event information mapped to the medical knowledge graph was not particularly limited. The processing circuit 41 in Application Example 2 changes the period of medical event information to be mapped according to the type of disease to be predicted. Specifically, multiple machine learning models are prepared according to the type of disease to be predicted. Examples of disease types to be predicted include acute diseases and chronic diseases.

図19は、応用例2に係る2つの機械学習モデル65A,65Bの入出力を模式的に示す図である。図19に示すように、応用例2に係る機械学習モデル65A,65Bは、急性疾患用の機械学習モデル65Aと急性疾患用の機械学習モデル65Bとを含む。機械学習モデル65Aには、短期間の診療事象情報11Aが写像された患者マップが入力される。短期間の診療事象情報11は、疾患診断から遡って比較的短期間に発生した診療事象情報を含む。なお、図19では、診療事象カテゴリをノードの形状で表現している。例えば、丸形は症状カテゴリを表し、三角形は治療カテゴリを表し、四角形は反応カテゴリを表している。当該患者マップと急性疾患の疾患情報とに基づく教師有り学習に基づいて機械学習モデル65Aが訓練される。より詳細には、当該患者マップを入力サンプルとし、急性疾患の疾患情報を教示サンプルとする教師有り学習に基づいて、機械学習モデル65Aの学習パラメータが訓練される。これにより、短期間の診療事象情報11Aが写像された患者マップを入力して急性疾患の疾患分類情報を推定する学習済みモデルが生成される。 Figure 19 schematically shows the input and output of two machine learning models 65A and 65B related to Application Example 2. As shown in Figure 19, the machine learning models 65A and 65B related to Application Example 2 include a machine learning model 65A for acute diseases and a machine learning model 65B for acute diseases. Machine learning model 65A is input with a patient map onto which short-term medical event information 11A is mapped. Short-term medical event information 11 includes medical event information that occurred in a relatively short period of time, tracing back from the disease diagnosis. In Figure 19, medical event categories are represented by the shape of nodes. For example, circles represent symptom categories, triangles represent treatment categories, and squares represent response categories. Machine learning model 65A is trained based on supervised learning using the patient map and disease information for acute diseases. More specifically, the learning parameters of machine learning model 65A are trained based on supervised learning using the patient map as an input sample and disease information for acute diseases as a teaching sample. This generates a trained model that estimates disease classification information for acute illnesses by inputting a patient map onto which short-term medical event information 11A has been mapped.

同様に、機械学習モデル65Bには、長期間の診療事象情報11Bが写像された患者マップが入力される。長期間の診療事象情報11Bは、疾患診断から遡って比較的長期間に発生した診療事象情報を含む。当該患者マップと慢性疾患の疾患情報とに基づく教師有り学習に基づいて機械学習モデル65Bが訓練される。より詳細には、当該患者マップを入力サンプルとし、慢性疾患の疾患情報を教示サンプルとする教師有り学習に基づいて、機械学習モデル65Bの学習パラメータが訓練される。これにより、長期間の診療事象情報11Bが写像された患者マップを入力して慢性疾患の疾患分類情報を推定する学習済みモデルが生成される。 Similarly, the machine learning model 65B is input with a patient map that maps long-term clinical event information 11B. This long-term clinical event information 11B includes clinical event information that occurred over a relatively long period, tracing back from the disease diagnosis. The machine learning model 65B is trained based on supervised learning using this patient map and chronic disease information. More specifically, the learning parameters of the machine learning model 65B are trained based on supervised learning using the patient map as input samples and chronic disease information as teaching samples. This generates a trained model that estimates chronic disease classification information by inputting a patient map that maps long-term clinical event information 11B.

疾患推定時において処理回路31は、分類対象の疾患種に応じて、写像する診療事象情報の期間を決定する。例えば、処理回路31は、疾患種が急性疾患である場合、写像する診療事象情報の期間は、短期間であると決定し、疾患種が慢性疾患である場合、写像する診療事象情報の期間は、長期間であると決定する。そして処理回路31は、対象患者の診療事象情報の履歴から、各学習済みモデルに適した期間の診療事象情報を抽出する。具体的には、対象患者の診療事象情報の履歴から短期間の診療事象情報を抽出し、短期間の診療事象情報を医療知識グラフに写像して患者マップを生成し、当該患者マップを急性疾患用の学習済みモデルに入力して急性疾患の疾患分類情報を推定する。また、処理回路31は、対象患者の診療事象情報の履歴から長期間の診療事象情報を抽出し、長期間の診療事象情報を医療知識グラフに写像して患者マップを生成し、当該患者マップを慢性疾患用の学習済みモデルに入力して慢性疾患の疾患分類情報を推定する。 During disease estimation, the processing circuit 31 determines the time period of the medical event information to be mapped, depending on the type of disease being classified. For example, if the disease is an acute disease, the processing circuit 31 determines that the time period of the medical event information to be mapped is short, and if the disease is a chronic disease, it determines that the time period of the medical event information to be mapped is long. The processing circuit 31 then extracts medical event information for a time period appropriate to each trained model from the patient's medical event history. Specifically, it extracts short-term medical event information from the patient's medical event history, maps this short-term information to a medical knowledge graph to generate a patient map, and inputs this patient map into a trained model for acute diseases to estimate the disease classification information for acute diseases. Furthermore, the processing circuit 31 extracts long-term medical event information from the patient's medical event history, maps this long-term information to a medical knowledge graph to generate a patient map, and inputs this patient map into a trained model for chronic diseases to estimate the disease classification information for chronic diseases.

応用例2によれば、急性疾患用の機械学習モデルと慢性疾患用の機械学習モデルとで、医療知識グラフに写像する診療事象情報の期間長を異ならせている。考慮すべき診療事象情報の期間長が異なる疾患種に対して、別々の学習済みモデルを生成することにより対処している。このような学習済みモデルを使用することにより疾患分類情報の推定精度を向上させることが可能である。 According to Application Example 2, the time period of clinical event information mapped onto the medical knowledge graph differs between the machine learning models for acute diseases and those for chronic diseases. This is addressed by generating separate pre-trained models for disease types with different time periods of clinical event information to consider. Using such pre-trained models makes it possible to improve the accuracy of disease classification information estimation.

(応用例3)
上記の幾つかの実施例では、グラフ畳み込み層による畳み込み処理はエッジ関係タイプを区別しないものとした。応用例3に係るグラフ畳み込み層は、処理対象ノードに接続する処理対象エッジのエッジ関係タイプに応じて畳み込み処理のGCN重み等のパラメータを切り替える。具体的には、エッジ関係タイプは、処理対象エッジに関する診療事象間の因果の方向、因果の強度及び/又は相関の強度である。また、エッジ関係タイプは、処理対象エッジが接続する前記処理対象ノードの診療事象のカテゴリと当該処理対象ノードに隣接する隣接ノードの診療事象のカテゴリとの組合せでもよい。なお、以下に示す応用例3におけるエッジ関係タイプは、診療事象のカテゴリの組合せであるとする。
(Application example 3)
In some of the above embodiments, the convolution process performed by the graph convolution layer does not distinguish between edge relationship types. The graph convolution layer in Application Example 3 switches parameters such as the GCN weights of the convolution process according to the edge relationship type of the edge to be processed connected to the node to be processed. Specifically, the edge relationship type is the direction of causality, the strength of causality, and/or the strength of correlation between medical events related to the edge to be processed. Alternatively, the edge relationship type may be a combination of the category of medical events of the node to which the edge to be processed is connected and the category of medical events of the adjacent node adjacent to the node to which the edge to be processed is connected. In Application Example 3 shown below, the edge relationship type is assumed to be a combination of medical event categories.

