AIホスピタルによる高度診断・治療システム
成果発表シンポジウム2022
ー患者さんにも医療従事者にもやさしい医療をー

プロジェクト成果発表(2)：サブテーマＤ

小児・周産期病院におけるAIホスピタル機能の実装研究

国立成育医療研究センター
研究責任者：五十嵐 隆

0健康の定義 (WHO, 1988年）
Health is a state of complete physical, mental
and social well-being （身体的、心理的、社会的に良い状態）and not merely theabsence of disease or infirmity.
米国小児科学会AAPはこれら3つを総称して”biopsychosocial well-being”としている。
1

健康に影響を与える要因
Biopsychosocial Model
Green BN: J Chiropr Humanit 2013;20:1-8を改変

赤字で示す項目が小児の健康に大きく影響する

Biological・年齢・性別・遺伝的素因
・身体的健康・情緒・信条
・心の健康・対人関係・社会からの支援・経済状況PsychologicalSocial

気候変動、格差社会
コロナ禍（人類による環境破壊の結果）が可視化した2つの危機

2子どもの身体・心理・社会的別健康状況の国際比較（経済協力開発機構OECD加盟38カ国の順位付け）
Innocenti Report Card 16: UNICEF, September, 2020

順位

国

1

Netherlands

身体的心理的社会的Well-being Well-being Well-being
9
1
3

2

Denmark

4

5

7

3

Norway

8

11

1

20

JAPAN

1

37

27

38

Chile

36

27

38

＃Skills (academic and social)：reading/mathematics, making friends

31) 救急搬送中の処置内容のスマフォへの音声入力と電子カルテへの移行
A) スマートフォンへの音声入力による医療記録の構築
B) スマートフォン上の医療記録の電子カルテへの移行

A)

音声入力

帰院後、QRコードを介して電子カルテへ転送

B)

カルテ端末への移行と同時に、小児医療統合
DBが自動で構築

救急外来 ICU

小児医療統合DB＜患者搬送中の救急車の中＞•••成育電子カルテへの組み込み完了
カルテ画面への入力により、構造化された内容が表示される
今後、構造化結果評価、構造化結果修正保存の機能、成育版医療辞書を追加予定

効果･看護師の現場での医療記録に費やす時間が削減された。
・看護師が患者の評価・治療に集中することが可能となった・帰院後のカルテへの医療行為記録の入力の負担が軽減された。

4

2) AIを活用した小児がんの診断支援システム
小児白血病の骨髄塗抹標本のAIを用いた診断支援システム
教師データの準備

AIエンジン・学習

10万個の細胞を医師により判定し教師データを作成

10万個の細胞を教師データにしてAI開発

芽球割合判定アプリ

骨髄塗抹標本を正解率94.4%、100細胞を約10秒で判定（読み取り速度の改善が必要）

血球の認識→芽球／正常細胞の区別→性能評価→検査として確立• 血球形態からの白血病の診断：小児血液専門医と”同等”の技術• 治療中の塗抹標本の「白血病残存割合」算出：小児血液専門医を”超える”技術
小児血液専門医を”超える”（客観性、高い再現性、疲れない）技術を実現

53) AIを用いた稀少疾患診断支援システム<signs and symptoms>

患者
6ヶ月男児

1. developmental delay
2. open greater trochanter
3. arched eyebrows
4. saddle nose
5. auricular hypoplasia

6. hearing loss
7. Dandy-Walker malformation
8. epilepsy
9. Small phallus

症状・所見をシステムに入力すると、4つの候補疾患が提示される。

DNA analysis

４つの原因遺伝子をexon sequencing
して原因遺伝子を同定。

＜原因遺伝子＞HDAC8(histone deacetylase 8)
6

症状、画像等に基づく
小児希少・難病AI診断補助システム
実施例

122症例

＜結果＞
Cornelia de Lange症候群 (4)Kabuki 症候群(2)Coffin-Siris 症候群
Noonan 症候群(2)Noonan様 症候群 (1)KBG 症候群(1)
Rubinstein-Taybi症候群 (2)PURA異常症(1)
Marfan症候群 （2）SERPINI1異常症 (1)GOT2異常症(1)＜合計 13例＞
その他
ゲノム解析中 (75)

