視覚的特徴に基づく NBI 併用拡大画像セグメンテーションのための色相テクスチャ埋め込み領域ベースモデル

Hue-texture-embedded region-based model for magnifying endoscopy with narrow-band imaging image segmentation based on visual features
Xiaoqi Liu, Chengliang Wang , Jianying Bai , Guobin Liao , Yanjun Zhao Computer methods and programs in biomedicine vol.145, pp. 53-66, 2018

“背景と目的:狭帯域光観察(ME-NBI)による拡大内視鏡検査は,ヒトの消化管内の疾患の検出を実現可能と したツールになり,また前がん病変,早期胃がん,進行がんなどの胃がんの病理学的異常を発見することを目的 とし医師によりより適用化される.疾患の検出の信頼性を向上させるために,ME-NBI 画像を効率的に分析およ び処理するためのコンピューター支援手法を適用または提案する必要がある.ただし,従来のコンピュータービ ジョン手法,主にセグメンテーションでは,NBI の持つ特性の視覚特性をうまく表現していない.
手法:本論文では,ME-NBI 画像の特定の視覚特性に基づく 2 つのエネルギー機能アイテムを Chan-Vese モデ ルのフレームワークに統合し,Hue テクスチャ埋め込みモデルを構築した.一方で,H チャネル(HSL 色空 間)で抽出されたグローバルな色情報を表すグローバル色相エネルギー関数が提案された.一方,テクスチャ エネルギーは S チャネルの適応しきい値の PIF によって抽出された局所微小血管テクスチャを提示するために提 唱された.
結果:このモデルの結果は,Chan-Vese モデルおよび F 値と偽陽性率を用いて医師によってマークされた手動 アノテーションと比較された.平均 F 値と FPR の値は,色相テクスチャ埋め込み領域ベースモデルによって 0.61 と 0.16 に達した.そして C-V モデルは,平均 F 値と FPR 値それぞれ 0.52 と 0.32 を達成した.実験により、Hue テクスチャが埋め込まれた領域ベースは、効率、普遍性、病変検出の点で Chan-Vese モデルよりも優れているこ とが示された.
結論:慢性胃炎,腸上皮化生および萎縮,低悪性度新生物,高悪性度新生物および早期胃癌の 5 つのケースで は,従来の領域ベースのアクティブな輪郭と比較して,色相テクスチャが埋め込み領域ベースモデルによって,よ り良いセグメンテーション結果が取得される.将来的には,提案された方法論の普遍性を拡大して粘膜内がんな どの他の病変をセグメント化することを計画している.これらの問題が解決さえすれば,ME-NBI 画像で臨床的 に関連する疾患の分類を進めて,完全自動のコンピューター診断支援システムを実装可能である.”

早期胃癌の内視鏡診断に対する LCI の有用性

Utility_of_linked_color_imaging_for endoscopyic_diagnosis_of_early_gastric_cancer

Toshihisa Fujiyoshi, Ryoji Miyahara, Kohei Funasaka, Kazuhiro Furukawa, Tsunaki Sawada, Keiko Maeda, Takeshi Yamamura, Takuya Ishikawa, Eizaburo Ohno, Masanao Nakamura, Hiroki Kawashima, Masato Nak- aguro, Masahiro Nakatochi, Yoshiki Hirooka
World Journal of Gastroenterology 2019 , pp.1248-1258 , 2019

LCI は,胃粘膜の色のわずかな違いを強調する内視鏡イメージングの方法である.早期胃癌診断の内視鏡検査 で LCI を評価し,LCI と病理学的所見の比較を行った.早期胃癌の 39 人の患者について内視鏡画像を取得した. 3 人の内視鏡医が白色光イメージング(WLI)と LCI を用いて病変の認識を評価した.癌病巣と非癌領域の色差 を計算する為に 1976 年に国際証明委員会(CIE)が制定した L*a*b*色空間における色値を使用した.内視鏡的 粘膜下層剥離術後,胃上皮表層部の血管密度を病理学的に評価した.同一の関心領域が内視鏡画像の分析(WLI, LCI)および病理学的分析のために選択された.LCI は病変認識に対して優れており,癌領域と非癌領域の間の色 差は WLI よりも LCI の方が有意に大きかった(29.4vs18.6, p < 0.0001).血管密度は癌病変において有意に高 かった(5.96 % vs4.15 %, p = 0.0004).CIE1976L*a*b*色空間における 24 以上の a*カットオフは,LCI を用い て 76.7 %の感度,93.0 %の特異度,および 84.9 %の精度で癌病変を同定した.発赤の変化の視覚化が改善された 結果として,LCI は WLI と比較して早期胃癌の認識に対してより効果的である.表面血管密度は癌病変で有意に 高く,そしてこの結果は LCI 画像分析と一致している.

