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  • 2021/12/21 掲載

「こんなの使えない」と文句を言った医師がファンに ボーンサプレッション開発秘話

連載:イノベーションの「リアル」

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日本では高齢化に伴って、肺疾患の死亡率が高くなっていることから、その早期発見や早期治療が重要になっている。いま肺検査は、大掛かりな設備が不要な「胸部X線撮影」が最もポピュラーだが、そのX線画像には骨や血管、心臓などの部位が重なって写るため、正確な診断が難しいことが課題となっている。そこでコンピューター上で独自の画像処理を行うことで、肋骨と鎖骨の画像信号を減弱させ、肺野内の視認性を高める「ボーンサプレッション」(Bone Suppression)という処理技術が開発された。コニカミノルタ ヘルスケア事業本部の米山 努氏に、この画期的なイメージング処理技術の開発経緯と市場開拓について話を聞いた。
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ボーンサプレッション処理前とボーンサプレッション処理後の胸部X線画像の比較。ボーンサプレッション処理後、骨が消えているのが目で見て分かる
(出典:コニカミノルタ Webサイトより)

デジタル画像処理で付加価値を加えて市場へ投入

(アクト・コンサルティング 野間 彰氏)──米山さんとボーンサプレッションの関りから教えてください。

米山 努氏(以下、米山氏):私は、分野横断的に新しい開発・企画をミッションとする部署で、新しいモダリティ(医療機器の分類や様式)やAI領域を担当しています。私が画像処理部隊を担当したのは2015年からで、今回の胸部骨減弱処理技術「ボーンサプレッション」を、ちょうど発売するタイミングでした。

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コニカミノルタ
ヘルスケア事業本部 X線事業統括部臨床開発 開発企画部 部長
米山 努 氏
2018年7月 同社ヘルスケア事業本部ヘルスケア事業部X線事業統括部臨床開発部長、2020年4月 ヘルスケア事業本部 開発企画部長に着任
──ボーンサプレッション開発の背景は、どのようなことだったのですか。

米山氏:ボーンサプレッションは、胸部X線画像から骨を消す技術です。ヘルスケア分野のX線市場に位置します画像処理技術であるボーンサプレッションはソフトウェアですが、弊社ではハードウェアを販売しています。「X線撮影システム」や「フラットパネル・ディテクター」という、X線受像器などのハードウェア製品の提供もメイン事業となっています。

 X線撮影の主流がフィルムだった時代から画質向上が重要なテーマで、我々はそのコア技術を持っていました。従来までモダリティ製品の画質向上に焦点を当てていましたが、X線撮影がデジタル化したことにより、いろいろと応用ができるようになってきました。単なる撮影だけでなく、ソフトウェアによる画像処理で付加価値を加えたビジネスに注力しているのが、現在の状況です。

──ボーンサプレッションのビジネスへの貢献はいかがでしょう?

米山氏:ボーンサプレッションは、弊社で販売しているX線フラットパネルディテクターの撮影コンソールや、PACSに搭載され、ひとつの機能として販売されます。これにより、フラットパネルディテクタや、PACSの販売を促進する効果があります。これだけですと、自社の製品での撮影系のみになりますが、他社撮影システムで撮影された画像を入力として、ボーンサプレッション処理を加え、処理済み画像を出力するゲートウェイマシンとしても提供しております。この製品形態ですと付加価値ソフトウェアとしてビジネスをすることが可能となります。現在、この形態での製品として海外への展開も広がっており、今後は、診断支援ソフトウエアとして、グッと伸びてくるものと考えています。

高度なアルゴリズムで肋骨や鎖骨の画像を消す

──著名な呼吸器科の医師が「ボーンサプレッションによって20年来の夢が叶いました」と話していましたが、そもそもボーンサプレッションとは、どんなソフトウェアですか?