図20は、応用例3に係るグラフ畳み込み層66による畳み込み処理を模式的に示す図である。図20に示すように、患者グラフ20Bには複数の診療事象カテゴリに属する複数のノードが含まれている。グラフ畳み込み層66は、複数の診療事象カテゴリにそれぞれ対応する複数の畳み込み処理を順番に切り替えて実行する。これにより畳み込み後の患者グラフ20Cが生成される。具体的には、グラフ畳み込み層66は、複数の畳み込み処理にそれぞれ対応する複数のフィルタ層を有している。各フィルタ層は、互いに異なる診療事象カテゴリ毎に訓練されたGCN重み等のパラメータを有する。例えば、第1のフィルタ層は、所見カテゴリに属するノードのみについて訓練され、第2のフィルタ層は、症状カテゴリに属するノードのみについて訓練される。各フィルタ層での演算結果が統合されて出力される。 Figure 20 schematically illustrates the convolution process performed by the graph convolution layer 66 in Application Example 3. As shown in Figure 20, the patient graph 20B contains multiple nodes belonging to multiple medical event categories. The graph convolution layer 66 sequentially executes multiple convolution processes corresponding to each of the multiple medical event categories. This generates the patient graph 20C after convolution. Specifically, the graph convolution layer 66 has multiple filter layers corresponding to each of the multiple convolution processes. Each filter layer has parameters such as GCN weights trained for each different medical event category. For example, the first filter layer is trained only for nodes belonging to the findings category, and the second filter layer is trained only for nodes belonging to the symptom category. The calculation results from each filter layer are integrated and output.

エッジ関係タイプを考慮する畳み込み処理は、R-GCN(Relational Graph Convolutional Network)の下記(6)式により記述される。(6)式の通り、処理対象ノードの畳み込み後のグラフ特徴量X´は、第1項と第2項との和により算出される。第1項は、隣接ノードjの畳み込み前のグラフ特徴量Xとエッジ関係タイプrの畳み込み前の重み行列Wとの積である。より詳細には、第1項は、エッジ関係タイプrと隣接ノードjとの全ての組み合わせに亘る、グラフ特徴量Xと重み行列Wと正規化定数1/ci,rとの積の和である。なお、(6)式のNi rはノードiのエッジ関係タイプrの隣接ノードのインデックスを表す。第2項は、処理対象ノードiの畳み込み前のグラフ特徴量Xiと畳み込み前の自己ループの重み行列Wとの積との和として算出される。(6)式の通り、エッジ関係タイプr毎に、重み行列Wが決定され、グラフ特徴量Xと重み行列Wとの積が演算される。なお、重み行列Wと重み行列Wとは、グラフ畳み込み層のGCN重みであり、学習パラメータの一例である。 The convolution process that considers edge relationship types is described by the following equation (6) of the R-GCN (Relational Graph Convolutional Network). As shown in equation (6), the graph feature X' after convolution of the node to be processed is calculated by the sum of the first and second terms. The first term is the product of the graph feature Xj of the neighboring node j before convolution and the weight matrix Wr of edge relationship type r before convolution. More specifically, the first term is the sum of the products of the graph feature Xj , the weight matrix Wr , and the normalization constant 1/c i,r for all combinations of edge relationship type r and neighboring node j. Note that N i r in equation (6) represents the index of the neighboring node of edge relationship type r of node i. The second term is calculated as the sum of the product of the graph feature X i of the node to be processed before convolution and the weight matrix W0 of the self-loop before convolution. As shown in equation (6), a weight matrix Wr is determined for each edge relationship type r, and the product of the graph feature Xj and the weight matrix Wr is calculated. Note that the weight matrices Wr and W0 are the GCN weights of the graph convolutional layer and are an example of learning parameters.

上記の通り、エッジ関係タイプに応じて複数のフィルタ層を有するグラフ畳み込み層が設計される。グラフ畳み込み層の後段には、上記の幾つかの実施例と同様、読出し層と線形結合層とが順次接続されている。複数のフィルタ層は、後段の読出し層と線形結合層とを共有するように設けられる。また、複数のフィルタ層は、グラフ畳み込み層の一部を共有してもよい。 As described above, a graph convolutional layer having multiple filter layers is designed according to the edge relationship type. Following the graph convolutional layer, a readout layer and a linear combination layer are sequentially connected, similar to some of the embodiments described above. The multiple filter layers are provided so as to share the subsequent readout layer and linear combination layer. Furthermore, the multiple filter layers may share a portion of the graph convolutional layer.

応用例3に係る機械学習モデルも、上記の幾つかの実施例と同様、患者グラフと疾患情報とに基づく教師有り学習に基づいて訓練される。これにより、エッジ関係タイプに応じた複数のフィルタ層を有する学習済みモデルを生成することが可能になる。なお、応用例3に係るグラフ畳み込み層は、医学的判断情報の種類に応じてグラフ畳み込み処理のGCN重み等のパラメータを切り替えてもよい。医学的判断情報の種類は、上記の通り、疾患分類情報、予後予測情報及び重症度分類情報である。また、医学的判断情報が疾患分類情報である場合、疾患の種類に応じてグラフ畳み込み層のGCN重み等のパラメータが切り替えられてもよい。 The machine learning model in Application Example 3, like the several examples described above, is trained based on supervised learning using patient graphs and disease information. This makes it possible to generate a trained model with multiple filter layers corresponding to edge relationship types. Furthermore, the graph convolutional layer in Application Example 3 may have its parameters, such as GCN weights, switched depending on the type of medical judgment information. The types of medical judgment information are, as described above, disease classification information, prognosis prediction information, and severity classification information. Also, if the medical judgment information is disease classification information, the parameters, such as GCN weights, of the graph convolutional layer may be switched depending on the type of disease.

応用例3によれば、エッジ関係タイプに応じてフィルタ層を分割することにより、エッジ関係タイプに応じて学習パラメータを訓練することが可能になる。これにより、グラフ畳み込み層によるグラフ畳み込みの精度が向上する。ひいては、疾患該当確率等の医学的判断情報の推定精度が向上する。 According to Application Example 3, by dividing the filter layer according to the edge relationship type, it becomes possible to train the learning parameters according to the edge relationship type. This improves the accuracy of graph convolution by the graph convolution layer. Consequently, the accuracy of estimating medical judgment information such as disease probability is improved.

(応用例4)
上記の幾つかの実施例では、医学的判断情報として疾患分類情報が推定されるものとした。しかしながら医学的判断情報は疾患分類情報に限定されず、患者の生存期間等の予後予測情報でもよいし、がんのステージ分類等の重症度分類情報でもよい。また、医学的判断情報は、疾患分類情報、予後予測情報及び重症度分類情報の少なくとも2種の組み合わせでもよい。
(Application example 4)
In some of the embodiments described above, disease classification information was assumed to be estimated as medical judgment information. However, medical judgment information is not limited to disease classification information; it may also be prognostic information such as patient survival time, or severity classification information such as cancer staging. Furthermore, medical judgment information may be a combination of at least two types of information: disease classification information, prognostic information, and severity classification information.

図21は、応用例4に係る線形結合層68A,68Bの入出力の一例を示す図である。図21に示すように、応用例4に係る機械学習モデルは2個の線形結合層68A,68Bを有する。第1の線形結合層68Aは、図示しない前段の読出し層から出力された特徴ベクトル20Dを入力して疾患分類情報を出力する。第2の線形結合層68Bは同一の特徴ベクトル20Dを入力して予後予測情報を出力する。 Figure 21 shows an example of the input and output of linearly coupled layers 68A and 68B in Application Example 4. As shown in Figure 21, the machine learning model in Application Example 4 has two linearly coupled layers 68A and 68B. The first linearly coupled layer 68A receives a feature vector 20D output from a preceding readout layer (not shown) and outputs disease classification information. The second linearly coupled layer 68B receives the same feature vector 20D and outputs prognosis prediction information.