早期胃癌境界における光学増強システムの診断能力の評価

Evaluation of the Diagnostic Ability of Optical Enhancement System in Early Gastric Cancer Demarcation
Misato Nagao, Jun Nishikawa, Ryo Ogawa, Sho Sasaki, Munetaka Nakamura, Junichi Nishimura, Atsushi Goto, Shinichi Hashimoto, Takeshi Okamoto, Masato Suenaga, Yoshihiko Hamamoto, and Isao Sakaida
Gastroenterology Research and Practice Volume 2016, Article ID 2439621, 6 pages

この研究は,早期胃癌境界における光学増強(OE)の有用性を評価することを目的とした.OE-1 および OE-2 の機能を有するペンタックス(PENTAX)内視鏡検査システムにより,20 例の早期胃癌の病変を検査した.12 人 の評価者(初心者医師は 6 人,経験者医師は 6 人)によって同定された腫瘍境界の領域を,術後の組織病理学的 所見によって決定された正確に対応する領域と比較した.誤診されたスコアを偽陽性および偽陰性の合計で比較 した.癌領域の内側と癌領域の外側からの 100 ピクセルの色は,3 次元 RGB 成分のベクトルとして表現された. 平均ベクトルおよび共分散行列を計算し,2 領域間の色差を示すマハラノビス距離を算出した.誤診されたスコア の比較は,12 名の評価者および初心者評価者(p= 0.026)すべてについて,OE-1 が WL-1 よりも胃癌境界の方 が好ましいことを明らかにした(p= 0.008).OE-2 はすべての症例において WL-2 と有意差がなかった.OE-1 画像は,WL-1 画像よりも有意に大きい色差を示すマハラノビス距離を与えた(p= 0.002).OE モード 1 は,早 期胃癌の境界における白色光モードよりも有意な利点を有することが実証された.

拡大 BLI 内視鏡による早期胃癌の微細構造可視化の改良:拡大 NBI との比較

Magnifying Endoscopy with Blue Laser Imaging Improves the Microstructure Visualization in Early Gastric Cancer : Comparison of Magnifying Endoscopy with Narrow Band Imaging
Reiko Kimura-Tsuchiya, Osamu Dohi, Yasuko Fujita, Nobuaki Yagi, Atsushi Majima, Yusuke Horii, Tomoko Kitaichi, Yuriko Onozawa, Kentaro Suzuki, Akira Tomie, Tetsuya Okayama, Naohisa Yoshida, Kazuhiro Ka- mada, Kazuhiro Katada, Kazuhiko Uchiyama, Takeshi Ishikawa, Tomohisa Takagi, Osamu Handa, Hideyuki Konishi, Mitsuo Kishimoto, Yuji Naito, Akio Yanagisawa, Yoshito Itoh
Gastroenterology Research and Practice, 30 Aug 2017

背景:早期胃癌診断のための BLI を用いた拡大内視鏡検査は,NBI を用いた拡大内視鏡検査と等しく効果的で ある.しかし,BLI 拡大観察と NBI 拡大観察における早期胃癌のミクロ構造での可視化は異なる.本研究では, 拡大 NBI 観察と拡大 BLI 観察で微細構造の所見が異なる早期胃癌の病理学的特徴を明らかにすることを目的とし た.
手法:微小血管構築像の分類によると,早期胃癌は A 群(BLI 拡大では不規則な微小表面パターン(MSP)およ び拡大 NBI では absent な MSP),B(両方の内視鏡で不規則な MSP),または C(両方の内視鏡で absent な MSP)に分類できる.我々は,これら 3 つの群の間での早期胃癌の病理学的特徴を比較した.
結果:A 群,B 群,C 群それぞれで 17 例,4 例,5 例の病変を詳細に評価できた.腺窩の浅い高分化型腺癌は,B 群よりも A 群でより高頻度に現れた(58.8 および 0 %).A 群の腺窩の深さの平均は B 群の平均より有意に浅い 事がわかった(56 ± 20 , 265 ± 64 μ m, P=0.0002).
結論:拡大 BLI 観察は,拡大 NBI 観察と比較して浅い腺窩を有する微細構造をよりよく視覚化することが可能で あることがわかった.したがって拡大 BLI 観察は,浅い腺窩を有する早期胃癌をより正確に診断可能である.

LCIとBLIを用いた早期胃癌の可視性の評価

Evaluation of the visibility of early gastric cancer using linked color imaging and blue laser imaging
Yoshikazu Yoshifuku, Yoji SanomuraEmail, Shiro Oka, Mio Kurihara, Takeshi Mizumoto, Tomohiro Miwata, Yuji Urabe, Toru Hiyama, Shinji Tanaka and Kazuaki Chayama
BMC gastroenterology, Volume 17, No. 1, pp.1–7, 2017
20180110 yokada