それまで診断出来なかった希少疾患の臨床症状・所見をAI診断支援システムに入力することで、患児13人/122人(11%)に最終診断が確定した。

7

特別支援学級に在籍する発達障害･情緒障害児の急増
通級による指導を受けている児童・生徒（障害種別）

急増

ASD児のほとんどは5歳以降に診断される。

注意欠陥多動性障害

学習障害
自閉症スペクトラム障害(ASD)

情緒障害

令和2年度通級による指導実施状況調査結果について（文科省HPより抜粋）

84) AIを用いた視線計測によるASD（自閉症スペクトラム症候群）早期診断システム
視線計測装置Gaze Finder

AIで2歳時にASDハイリスクと診断した児を5歳時に最終評価した結果

2歳時でのASD確定診断の予測

感度
特異度

81.8%
85.4%

2歳での診断が可能
AIによる診断支援

病院小児科・クリニックで実装
ASDの５歳児では人間の顔以外の物に視線を合わせる傾向が強い➢ Gaze Finderに判定機能を付与➢ AIによる診断精度の向上

世田谷小児科医会の６医療機関で精度検証中図

ASD患者の視線の位置

医療機器として申請予定
自閉症スペクトラムの早期診断を実現
早期介入・支援が可能となる 9

5) 医療被ばく線量管理のための迅速被ばく線量計算
CT検査による被ばく線量は大きく、二次がん発生のリスクを無視できない。
AIを用いて、撮影部位を自動認識させ、被ばく線量を瞬時に計算させる。
AIによる撮影部位の自動認識

撮影部位：頭部 撮影部位：腹部方法

AIを用いて正確で、臓器や体格に応じた線量（SSDE）を計算

検査患
電子カルテ参多部位者の抽照・線量Data
混在CTか出・選抽出らの選別
別
エクセル入力

統計計算処理所要時
間管理
Softwareなし

3ｈ3hr

6-12hr

6-12hr 18-30hr

汎用のSoftware
使用

5分

3hr

1－3hr

1－3hr

開発品
iSEDSpecial
edition1クリック

CTによる被ばくを正確で迅速に評価できるシステムを実現

5－9hr

2秒106) AIを用いた細菌判別支援システム
細菌感染症の治療には基因菌の同定が不可欠。
グラム染色による細菌の染色性や形態の違いから、迅速に正確な細菌の形態診断が可能となるシステムを開発。
標本作成

通常の細菌
検
査の流れ観察（人の目）染色と脱色AI

グラム染色

分類

培養

グラム染色分類 (6分類)

＜正答率＞
→ 97％

細菌の物体検出＋菌名推定 →88%
11

AIを用いた細菌同定支援システムのHAIPでの公開と使用

HAIP (Healthcare AI Platform
Collaborative Innovation
Partnership) のAIプラット
フォームから限定公開中（ウェブサービス）127) 運動能（受精能）の良好な精子の取得技術
人工受精による妊娠の成功率を上げるために、受精能（運動能）の高い精子を選別することが重要。

AIが運動能の高い精子を選別して表示

精子選別用顕微鏡

接眼レンズによる鏡検培養士（肉眼のみ）と同等の検出精度
検出時間は約10分の1に短縮

138) AIを活用した筋電子的義手
従来型義手：患者が義手の電極に連結した筋を動かすために、長時間の訓練が必要
AI義手：患者の筋肉の動きの特徴を電子的にAIが学習し、義手を動かす。
訓練のための時間はほぼ不要。
AIは患者の筋からの電子信号の特徴を把握する訓練のための時間はほぼ不要で、装着した初日から患者は義手が動かせるように福祉機器としての補装具完成用部品指定申請へAI義手の患児への適用を実現

149) テレプレゼンスシステム「窓」を用いた患者・家族間のコミュニケーションの改善（「窓」はMUSVI Corporation製品）

長期入院中の3歳のお子さんの誕生日に、「窓」を介して家族写真を撮影会えない家族を会わせたい
外の世界へ連れて行ってあげたい

テレプレゼンスシステム「窓」を用いた遠隔面会・イベント
・「窓」は実物大であり、スマフォやタブレットに比べて実態感が高い。
「窓」×イベント

NICUで「窓」を介した家族面会を実装中

将来は「窓」を通じた長期入院患者の自然体験の機会を作りたい。

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Contact with nature help children develop
their potentials: power of observation, creativity,feelings of tranquility and rootedness
in the world, and the capacity for caring.