機械学習処理において、グラフ畳み込み層66、読出し層67、第1の線形結合層68A及び第2の線形結合層68Bを有する機械学習モデルは、第1の線形結合層68Aに対する教示サンプルを疾患分類情報とし、第2の線形結合層68Bに対する教示サンプルを予後予測情報とし、図示しない患者グラフを入力サンプルとするマルチタスク学習に基づいて訓練される。マルチタスク学習により、第1の線形結合層68Aは、特徴ベクトル20Dを入力して疾患分類情報を出力するように疾患重み等の学習パラメータが訓練され、第2の線形結合層68Bは特徴ベクトル20Dを入力して予後予測情報を出力するように疾患重み等の学習パラメータが訓練される。よって、患者グラフを入力して疾患分類情報と予後予測情報とを出力する学習済みモデルが生成される。 In the machine learning process, a machine learning model comprising a graph convolutional layer 66, a readout layer 67, a first linear combination layer 68A, and a second linear combination layer 68B is trained based on multi-task learning, with the first linear combination layer 68A receiving disease classification information as teaching samples, the second linear combination layer 68B receiving prognosis prediction information as teaching samples, and a patient graph (not shown) as the input sample. Through multi-task learning, the first linear combination layer 68A is trained to output disease classification information by inputting a feature vector 20D, and the second linear combination layer 68B is trained to output prognosis prediction information by inputting a feature vector 20D. Therefore, a trained model is generated that takes a patient graph as input and outputs disease classification information and prognosis prediction information.

応用例4によれば、患者グラフと、疾患分類情報、予後予測情報及び重症度分類情報のうちの2以上の情報とに基づくマルチタスク学習により機械学習モデルを訓練する。これにより、1個の患者グラフから2種以上の医学的判断情報を推定することが可能になる。よって、学習済みモデルの有用性が向上する。 According to Application Example 4, a machine learning model is trained through multi-task learning based on a patient graph and two or more pieces of information from disease classification information, prognosis prediction information, and severity classification information. This makes it possible to estimate two or more types of medical judgment information from a single patient graph. Therefore, the usefulness of the trained model is improved.

(応用例5)
上記応用例1~4の個々の要素は任意に組み合わせ可能である。応用例5に係る機械学習モデルは、上記応用例1~4の個々の要素を組み合わせて構成される。
(Application Example 5)
The individual elements of application examples 1 to 4 above can be combined in any way. The machine learning model related to application example 5 is constructed by combining the individual elements of application examples 1 to 4 above.

図22は、応用例5に係る機械学習モデルを模式的に示す図である。図22に示すように、学習済みモデルは、急性疾患用の機械学習モデルと慢性疾患用の機械学習モデルとを有している。各機械学習モデルは、入力される患者グラフに写像されている診療事象情報の期間が異なる。急性疾患用の機械学習モデルには、短期間の診療事象情報が写像された患者グラフが入力される。慢性疾患用の機械学習モデルには、長期間の診療事象情報が写像された患者グラフが入力される。患者グラフには、疾患の該当又は非該当の他、診療事象の発生順序、発生回数及び発生程度等のグラフ特徴量が割り当てられている。各機械学習モデルのグラフ畳み込み層は、エッジ関係タイプ毎に異なるフィルタ層を有している。各モデルは2つの線形結合層を有している。第1の線形結合層は特徴ベクトルを入力して疾患分類情報を出力し、第2の線形結合層は特徴ベクトルを入力して予後予測情報を出力する。 Figure 22 schematically illustrates the machine learning model related to Application Example 5. As shown in Figure 22, the trained model includes a machine learning model for acute diseases and a machine learning model for chronic diseases. Each machine learning model has a different time period for the medical event information mapped onto the input patient graph. The machine learning model for acute diseases receives a patient graph with short-term medical event information mapped onto it. The machine learning model for chronic diseases receives a patient graph with long-term medical event information mapped onto it. The patient graph is assigned graph features such as disease applicability (applicable or not), the order of occurrence, frequency, and severity of medical events. Each machine learning model's graph convolutional layer has different filter layers for each edge relationship type. Each model has two linearly coupled layers. The first linearly coupled layer takes a feature vector as input and outputs disease classification information, while the second linearly coupled layer takes a feature vector as input and outputs prognosis prediction information.

応用例5に係る機械学習モデルは、第1の線形結合層に対する教示サンプルを疾患分類情報とし、第2の線形結合層に対する教示サンプルを予後予測情報とするマルチタスク学習に基づいて訓練される。これにより、急性疾患と慢性疾患とのそれぞれについて、エッジ関係タイプに応じたグラフ畳み込みを実行しつつ、疾患分類情報と予後予測情報とが出力する学習済みモデルを生成することが可能になる。 The machine learning model in Application Example 5 is trained based on multi-task learning, where the training samples for the first linear combination layer are disease classification information, and the training samples for the second linear combination layer are prognosis prediction information. This makes it possible to generate a trained model that outputs disease classification information and prognosis prediction information for both acute and chronic diseases, while performing graph convolution according to the edge relationship type.

(応用例6)
図23は、応用例6に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。図23に示すように、患者グラフ20Bの各ノードには、グラフ特徴量として、該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び/又は場所的特徴量等の診療事象情報が割り当てられる。該当/非該当特徴量は、当該ノードに対応する診療事象に該当する度合い又は該当しない度合いを表す情報である。時間的特徴量は、診療事象が発生した時間に関する情報である。具体的には、時間的特徴量は、診療事象の発生日時や発生順序、発生回数等である。場所的特徴量は、診療事象が発生した場所に関する情報である。具体的には、場所的情報は、診療事象の発生位置や発生場所等である。発生位置は、診療事象が発生した地点を表すGPS(Global Positioning System)等のセンサ情報である。発生場所は、診療事象が診断された医療機関、診療科、自宅又は病院の住所や名称である。
(Application example 6)
Figure 23 is a diagram illustrating the overview of graph features related to Application Example 6. As shown in Figure 23, each node in the patient graph 20B is assigned clinical event information such as applicable/unapplicable features, temporal features, and/or spatial features as graph features. Applicable/unapplicable features represent the degree to which a clinical event corresponds to or does not correspond to the clinical event corresponding to that node. Temporal features are information about the time when the clinical event occurred. Specifically, temporal features include the date and time of occurrence, the order of occurrence, and the number of occurrences. Spatial features are information about the location where the clinical event occurred. Specifically, spatial information includes the location and site of occurrence of the clinical event. The location of occurrence is sensor information such as GPS (Global Positioning System) that represents the point where the clinical event occurred. The site of occurrence is the address and name of the medical institution, department, home, or hospital where the clinical event was diagnosed.

以下、応用例6に係るグラフ特徴量は、該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量を含むものとする。 The graph features related to Application Example 6 below shall include applicable/unapplicable features, temporal features, and spatial features.

応用例6に係る処理回路31は、写像機能312の実現により、診療事象情報を医療知識グラフに写像して対象患者の患者グラフ20Bを生成する。ここで、診療事象情報は診療事象毎に該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量を含んでいる。これにより各ノードに該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量が割り当てられた患者グラフ20Bが生成される。 The processing circuit 31 in Application Example 6 generates a patient graph 20B for the target patient by mapping medical event information onto a medical knowledge graph through the implementation of a mapping function 312. Here, the medical event information includes applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features for each medical event. This generates a patient graph 20B in which applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features are assigned to each node.

その後、処理回路31は、推定機能313の実現により、該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量が割り当てられたノードを有する患者グラフ20Bを、学習済みモデル60に適用して、疾患分類情報71等の医学的判断情報を推定する。応用例6によれば、各診療事象の該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量を考慮して医学的判断情報を推定することが可能になる。なお、各ノードには該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量の全て割り当てられている必要はなく、これらの何れか2種又は1種のみが割り当てられてもよい。 Subsequently, the processing circuit 31, through the implementation of the estimation function 313, applies the patient graph 20B, which has nodes assigned with applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features, to the trained model 60 to estimate medical judgment information such as disease classification information 71. According to application example 6, it becomes possible to estimate medical judgment information by considering the applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features of each medical event. Note that each node does not need to be assigned all three types of features; it may be assigned only two or one of these types.

