カテーテル治療の個別最適化に向けたAIの開発
医機連みらい戦略会議シンポジウム

2022年12月16日

テルモ株式会社
関 悠介

3カンパニー8事業を通じて医療に貢献
心臓血管カンパニー
事業別売上収益

心臓や血管の病気を中心としてカテーテル治療と外科手術で用いる製品を展開し患者さんの負担の少ない、低侵襲医療に貢献。
 TIS事業（Terumo Interventional Systems)
 ニューロバスキュラー事業（MicroVention)
 カーディオバスキュラー事業（Terumo Cardiovascular）
 血管事業（Terumo Aortic)

血液・細胞テクノロジーカンパニー

1,206億円

17%

メディカルケアソリューションズ
カンパニー＊

メディカルケアソリューションズカンパニー

2022/3期
7,033

1,853億円

億円

心臓血管カンパニー

3,971億円

57%

26%(Terumo Medical Care Solutions)患者さんのケアの質向上と医療の変革に貢献し、医療に関わるすべての人に「やさしい医療」を提供。

 ホスピタルケアソリューション事業
 ライフケアソリューション事業
 ファーマシューティカルソリューション事業

血液・細胞テクノロジーカンパニー*2022年4月付の組織変更に伴い、ホスピタルカンパニーはメディカルケアソリューションズカンパニーに名称変更しました。
**構成比率は小数点以下を四捨五入しており、合計が100％とならない場合があります。
©TERUMO CORPORATION

血液と細胞の可能性を最大限に活かすことで、治療効果を高め、未充足ニーズに対するイノベーションを起こして世界の医療に貢献。
 血液・細胞テクノロジー事業（Terumo Blood and Cell Technologies）

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テルモ 5カ年成長戦略©TERUMO CORPORATION

3

テルモ 5カ年成長戦略©TERUMO CORPORATION

4テルモ 5カ年成長戦略©TERUMO CORPORATION

5

心臓血管領域におけるデジタルソリューション
デジタル技術を用いた個別化医療のソリューション提供が重要課題であり、ペイシェント・ジャーニーにおけるデジタルソリューションの実現を目指す
ペイシェント・ジャーニー
術前早期発見が重要な症状の検知

治療

個々の患者さんの臨床データや併存疾患などを考慮した治療と術後管理の方針決定

処置のスピードや精度の向上

ドクターへの症例プランニングのサポート©TERUMO CORPORATION

術後術後の常時モニタリング

ドクターへの治療における意思決定支援

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患者さんへの手術後の早期回復支援

臨床意思決定支援ソフトウェアによる予後改善と医療コスト低減
心臓関連の治療に関して、各患者さんの臨床データや併存疾患などを基に、固有の合併症リスクを定量的に示すソフトウェア(ePRISM)を提供
カテーテル治療における出血性合併症や急性腎障害などのリスクを提示し、医師はその情報を基に穿刺部位や使用薬剤などの適正化を図り、治療計画を決定

https://www.terumo.co.jp/newsrelease/detail/20210224/1163©TERUMO CORPORATION

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カテーテル治療の課題
標準化
 画像読影効率化
 医療費削減 治療戦略立案

 ワークフロー デバイス選択 メンテナンス

 デバイスナビゲーション

 在庫管理 合併症予測 トレーニング

 類似症例参照

 遠隔医療菊名記念病院HPよりカテ室におけるDXのポテンシャルは極めて高い©TERUMO CORPORATION

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カテーテル治療の流れと血管内イメージングの役割

映像「カテーテル治療の手順」©TERUMO CORPORATION

9https://www.terumo.co.jp/technology/stories/08

IVUSガイドPCIの現状

IVUS：Intravascular Ultrasound（血管内超音波）
PCI：Percutaneous Coronary Intervention（経皮的冠動脈インターベンション）