背景:BLIとLCIはLASEREO内視鏡システムの色強調機能であり,それぞれ狭帯域光観察機能と色情報の拡大縮小を実現する. 手法:我々は,2014年4月から2015年8月までの間に早期胃癌(EGC)と診断された82人の患者を検査した.5人の専門家および5人の非専門家の内視鏡医により,非拡大BLI-brightモード(BLI-BRT)およびLCIで得られた画像と,従来の白色光イメージング(WLI)で得られた画像を比較した.また,2者間の確認も同様に評価された. 結果:専門家による画像の評価では,LCIおよびBLI-BRTのそれぞれにおいて,73%(60/82)および20%(16/82)の症例で視認性の改善が観察された.非専門家による画像の評価では,LCIおよびBLI-BRTのそれぞれにおいて,76.8%(63/82)および24.3%(20/82)の症例で視認性の改善が観察された.専門家と非専門家の間では,画像の評価に有意差はなかった.視認性の改善は,専門家および非専門家においてBLI-BRTよりLCIで有意に高かった(p<0.01).WLI上の腫瘍の色に関して,LCIを使用した場合,赤みを帯びた白っぽい腫瘍の視認性の改善は等色性の腫瘍よりも有意に高かった.LCIによる視認性の改善は,それぞれヘリコバクターピロリ(Hp)除菌の有無において,それぞれ71%(12/17)および74%(48/65)の患者で観察された.両者間の確認は,0.62以上で満足できるものであった. 結論:結論として,内視鏡医の経験やHp除菌のレベル,赤みを帯びた白っぽい色のEGCのレベルにかかわらず,LCIがEGCの視認性を改善することを示した.視認性の改善は,BLIよりLCIが有意に高かった.

新しい画像強調内視鏡技術であるLCIによる早期胃癌の色の強調

Linked color imaging (LCI), a novel image-enhanced endoscopy technology, emphasizes the color of early gastric cancer
Hiromitsu Kanzaki, Ryuta Takenaka, Yoshiro Kawahara, Daisuke Kawai, Yuka Obayashi, Yuki Baba, Hiroyuki Sakae, Tatsuhiro Gotoda, Yoshiyasu Kono, Ko Miura, Masaya Iwamuro, Seiji Kawano, Takehiro Tanaka, Hiroyuki Okada
Endoscopy International Open, Volume 5, Number 10, pp.E1005–E1013, 2017
20171114 yokda

“背景と研究目的:LCIとBLIは,強力で独特な色強調を備えた画期的な内視鏡技術である.我々は,早期胃癌病変と周囲の粘膜との間の色差を測定し,WLIと比較することで,LCIおよびBLI-brightの有効性を調べた.
患者および手法:内視鏡下粘膜切開予定の早期胃癌の画像をLCI,BLI-brightおよびWLIで同じ条件で撮影した.病変および周囲の粘膜の色値を,各関心領域における色値の平均として定義した.病変と周囲粘膜の色差(ΔE)を各モードで調べた.色値は,CIE-L*a*b*色空間(CIE:Commission Internationale d’Eclairage)を用いて評価した.
結果:42人の患者から43病変の画像を収集した.LCI,BLI-brightおよびWLIによる平均ΔE値は,それぞれ11.02,5.04,5.99であった.ΔEは,LCIでWLIより有意に高かった(P<0.001).WLIのΔEが小さい場合に限って,ΔEはWLIよりもLCIで約3倍高くなった(7.18対2.25).LCIのΔEは,周囲の粘膜が重度の腸上皮化生(P=0.04)を有する場合に大きくなった.病変と周囲の粘膜の平均色値は異なるものとなった.この値は,LCIを用いた場合でも,それらを区別するために病変と周囲の粘膜との間に十分なカットオフポイントを有していなかった. 結論:LCIはWLIよりΔEが大きくなった.経験の浅い内視鏡専門医であっても,胃癌を容易に認識し,早期に検出可能であることが示唆された."

早期胃癌における光学強調システムの診断能力の評価

Evaluation of the Diagnostic Ability of Optical Enhancement System in Early Gastric Cancer Demarcation
Gastroenterology Research and Practice, Volume 2016, pp.1–6, 2016
20161213 yokada

この研究は,早期胃癌境界における光学的強調法(OE)の有用性を評価することが目的である.OE-1 および
OE-2 機能を有するPENTAX 内視鏡検査システムにより,20 症例の早期胃癌の病変を検査した.12 人の評価者
(初心者6 人,経験者6 人)によって決定された腫瘍境界と,術後の組織病学的所見によって決定された正確な領
域を比較した.そして偽陽性と偽陰性の合計である誤診された値を比較した.癌領域の内側と外側から100 ピク
セルの色は,3 次元RGB 成分ベクトルとして表された.平均ベクトルおよび共分散行列を計算し,2 つの領域間
の色差を示すマハラノビス距離を試した.誤診された値の比較より,12 人の評価者(p = 0:008)や初心者評価者
(P = 0:026)にとって,胃癌境界を診断するにはWL-1 よりOE-1 が良いことが示された.OE-2 はいずれの場合
においてもWL-2 と有意差が見られなかった.OE-1 画像は,WL-1 画像(p = 0:002)より色の違いを示す大きな
マハラノビス距離を示した.OE モード1 は,白色光モードよりも早期胃癌の境界決定において顕著な利点を有す
ることが示された.