(応用例7)
図24は、応用例7に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。図24に示すように、患者グラフ20Bの各ノードには、グラフ特徴量として、互いに発生時刻の異なる複数の診療事象情報から構成される時系列の診療事象情報が割り当てられている。診療事象情報は、時間に応じて値が変化する。例えば、診療事象の該当又は非該当は時間に応じて変化する。診療事象情報にはメタ情報として発生時間情報が割り当てられている。発生時間情報は、当該診療事象情報のタイムスタンプであり、例えば、当該診療事象の診断日時や記録日時等が割り当てられる。例えば、図24に示すように、各ノードには、時間tの診療事象情報、時間t+1の診療事象情報、時間t+2の診療事象情報がグラフ特徴量として割り当てられている。
(Application Example 7)
Figure 24 is a diagram illustrating the overview of graph features related to Application Example 7. As shown in Figure 24, each node in the patient graph 20B is assigned time-series medical event information, consisting of multiple medical event information items with different occurrence times, as a graph feature. The values of the medical event information change over time. For example, whether a medical event is applicable or not changes over time. Occurrence time information is assigned as metadata to the medical event information. Occurrence time information is a timestamp of the medical event information, and for example, the date and time of diagnosis or the date and time of recording of the medical event is assigned. For example, as shown in Figure 24, each node is assigned medical event information at time t, medical event information at time t+1, and medical event information at time t+2 as graph features.

応用例7に係る処理回路31は、時系列のグラフ特徴量に基づいて医学的判断情報を推定する。 The processing circuit 31 in Application Example 7 estimates medical judgment information based on time-series graph features.

図25は、応用例7に係る医学的判断情報の推定処理の一例を示す図である。図25に示すように、応用例7に係る学習済みモデル60Aは、グラフ畳み込み層61、読出層62及びRNN(再帰型ニューラルネットワーク:Recurrent Neural Network)層64を有する。RNN層64は、時系列のグラフ特徴量20Dから疾患分類情報71を出力する。 Figure 25 shows an example of the estimation process for medical judgment information related to Application Example 7. As shown in Figure 25, the trained model 60A related to Application Example 7 has a graph convolutional layer 61, a readout layer 62, and an RNN (Recurrent Neural Network) layer 64. The RNN layer 64 outputs disease classification information 71 from time-series graph features 20D.

図25に示すように、時間tのグラフ特徴量が割り当てられた患者グラフ20B0、時間t+1のグラフ特徴量が割り当てられた患者グラフ20B1及び時間t+2のグラフ特徴量が割り当てられた患者グラフ20B2が処理対象であるとする。処理回路31は、患者グラフ20B0、患者グラフ20B1及び患者グラフ20B2をグラフ畳み込み層61に入力して、患者グラフ20B0に対応する畳み込み後の患者グラフ、患者グラフ20B1に対応する畳み込み後の患者グラフ及び患者グラフ20B2に対応する畳み込み後の患者グラフを出力し、各畳み込み後の患者グラフを読出し層62に入力して時間tの特徴ベクトル20D0、時間t+1の特徴ベクトル20D1、時間t+2の特徴ベクトル20D2を出力する。特徴ベクトル20D0は時間tのグラフ特徴量のベクトル表現であり、特徴ベクトル20D1は時間t+1のグラフ特徴量のベクトル表現であり、特徴ベクトル20D2は時間t+2のグラフ特徴量のベクトル表現である。 As shown in Figure 25, the patient graphs to be processed are patient graph 20B0, patient graph 20B1, and patient graph 20B2, which are assigned graph features at time t and t+1, respectively. The processing circuit 31 inputs patient graphs 20B0, 20B1, and 20B2 to the graph convolution layer 61 and outputs the convolutional patient graphs corresponding to patient graph 20B0, patient graph 20B1, and patient graph 20B2. Each convolutional patient graph is then input to the readout layer 62 to output the feature vectors 20D0, 20D1, and 20D2, respectively, which are assigned graph features at time t and t+1, respectively. Feature vector 20D0 is the vector representation of the graph features at time t, feature vector 20D1 is the vector representation of the graph features at time t+1, and feature vector 20D2 is the vector representation of the graph features at time t+2.

図25に示すように、処理回路31は、特徴ベクトル20D0、特徴ベクトル20D1及び特徴ベクトル20D2をRNN層64に入力して単一の疾患分類情報71を出力する。RNN層64を利用することにより、系列的な複数の時刻の診療事象情報を利用して種々の疾患の該当確率を得ることが可能になる。 As shown in Figure 25, the processing circuit 31 inputs feature vectors 20D0, 20D1, and 20D2 to the RNN layer 64 and outputs a single disease classification information 71. By utilizing the RNN layer 64, it becomes possible to obtain the probability of various diseases by using sequential clinical event information from multiple time points.

(応用例8)
応用例7においては各ノードに時系列のグラフ特徴量が割り当てられるものとした。応用例8においては患者グラフ自体が時系列で変化する。
(Application example 8)
In Application Example 7, time-series graph features are assigned to each node. In Application Example 8, the patient graph itself changes over time.

応用例8に係る医用情報学習装置4の処理回路41は、一旦学習済みモデルを生成した後においても、発生時刻の異なる学習サンプル(診療情報)を継続的に取得する。上記の通り、学習サンプルは、すなわち、診療事象情報及び疾患情報の組合せである。処理回路41は、取得された複数の診療情報に基づいて、定期又は不定期に機械学習モデルの学習パラメータを継続学習(Continuous Learning)する。継続学習により発生時刻の異なる時系列の学習済みモデルが生成されることとなる。なお、学習パラメータは、隣接行列及び/又はGCN重みを含む。各時点の学習済みモデルに各時点の畳み込み前の患者グラフを適用し、各時点の畳み込み後の患者グラフが生成される。これにより、各ノードのグラフ特徴量及びノード間の接続関係が時系列で変化する時系列の患者グラフを生成することが可能である。 The processing circuit 41 of the medical information learning device 4 in Application Example 8 continuously acquires learning samples (medical information) with different occurrence times, even after a trained model has been generated. As described above, the learning samples are combinations of medical event information and disease information. Based on the acquired medical information, the processing circuit 41 continuously learns the learning parameters of the machine learning model periodically or irregularly. Continuous learning generates trained models with time series at different occurrence times. The learning parameters include the adjacency matrix and/or GCN weights. The patient graph before convolution at each time point is applied to the trained model at each time point, generating the patient graph after convolution at each time point. This makes it possible to generate a time series patient graph in which the graph features of each node and the connection relationships between nodes change over time.

時系列の学習済みモデルを構成する各発生時刻の学習済みモデルは、当該時刻までに取得された学習サンプルに基づいて、上記図10に示す処理手順に従い訓練される。この際、隣接行列A及び/又はGCN重みWの更新の前後において患者グラフの特性が大きく変わることを抑制するために、下記(7)及び(8)式に示すように、損失関数に正則化項が設けられてもよい。(7)式は、隣接行列Aの更新に係る正規化項Lregであり、処理基準時刻の隣接行列Aと他の時刻の隣接行列A´との間のカルバックライブラー情報量により表される。(8)式は、GCN重みW(l)の更新に係る正規化項Lregであり、処理基準時刻のGCN重みW(l)と他の時刻のGCN重みW´(l)との間のカルバックライブラー情報量により表される。 The pre-trained models for each occurrence time that make up the time-series pre-trained model are trained according to the processing procedure shown in Figure 10 above, based on the training samples acquired up to that time. In this case, in order to suppress large changes in the characteristics of the patient graph before and after updating the adjacency matrix A and/or GCN weights W, a regularization term may be added to the loss function as shown in equations (7) and (8) below. Equation (7) is the normalization term L reg related to the update of the adjacency matrix A, and is expressed by the Kullback-Leibler divergence between the adjacency matrix A at the processing reference time and the adjacency matrix A' at other time points. Equation (8) is the normalization term L reg related to the update of the GCN weights W (l) , and is expressed by the Kullback-Leibler divergence between the GCN weights W (l) at the processing reference time and the GCN weights W '(l) at other time points.