米国の医師259名に対して実施されたIVUS読影技能に関するアンケートでは、4～6割がIVUS読影に不安あり と回答

Flattery, et al. TCT2019.
©TERUMO CORPORATION

10カテーテル支援AIの提供価値
病変部の詳細構造や合併症因子の可視化によって医師の判断をサポート

Stent Underexpansion
Minimum Stent Area <5.5 mm2【現状】
 医師の技量・経験に依存した治療©TERUMO CORPORATION【提供価値】
 病変部の詳細構造や合併症因子の可視化
 患者層別化／予後予測11【あるべき姿】
 エビデンスに基づく客観的かつ高質な治療
 治療の個別最適化

カテーテル治療支援AIのコンセプト
カテーテル戦略立案に必要な定量的指標の自動計測
合併症に関連する病変の自動検出
最適なランディングゾーン・ステントサイズの提示 「ステントナビ」
血管構造の詳細を可視化 「血管ナビ」

PCIに必要な定量的指標
合併症に関連する病変

Dissection

PlaqueBurden

Protrusion

Malapposition

Lumen Area
Vessel Area
Ref Dist.

AI画像認識©TERUMO CORPORATION

12Minimum Stent Area

Räber L, et al. European Heart Journal (2018)(An expert consensus document)

Ref Prox.

IVUS画像の自動セグメンテーションAI
IVUS画像におけるEEMと内腔の自動セグメンテーションを実現するために2次元畳み込みニューラルネットワーク（U-Net）を用いてAIを試作

U-Net
O. Ronneberger, et al. arXiv:1505.04597 (2015)©TERUMO CORPORATION

IVUS Catheter(AltaView, Terumo Corporation)

IVUS Image

Y. Seki, Y. Sakaguchi, A Iguchi. "A State-of-the-Art Intravascular UltrasoundDiagnostic System." Intravascular Ultrasound. Elsevier (2020)

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IVUS画像のデータセット
PCI425症例・825自動プルバックのIVUS画像5275枚を教師データとして使用（画像解析はコアラボで実施）
様々なIVUS画像をAIの学習に使用するため、Pre/Postから満遍なく抽出
Typical PCI workflow
Pre-dilatation
IVUS©TERUMO CORPORATION

Stenting

Post-dilatation
IVUS

IVUS

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IVUS

IVUS画像の自動セグメンテーション
セグメンテーション精度の指標であるIoU（教師データとの一致率）の値はEEMで0.90 ± 0.07、内腔では0.86 ± 0.09 であったIntersection-over-unions (IoU)

IoU =©TERUMO CORPORATION

15A∩B
AUB=

平均内腔径／血管径の予測精度
平均内腔径／血管径の予測結果は実測値と良く一致
8Predicted EEM diameter (mm)Predicted lumen diameter (mm)86420R2 = 0.950246

Measured lumen diameter (mm)©TERUMO CORPORATION

6420816R2 = 0.950246

Measured EEM diameter (mm)8

カテーテル治療戦略に有用な定量指標の可視化
AIを活用して心臓カテーテル治療戦略立案に有用な定量指標（平均内腔径やプラークバーデン等）をプルバック全体に渡って可視化することも可能©TERUMO CORPORATION

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IVUS自動セグメンテーションのデモ
Original IVUS image

Auto-segmentationMean lumen diameter (mm)Position (mm)Plaque burden (%)
Position (mm)©TERUMO CORPORATION

18血管構造の詳細を可視化 「血管ナビ」
内腔と血管のIVUS自動セグメンテーションにより血管の３D表示が可能
プラークや側枝を含む血管構造の直感的理解の助けとなる

PlaqueSide branchSide branch

PlaqueSide branch©TERUMO CORPORATION

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AIを用いたカテーテル治療戦略立案支援に向けて病変部の詳細構造や合併症因子の可視化によって医師の判断をサポート
個々の患者さんの臨床データや併存疾患などを考慮したカテーテル治療および術後管理の個別最適化を目指す©TERUMO CORPORATION

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まとめ
血管内画像を自動読影し、治療戦略立案に必要な情報を医師に提示するAIの開発を推進
術中のみならず、術前および術後のデータも活用することによって、カテーテル治療の個別最適化を目指す
テルモはデバイスとデジタルソリューションを組み合わせることによって、診断・治療の質と効率を高め、医療の発展に貢献する©TERUMO CORPORATION21©TERUMO CORPORATION December 2022