米山氏:ボーンサプレッションは、独自の胸部X線画像データベースをもとに、高度なアルゴリズムで胸部画像の前方と後方の肋骨、鎖骨などの画像信号を減弱する画像処理技術です。これにより肋骨が重なって見えづらかった肺野内の病変が見やすくなり、読影時の見落としを減らせるのです。それまでは、医師が自分の頭の中で鎖骨や肋骨の減弱像をイメージしていました。

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高度なアルゴリズムによるボーンサプレッション処理。【1】肺野認識処理(辺縁の異なる肺尖部/外胸郭部/横隔膜部/縦隔部に分類し、最適なエッジ情報を抽出)、【2】骨認識処理(大量の骨モデル情報から推定した骨構造と、X線画像をマッチングさせ、骨を認識する)【3】骨信号減弱処理(認識した骨候補から、骨の信号成分を推定して減弱を行う)
(出典:KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.12, 2015)

──ボーンサプレッションの開発経緯について教えてください。

米山氏:実はボーンサプレッションそのものを開発販売することが当初の目的ではありませんでした。2008年頃から、いまでいうがん検出の診断支援ソリューション「CAD」(Computer Aided Detection)の開発が始まり、前処理として骨を消そうということになったのです。

 そもそも肺の画像は骨が75%も占めており、肺自体が見えにくいのです。がんなどの病巣をCADでピンポイントに教示できるように研究を進めていたのですが、それが難しかったので、手始めに骨を消そうということになり、実際にやってみたら非常にキレイに消えてくれたのです。

 競合他社の多くは、エネルギーの異なるX線を2回照射し、軟部と骨のエネルギー吸収の違いから骨を消す「デュアルエネルギーサブトラクション」(DES:Dual Energy Subtraction)という技術を詰めていました。ただ、そちらはX線の被ばく量も多くなりますし、装置を変える必要がありコストがかかります。最終的な狙いは同じでも、クリニックのような規模で、簡易システムとして導入するには、我々のボーンサプレッション処理に価値があると判断しました。


AI診断支援ソリューションの陰でボーンサプレッションを開発した日々

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アクト・コンサルティング
野間 彰氏
──なるほど。CADの前処理技術をやっていく中で、「これは行けるかも」と気づいたわけですね。

米山氏:そうです。ただ最初は社内では「DESという先行技術があるのに、それと戦うのはどうなの?」という反対意見も根強かったですね。しかし、ボーンサプレッションを推進したほうが良いという確信がありました。というのもX線装置の買い替えは不要ですし、読影の見落とし防止にも大きな意味があり、市場で喜ばれると思ったのです。当時はまだ骨が中途半端に消える状況で、技術的に解決すべき点はありましたが、それを解決していく方針になりました。

──DESと比べて、精度を超えられる見通しがあったのですか?

米山氏:当初は少し難しかったのですが、アルゴリズムによって、コントラストや鮮鋭性などを失わずに処理すれば、同等以上のものができると予想していました。とはいえ、まだ精度が出ない段階で、CADも一緒に開発が進む中では、どちらかというと、ボーンサプレッションは隠れて開発していたという感じでしたね(笑)。

──隠れてまでやる原動力は何だったのですか?

米山氏:開発の中で、病院の先生から「見落としてはならない」という強い声を聴いていました。これが、何としても開発するという原動力になりました。

 当時開発していたCADは、読影の見落とし防止がニーズだったので、ピンポイントで腫瘍などを示してやれば、本来なら骨が消えなくても良かったのですが、CADもAIの世界と同様にブラックボックスなので、「ここが腫瘍」という判断の根拠がよく分からないため、医師も疑心暗鬼の評価になっていました。

 そういう意味では、ボーンサプレッションは骨を消す、見えにくいものを可視化するという発想なので、病院の先生にとっては割としっくりくる進化ですし、自分の目で判断するので疑いようもありません。だからCADで究極まで攻めるより、ボーンサプレッションのようなものを提供するほうが納得してもらえると考え、現在はボーンサプレッション単独でサブスクリプション形式で提供するビジネスも展開しています。

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同社の開業医向けコンソール「Unitea α」(写真上)と、大病院向けの「i-PACS EX」(写真下)に、ボーンサプレッション処理が可能なソフトウェアを搭載。マウスホイールの上下で、ボーンサプレッション処理前と処理後の画像を簡単に切り替えられる
(出典:KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.12, 2015)

【次ページ】最初は「邪道だ」と読影の専門医に怒られた

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