(応用例9)
上記の幾つかの実施例においては、患者グラフの各ノードに、グラフ特徴量として、場所的特徴量等の空間情報が割り当てられるものとした。応用例9においては患者グラフ自体に空間の概念が追加される。
(Application example 9)
In some of the above embodiments, spatial information, such as location features, is assigned to each node of the patient graph as a graph feature. In application example 9, the concept of space is added to the patient graph itself.

図26は、応用例9に係る患者グラフと空間情報との関係性を模式的に示す図である。図26に示すように、各患者グラフに、当該患者グラフの対象患者に関する空間情報が割り当てられる。空間情報は、その要素として、場所的情報と生物学的情報とを含む。場所的情報は、対象患者の現在位置を表すGPS等のセンサ情報であってもよいし、対象患者が受診する医療機関、対象患者の自宅住所、対象患者が入院している病室等の位置でもよい。生物学的情報は、対象患者の血縁関係や病歴、遺伝子配列情報等を含む。患者グラフに空間情報を埋め込むことにより、空間情報の関係の有無又は程度に従い複数の患者グラフが配置されたネットワーク(以下、患者グラフネットワーク)を構成することが可能である。 Figure 26 schematically illustrates the relationship between patient graphs and spatial information in Application Example 9. As shown in Figure 26, spatial information concerning the patient in question is assigned to each patient graph. Spatial information includes both locational and biological information. Locational information may include sensor information such as GPS indicating the patient's current location, or it may include the location of the medical institution the patient visits, the patient's home address, or the hospital room where the patient is hospitalized. Biological information includes the patient's kinship, medical history, and gene sequence information. By embedding spatial information into patient graphs, it is possible to construct a network (hereinafter referred to as a patient graph network) in which multiple patient graphs are arranged according to the presence or degree of spatial information relationships.

図27は、患者グラフネットワーク200の概念を示す図である。図27に示すように、患者グラフネットワーク200は、空間情報の関係の有無又は程度に従い連結された複数の患者グラフにより構成される。図27は、4個の患者グラフ201,202,203,204を例示しているが、患者グラフの個数は2個以上であれば特に限定されない。 Figure 27 illustrates the concept of the patient graph network 200. As shown in Figure 27, the patient graph network 200 is composed of multiple patient graphs linked according to the presence or degree of spatial information relationships. Figure 27 illustrates four patient graphs 201, 202, 203, and 204, but the number of patient graphs is not particularly limited as long as there are two or more.

互いにエッジで接続された患者グラフ同士(例えば、患者グラフ201と患者グラフ202)は互いに空間情報の関係性を有することを意味する。反対に、エッジで接続されていない患者グラフ同士(例えば、患者グラフ201と患者グラフ204)は互いに空間情報の関係性を有しないことを意味する。また、エッジで接続された患者グラフ同士の距離は、空間情報の関係性の程度を表している。処理回路31は、空間情報の関係性の程度を、場所的情報については、例えば、両者の自宅住所や病室間の距離に基づいて評価することが可能である。処理回路31は、生物学的情報については、両者の親等数、病歴の医学的関係性、遺伝子配列の一致率に基づいて評価することが可能である。処理回路31は、空間情報の関係性の有無を、上記方法により評価された程度と閾値との比較に基づいて判定することが可能である。エッジは、空間情報の上記要素の総合評価に基づいて形成されてもよいし、上記要素毎に形成されてもよい。 Patient graphs connected by edges (for example, patient graph 201 and patient graph 202) have a spatial information relationship with each other. Conversely, patient graphs not connected by edges (for example, patient graph 201 and patient graph 204) do not have a spatial information relationship with each other. Furthermore, the distance between patient graphs connected by edges represents the degree of the spatial information relationship. The processing circuit 31 can evaluate the degree of the spatial information relationship based on location information, for example, the home addresses of both graphs or the distance between their hospital rooms. The processing circuit 31 can also evaluate biological information based on the degree of kinship between the two graphs, the medical relationship of their medical histories, and the gene sequence agreement rate. The processing circuit 31 can determine the presence or absence of a spatial information relationship based on a comparison between the degree evaluated by the above methods and a threshold. Edges may be formed based on a comprehensive evaluation of the above elements of spatial information, or they may be formed for each element individually.

患者グラフに空間情報を割り当てることにより、対象患者の患者グラフに空間情報が近接する患者グラフを容易に検索することが可能である。一例として、処理回路31は、対象患者の患者グラフにエッジで接続された患者グラフを、対象患者に空間情報が近接する患者の患者グラフとして、抽出することが可能である。 By assigning spatial information to patient graphs, it becomes possible to easily search for patient graphs whose spatial information is close to that of the target patient. For example, the processing circuit 31 can extract patient graphs connected to the target patient's patient graph by edges as patient graphs of patients whose spatial information is close to that of the target patient.

なお、空間情報は、場所的情報と生物学的情報との双方を含むことに限定されず、場所的情報と生物学的情報との何れか一方のみを含んでもよい。 Furthermore, spatial information is not limited to including both locational and biological information; it may include only one of these two.

(応用例10)
応用例10は、応用例9に係る空間情報を利用するものである。応用例10に係る医用情報処理装置3の処理回路31は、対象患者とは異なる患者の患者グラフのグラフ特徴量を、対象患者の患者グラフに畳み込む。
(Application Example 10)
Application example 10 utilizes spatial information related to application example 9. The processing circuit 31 of the medical information processing device 3 in application example 10 convolves the graph features of a patient graph of a patient different from the target patient onto the patient graph of the target patient.

図28は、応用例10に係るグラフ特徴量の概要を表す図である。図28に示すように、患者グラフ20Bの各ノードには、グラフ特徴量として、該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び/又は空間的近接患者特徴量等の診療事象情報が割り当てられる。該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量は、応用例6で説明した通りである。空間的近接患者特徴量は、対象患者に空間情報が近接している他の患者の診療事象情報である。例えば、診療事象「頭痛」のノードには、対象患者の該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量の他、対象患者の父親及び/又は母親の該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量が割り当てられることとなる。 Figure 28 is a diagram illustrating the overview of graph features related to Application Example 10. As shown in Figure 28, each node in the patient graph 20B is assigned clinical event information as graph features, including applicable/unapplicable features, temporal features, spatial features, and/or spatially nearby patient features. Applicable/unapplicable features, temporal features, and spatial features are as explained in Application Example 6. Spatially nearby patient features are clinical event information of other patients whose spatial information is close to the target patient. For example, the node for the clinical event "headache" will be assigned applicable/unapplicable features, temporal features, and spatial features of the target patient, as well as applicable/unapplicable features, temporal features, and spatial features of the target patient's father and/or mother.

応用例10に係る処理回路31は、写像機能312の実現により、応用例10に係る診療事象情報を医療知識グラフに写像して対象患者の患者グラフ20Bを生成する。応用例10に係る診療事象情報は、診療事象毎に該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び空間的近接患者特徴量を含んでいる。該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量は、対象患者の診療事象情報である。空間的近接患者特徴量は、対象患者に空間情報が近接する他の患者の診療事象情報である。すなわち、応用例10に係る処理回路31は、写像機能312の実現により、対象患者の診療事象情報と他の患者の診療事象情報とを各ノードのノード特徴量として当該ノードに写像する。写像機能312の実現により、各ノードに該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び空間的近接患者特徴量が割り当てられた患者グラフ20Bが生成される。 The processing circuit 31 in Application Example 10, through the implementation of the mapping function 312, maps the medical event information related to Application Example 10 onto a medical knowledge graph to generate a patient graph 20B of the target patient. The medical event information related to Application Example 10 includes applicable/inapplicable features, temporal features, spatial features, and spatially nearby patient features for each medical event. The applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features are the medical event information of the target patient. The spatially nearby patient features are the medical event information of other patients whose spatial information is close to the target patient. That is, the processing circuit 31 in Application Example 10, through the implementation of the mapping function 312, maps the medical event information of the target patient and the medical event information of other patients as node features to each node. The implementation of the mapping function 312 generates a patient graph 20B in which applicable/inapplicable features, temporal features, spatial features, and spatially nearby patient features are assigned to each node.

その後、処理回路31は、推定機能313の実現により、該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び空間的近接患者特徴量が割り当てられたノードを有する患者グラフ20Bを、学習済みモデル60に適用して、疾患分類情報71等の医学的判断情報を推定する。応用例10によれば、各診療事象の該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び空間的近接患者特徴量を考慮して医学的判断情報を推定することが可能になる。これにより対象患者だけでなく、対象患者に空間情報が近接する患者の診療情報(グラフ特徴量)を考慮した医学的判断情報を推定することが可能である。なお、各ノードには該当/非該当特徴量、時間的特徴量、場所的特徴量及び空間的近接患者特徴量の全て割り当てられている必要はなく、空間的近接患者特徴量と、該当/非該当特徴量、時間的特徴量及び場所的特徴量のうちの何れか2種又は1種とが割り当てられてもよい。 Subsequently, the processing circuit 31, through the implementation of the estimation function 313, applies the patient graph 20B, which has nodes assigned with applicable/inapplicable features, temporal features, spatial features, and spatially nearby patient features, to the trained model 60 to estimate medical judgment information such as disease classification information 71. According to application example 10, it becomes possible to estimate medical judgment information by considering the applicable/inapplicable features, temporal features, spatial features, and spatially nearby patient features for each medical event. This makes it possible to estimate medical judgment information considering not only the medical information (graph features) of the target patient but also the medical information of patients whose spatial information is spatially close to the target patient. Note that each node does not need to be assigned all of the applicable/inapplicable features, temporal features, spatial features, and spatially nearby patient features; it may be assigned only the spatially nearby patient features and any two or one of the applicable/inapplicable features, temporal features, and spatial features.

(応用例11)
上記の幾つかの実施例において処理回路31は、患者グラフに基づく可視化グラフの表示について、症状、身体所見、検査所見、治療、治療反応及び副作用を含む全ての診療事象カテゴリのうちの一部カテゴリに属するノード及びエッジのみ含む部分患者グラフに基づく可視化グラフを表示するものとした。しかしながら、処理回路31は、図2に示すように、全ての診療事象カテゴリに亘る患者グラフ全体に基づく可視化グラフを表示してもよい。この際、処理回路31は、各カテゴリを色等の視覚効果により識別可能に可視化グラフを表示してもよい。これにより、患者グラフ全体を俯瞰することが可能になる。
(Application Example 11)
In some of the embodiments described above, the processing circuit 31 displays a visualization graph based on a partial patient graph, which includes only nodes and edges belonging to some of the medical event categories, including symptoms, physical findings, laboratory findings, treatment, treatment response, and side effects. However, as shown in Figure 2, the processing circuit 31 may also display a visualization graph based on the entire patient graph, which covers all medical event categories. In this case, the processing circuit 31 may display the visualization graph in a way that allows each category to be distinguished by visual effects such as color. This makes it possible to get an overview of the entire patient graph.

(その他の実施例)
上記の幾つかの実施例に対して更に幾つかの実施例を追加又は置換が可能である。例えば、機械学習モデルに対して転移学習が行われてもよい。まず、第1の疾患(例えば、急性疾患)の疾患分類情報を推定する機械学習モデルの学習パラメータが訓練され、当該学習パラメータの一部を第2の疾患(例えば、慢性疾患)の疾患分類情報を推定する機械学習モデルに設定して残りの学習パラメータが訓練されてもよい。例えば、第2の疾患の学習サンプルが少ない場合に有用である。なお、転移学習の転移先の第2の疾患は、転移元の第1の疾患に対して医学的に何らかの共通性又は類似性を有するものが適当である。
(Other examples)
Several further embodiments can be added to or replaced with the above embodiments. For example, transfer learning may be performed on a machine learning model. First, the learning parameters of a machine learning model that estimates disease classification information for a first disease (e.g., an acute disease) may be trained, and then some of these learning parameters may be set in a machine learning model that estimates disease classification information for a second disease (e.g., a chronic disease), and the remaining learning parameters may be trained. This is useful, for example, when there are few training samples for the second disease. The second disease to which transfer learning is performed should preferably have some medical commonality or similarity with the first disease from which the transfer originated.

機械学習処理において正則化が考慮されてもよい。損失関数に任意の正則化項を付加することにより実現される。付加される正則化項としては、例えば、学習パラメータのノルムの大きさに罰則をかける罰則項や、疾患間のネットワークパラメータの独立性の指標で罰則をかける罰則項が適当である。 Regularization may be considered in machine learning processing. This is achieved by adding an arbitrary regularization term to the loss function. Suitable regularization terms include, for example, a penalty term that penalizes the magnitude of the learning parameter norm, or a penalty term that penalizes based on an index of the independence of network parameters between diseases.

上記の機械学習処理においてエッジの関係性を規定する隣接行列は学習パラメータでないものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、隣接行列も学習パラメータとして、機械学習処理において訓練されてもよい。 In the machine learning process described above, the adjacency matrix, which defines the relationships between edges, was not treated as a learning parameter. However, this embodiment is not limited to this, and the adjacency matrix may also be treated as a learning parameter and trained in the machine learning process.

上記の機械学習モデルにはアテンション(Attention)機構等の付加的なモジュールが設けられてもよい。例えば、読出し層の出力層と線形結合層の入力層との間に並列してアテンション機構が設けられる。アテンション機構は、各ノードの強調度合いを示すアテンションマスクを出力する。線形結合層は、アテンションマスクと特徴ベクトルとに基づいて医学的判断情報を推定する。アテンション機構が設けられることにより、患者グラフのうちの医学的判断情報の推定に役立つ特徴部分が強調されるので、医学的判断情報の推定精度が向上する。 The above machine learning model may be equipped with additional modules such as an attention mechanism. For example, an attention mechanism may be provided in parallel between the output layer of the readout layer and the input layer of the linear combination layer. The attention mechanism outputs an attention mask indicating the degree of emphasis for each node. The linear combination layer estimates medical judgment information based on the attention mask and feature vectors. The inclusion of the attention mechanism improves the accuracy of the medical judgment information estimation because the feature portions of the patient graph that are useful for estimating medical judgment information are emphasized.

上記の実施例において、患者グラフを処理するモデルとして、GCNやR-GCN等のグラフ畳み込み層が用いられるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、患者グラフを処理するモデルとして、マルコフ確率場(MRF)や条件付き確率場(CRF)等を用いたボルツマンマシンやその応用が用いられてもよい。 In the above embodiment, graph convolutional layers such as GCNs and R-GCNs were used as the model for processing the patient graph. However, this embodiment is not limited to this, and Boltzmann machines or their applications using Markov random fields (MRFs) or conditional random fields (CRFs) may also be used as the model for processing the patient graph.

教示サンプルは診療情報から得られた疾患情報又は医療オントロジから得られた疾患情報であるとした。しかしながら、教示サンプルは、診療情報から得られた疾患情報と医療オントロジから得られた疾患情報との両方を有してもよい。この場合、機械学習モデルは、診療情報から得られた疾患情報と医療オントロジから得られた疾患情報とを出力するマルチラベル分類を出力してもよい。 The teaching sample was assumed to be disease information obtained from clinical information or disease information obtained from a medical ontology. However, the teaching sample may contain both disease information obtained from clinical information and disease information obtained from a medical ontology. In this case, the machine learning model may output a multi-label classification that outputs disease information obtained from clinical information and disease information obtained from a medical ontology.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、医学的判断の正確性を向上することができる。 According to at least one embodiment described above, the accuracy of medical judgments can be improved.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1、図3、図9及び図12における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 In the above description, the term "processor" refers to circuits such as CPUs, GPUs, or Application Specific Integrated Circuits (ASICs), programmable logic devices (e.g., Simple Programmable Logic Devices (SPLDs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs), and Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)). The processor achieves its function by reading and executing a program stored in a memory circuit. Alternatively, instead of storing the program in a memory circuit, the processor may be configured to directly incorporate the program into its circuitry. In this case, the processor achieves its function by reading and executing the program incorporated into the circuitry. Furthermore, instead of executing a program, the processor may achieve the function corresponding to the program through a combination of logic circuits. In this embodiment, each processor is not limited to being configured as a single circuit; multiple independent circuits may be combined to form a single processor, and its function may be achieved through this combination. Furthermore, the multiple components shown in Figures 1, 3, 9, and 12 may be integrated into a single processor to realize their functions.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments are possible without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the claims and its equivalents.

1 診療情報保管装置
2 医療知識グラフ保管装置
3 医用情報処理装置
4 医用情報学習装置
5 医用情報表示装置
31 処理回路
32 メモリ
33 入力インタフェース
34 通信インタフェース
35 ディスプレイ
41 処理回路
42 メモリ
43 入力インタフェース
44 通信インタフェース
45 ディスプレイ
51 処理回路
52 メモリ
53 入力インタフェース
54 通信インタフェース
55 ディスプレイ
1 Medical information storage device 2 Medical knowledge graph storage device 3 Medical information processing device 4 Medical information learning device 5 Medical information display device 31 Processing circuit 32 Memory 33 Input interface 34 Communication interface 35 Display 41 Processing circuit 42 Memory 43 Input interface 44 Communication interface 45 Display 51 Processing circuit 52 Memory 53 Input interface 54 Communication interface 55 Display

Claims (23)

対象患者の診療事象に関する診療情報を取得する取得部と、
診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する第1のグラフに、前記診療情報を写像して、前記対象患者に関する第2のグラフを生成する写像部と、
前記第2のグラフを入力して医学的判断情報を出力するように訓練された機械学習モデルである学習済みモデルを利用して、前記対象患者に関する前記第2のグラフに基づいて前記対象患者に対する前記医学的判断情報を推定する推定部と、
を具備する医用情報処理装置。
An acquisition unit that acquires medical information regarding the medical events of the target patient,
A mapping unit generates a second graph relating to the target patient by mapping the medical information onto a first graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes.
An estimation unit that estimates the medical judgment information for the target patient based on the second graph relating to the target patient, using a trained model which is a machine learning model trained to take the second graph as input and output medical judgment information,
A medical information processing device equipped with the following features.
前記診療事象は、症状、身体所見、検査所見、治療、治療反応及び副作用のうちの少なくとも1つのカテゴリに属する事象を含む、請求項1記載の医用情報処理装置。 The medical information processing device according to claim 1, wherein the medical event includes an event belonging to at least one of the following categories: symptoms, physical findings, laboratory findings, treatment, treatment response, and side effects. 前記学習済みモデルは、前記第2のグラフに畳み込み処理を施して第3のグラフを出力するグラフ畳み込み層と、前記第3のグラフを特徴ベクトルに変換する読出し層と、前記特徴ベクトルを前記医学的判断情報に変換する線形結合層とを有する、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 1, wherein the trained model comprises a graph convolution layer that performs a convolution operation on the second graph to output a third graph, a readout layer that converts the third graph into feature vectors, and a linear combination layer that converts the feature vectors into medical judgment information. 前記グラフ畳み込み層は、前記第2のグラフに含まれる複数のノード各々について、処理対象ノード及び当該処理対象ノードに対する隣接ノードに関する畳み込み処理前の特徴量と、前記処理対象ノードと前記隣接ノードとの間を結ぶ前記エッジを表す隣接行列と、前記エッジに対する重みと、に基づいて畳み込み処理後の特徴量を算出し、
前記読出し層は、前記複数のノード各々の前記畳み込み処理後の特徴量を前記特徴ベクトルに変換する、
請求項記載の医用情報処理装置。
The graph convolution layer calculates a post-convolution feature for each of the multiple nodes included in the second graph, based on the pre-convolution feature quantities relating to the target node and its neighboring nodes, the adjacency matrix representing the edges connecting the target node and its neighboring nodes, and the weights for the edges.
The readout layer converts the convolutional feature quantities of each of the plurality of nodes into the feature vector.
The medical information processing device according to claim 3 .
前記対象患者に関する前記第2のグラフ又は前記第3のグラフを可視化した可視化グラフを表示する表示制御部を更に備える、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 3 , further comprising a display control unit that displays a visualization graph in which the second graph or the third graph relating to the subject patient is visualized. 前記表示制御部は、前記可視化グラフに含まれるノードを、前記第2のグラフ又は前記第3のグラフに含まれる前記ノードに割り当てられた患者特徴量に応じた表示形態で表示する、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 5, wherein the display control unit displays the nodes included in the visualization graph in a display format corresponding to the patient feature quantities assigned to the nodes included in the second graph or the third graph. 前記表示制御部は、前記ノードを、前記ノードに対応し前記第2のグラフ又は前記第3のグラフに含まれる前記ノードに割り当てられた疾患影響度に応じた表示形態で表示する、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 5 , wherein the display control unit displays the node in a display format corresponding to the degree of disease impact assigned to the node that corresponds to the node and is included in the second graph or the third graph. 前記表示制御部は、前記第2のグラフ又は前記第3のグラフから、表示対象のノード及び当該表示対象のノード間を結ぶエッジを含む部分グラフを抽出し、前記部分グラフを可視化した可視化グラフを表示する、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 5, wherein the display control unit extracts a subgraph from the second graph or the third graph that includes nodes to be displayed and edges connecting the nodes to be displayed, and displays a visualization graph that visualizes the subgraph . 前記ノードは、症状、身体所見、検査所見、治療、治療反応及び副作用のうちの少なくとも2以上のカテゴリに分類され、
前記表示制御部は、前記第2のグラフ又は前記第3のグラフから、表示対象のカテゴリに属するノード及び当該ノード間を結ぶエッジを含む部分グラフを抽出し、前記部分グラフを可視化した可視化グラフを表示する、
請求項記載の医用情報処理装置。
The aforementioned node is classified into at least two categories from symptoms, physical findings, laboratory findings, treatment, treatment response, and side effects.
The display control unit extracts a subgraph from the second graph or the third graph that includes nodes belonging to the category to be displayed and edges connecting those nodes, and displays a visualization graph that visualizes the subgraph.
The medical information processing device according to claim 5 .
前記表示制御部は、前記可視化グラフに含まれる前記ノードに、当該ノードに対応する前記診療事象の名称又は記号を付す、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 5 , wherein the display control unit assigns the name or symbol of the medical event corresponding to the node to the node included in the visualization graph. 前記グラフ畳み込み層は、処理対象ノードに接続する処理対象エッジのエッジ関係タイプに応じて前記畳み込み処理のパラメータを切り替え、
前記エッジ関係タイプは、前記処理対象エッジに関する診療事象間の因果の方向、因果の強度及び/又は相関の強度である、
請求項記載の医用情報処理装置。
The graph convolution layer switches the parameters of the convolution process according to the edge relationship type of the edge to be processed connected to the node to be processed.
The edge relationship type is the direction of causality, the strength of causality, and/or the strength of correlation between medical events relating to the edge to be processed.
The medical information processing device according to claim 3 .
前記グラフ畳み込み層は、処理対象ノードに接続する処理対象エッジのエッジ関係タイプに応じて前記畳み込み処理のパラメータを切り替え、
前記エッジ関係タイプは、前記処理対象エッジが接続する前記処理対象ノードの診療事象のカテゴリと当該処理対象ノードに隣接する隣接ノードの診療事象のカテゴリとの組合せである、
請求項記載の医用情報処理装置。
The graph convolution layer switches the parameters of the convolution process according to the edge relationship type of the edge to be processed connected to the node to be processed.
The edge relationship type is a combination of the category of medical events of the processing target node to which the processing target edge is connected and the category of medical events of the adjacent node adjacent to the processing target node.
The medical information processing device according to claim 3 .
前記グラフ畳み込み層は、前記医学的判断情報の種類に応じて前記畳み込み処理のパラメータを切り替える、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 3 , wherein the graph convolution layer switches the parameters of the convolution process according to the type of medical judgment information. 前記グラフ畳み込み層は、前記医学的判断情報のうちの疾患の種類に応じて前記畳み込み処理のパラメータを切り替える、請求項記載の医用情報処理装置。 The medical information processing apparatus according to claim 3 , wherein the graph convolution layer switches the parameters of the convolution process according to the type of disease among the medical judgment information. 前記学習済みモデルは、前記医学的判断情報として急性疾患に分類される疾患種を出力する急性疾患用の学習済みモデルと前記医学的判断情報として慢性疾患に分類される疾患種を出力する慢性疾患用の学習済みモデルとを有し、
前記写像部は、前記急性疾患用の学習済みモデルを使用して前記急性疾患に分類される疾患種を推定する場合と前記慢性疾患用の学習済みモデルを使用して前記慢性疾患に分類される疾患種を推定する場合とに応じて、写像する前記診療情報の期間を決定する、請求項1記載の医用情報処理装置。
The pre-trained model comprises a pre-trained model for acute diseases that outputs disease types classified as acute diseases as medical judgment information, and a pre-trained model for chronic diseases that outputs disease types classified as chronic diseases as medical judgment information.
The medical information processing apparatus according to claim 1, wherein the mapping unit determines the period of the medical information to be mapped, depending on whether it is using a trained model for acute diseases to estimate disease types classified as acute diseases or using a trained model for chronic diseases to estimate disease types classified as chronic diseases.
前記診療情報は、前記診療事象の発生順序、発生回数及び/又は発生程度を含み、
前記写像部は、前記診療情報をノード特徴量として前記ノードに写像する、
請求項1記載の医用情報処理装置。
The medical information includes the sequence of occurrence, the number of occurrences, and/or the severity of the medical events.
The mapping unit maps the medical information to the nodes as node features.
The medical information processing device according to claim 1.
前記診療情報は、前記診療事象に関する場所的情報及び/又は時間的情報を含み、
前記写像部は、前記場所的情報及び/又は時間的情報をノード特徴量として前記ノードに写像し、
前記場所的情報は、前記診療事象が発生した位置に関する情報であり、
前記時間的情報は、前記診療事象が発生した時間に関する情報である、
請求項1記載の医用情報処理装置。
The aforementioned medical information includes spatial and/or temporal information relating to the aforementioned medical event.
The mapping unit maps the spatial information and/or temporal information to the node as node features,
The aforementioned spatial information is information relating to the location where the medical event occurred.
The aforementioned temporal information is information relating to the time when the medical event occurred.
The medical information processing device according to claim 1.
記推定部は、異なる複数の時間のグラフ特徴量が割り当てられた複数の第2のグラフから異なる複数の時間の畳み込み後の第2のグラフを出力するグラフ畳み込み層と、前記異なる複数の時間の畳み込み後の第2のグラフにそれぞれ対応する異なる複数の時間の特徴ベクトルから前記医学的判断情報を出力する再帰型ニューラルネット層とを含む学習済みモデルを利用して、前記複数の第2のグラフから前記対象患者に対する前記医学的判断情報を推定する、
請求項17記載の医用情報処理装置。
The estimation unit estimates the medical judgment information for the target patient from the multiple second graphs using a trained model that includes a graph convolution layer that outputs a second graph after convolution of multiple second graphs at different time points , and a recurrent neural network layer that outputs the medical judgment information from feature vectors at different time points corresponding to each of the second graphs after convolution at different time points.
The medical information processing device according to claim 17 .
前記診療情報は、前記対象患者の診療情報と、前記対象患者に空間情報が近接する他の患者の診療情報とを含み、
前記空間情報は、前記他の患者の場所的情報及び/又は生物学的情報を含み、
前記写像部は、前記対象患者の診療情報と前記他の患者の診療情報とをノード特徴量として前記ノードに写像する、
請求項1記載の医用情報処理装置。
The medical information includes the medical information of the target patient and the medical information of other patients whose spatial information is adjacent to the target patient.
The spatial information includes the location information and/or biological information of the other patient.
The mapping unit maps the medical information of the target patient and the medical information of the other patient to the node as node features.
The medical information processing device according to claim 1.
前記推定部は、前記医学的判断情報として、前記対象患者に関する前記第2のグラフに対応する疾患分類情報、予後予測情報及び重症度分類情報の少なくとも1つの情報を推定する、請求項1記載の医用情報処理装置。 The medical information processing device according to claim 1, wherein the estimation unit estimates at least one piece of information corresponding to the second graph relating to the target patient, namely disease classification information, prognosis prediction information, and severity classification information, as the medical judgment information. 前記対象患者に関する前記第2のグラフを表示する表示制御部を更に備え、
前記診療事象は、症状、身体所見、検査所見、治療、治療反応及び副作用のうちの少なくとも1つのカテゴリに属する事象を含み、
前記表示制御部は、前記カテゴリを識別可能に前記第2のグラフを表示する、
請求項1記載の医用情報処理装置。
The system further includes a display control unit that displays the second graph relating to the target patient,
The aforementioned medical events include events belonging to at least one of the following categories: symptoms, physical findings, laboratory findings, treatment, treatment response, and adverse reactions.
The display control unit displays the second graph in a way that allows the category to be identified.
The medical information processing device according to claim 1.
前記第1のグラフは、複数の患者の診療情報又は医療オントロジに基づいて生成されたグラフである、請求項1記載の医用情報処理装置。 The medical information processing device according to claim 1, wherein the first graph is a graph generated based on the medical information or medical ontology of multiple patients. 対象患者の診療事象に関する診療情報を取得し、
診療事象に対応するノードと当該ノード間の関係性を表すエッジとを有する第1のグラフに、前記診療情報を写像して、前記対象患者に関する第2のグラフを生成し、
前記第2のグラフを入力して医学的判断情報を出力するように訓練された機械学習モデルである学習済みモデルを利用して、前記対象患者に関する前記第2のグラフに基づいて前記対象患者に対する前記医学的判断情報を推定する、
ことを具備する、コンピュータにより実装された医用情報処理方法。
We obtain medical information regarding the medical events of the target patient.
A second graph relating to the target patient is generated by mapping the medical information onto a first graph having nodes corresponding to medical events and edges representing the relationships between those nodes.
Using a trained model, which is a machine learning model trained to take the second graph as input and output medical judgment information, the medical judgment information for the target patient is estimated based on the second graph relating to the target patient.
A computer-implemented medical information processing method that includes the following features.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003310557A (en) 2002-04-19 2003-11-05 Keio Gijuku Medical care support device, medical care support method, and medical care support program
JP2017174404A (en) 2016-03-24 2017-09-28 富士通株式会社 System and method for assessing patient risk using open data and clinician input
US20180011979A1 (en) 2016-07-11 2018-01-11 Baidu Usa Llc Question generation systems and methods for automating diagnosis
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