1610) AIエンターテイメントロボットaiboによる入院患児のメンタルヘルスケア（aiboはSony Group Inc.製品）

各病棟でのaibo実装

当センターでは、どこでもいつでもaiboがお出迎えします。

aiboがそっと、病気をもつこどもとご家族の癒しの時間をつくります。

aiboの存在が患児のメンタルヘルスQOLの向上につながる。

外来広場でのaibo実装

ファシリテーターからは・・・• 回を重ねるごとに、リピーターの親子が増えてきている• aiboと遊んだ後、記念撮影を希望される方が多い• 親子遊びが得意でない親御さんでも、aiboを介することで自然なコミュニケーションが生まれていた
ご参加された親子からのご意見・ご感想・・・• 病院の（診察や会計の）待ち時間が長いからaiboと触れ合えるのが親子ともども助かります。
• aiboに会えるから頑張って注射してきました。
• 毎週楽しみです。
• （本物の犬と比べると）aiboはゆっくり遊べるからいいですね。
• いろいろな場所にaiboがいてほしい。
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医療的ケア（児）Children with medical Complexity (CMC)

重度または医学的脆弱性に関連する一つ以上の慢性的臨床症状を持ち、気管切開、経管栄養、車椅子など一般的に重度な支援を必要とする子ども（R3年厚生労働省調査）
在宅での医療的ケアが必要な子ども（0-19歳）：20,180人
人工呼吸器管理の必要な子ども：5,017人（人工呼吸器管理の必要な子どもの増加が著しい）
1811) 医療的ケア児と御家族のためのAIを用いた医療・生活支援システム
問診・生体情報・画像から小児在宅患者の健康状態を把握するソフトの開発
こどもと家族の生活の質の改善、医療費の削減、公的な支援サービスの一環としての利用

小児在宅患者に適した問診機能• 1人1人の子どもの特性への配慮• 画像の利用により入力しやすい

生体情報(心拍数、体温など）の入力

保護者の目と医療者の目から見た情報の融合

医療従事者と保護者が小児在宅患者の健康状態を共有し、早期に対応出来るシステム
1912) AIを用いたスマートフォンを用いた遠隔妊婦健診

成育医療研究センター受診の全妊婦がアプリをダウンロード• 遠隔診療システムはコロナ禍での非接触診療を可能にした。
• お子さんをお持ちで通院が負担となる妊婦、仕事が忙しく休みがとりづらい、あるいは仕事の合間に通院なく健診を受けたい勤労妊婦からも遠隔検診は好評を得た。
• トリアージシステムにより、妊婦の不安軽減、医師の負担軽減を実現した。
コロナ禍での“新しいスタイル”の妊婦健診
日本のどこにいても安心な妊婦検診の提供→ 少子化対策

社会的ニーズ

妊婦さんと医療者をつなぐツール

技術革新とスマートフォン
国民生活へのITの普及
IT技術の普及

尿検査、血圧測定
胎児心音も可能に2013) アバター動画を用いた患者への説明用資材の運用
対面ICシーンの一部にDr.アバターサービスを用いて医師の作業負荷の軽減(ICによる業務負荷軽減)と患者満足度の向上を図る

効果測定用環境●病院端末からクラウドサーバへアクセス

アバター動画クラウド

ICコンテンツ

アンケート

フィードバック画面

病院端末(外部インターネットアクセス可能)
事前視聴

医療機関

患者(代諾者)

IC前に確認

現場実証用端末(BIPROGY設置端末)

Dr

臓器移植の前の患者・家族への説明に使用した。
医師の説明時間が短縮し、患者も遠慮なく繰り返し視聴が可能となった。
患者・家族が視聴後に医師が理解度を必ず確認した。
2114) 入院中の妊婦さんの為のAIを用いた移動補助システムの開発
病院スタッフ（看護師,助産師）の負担削減と患者さんの安全で快適な移動を目指す。
改良版

オリジナル原型

褥婦

荷物

新生児

褥婦向けに以下を追加
・円座クッション・点滴棒

患者様からの評価 :＜5段階評価＞ 平均4.1点（3~5点）

分娩セット

褥婦さん
荷物
分娩セット
新生児

車椅子
運搬カート
肩にかけるコット

自動運転
医療スタッフの担当業務また乗りたい： Yes 94.0%
医療スタッフの業務軽減効果 :スタッフ1人2往復（or 2人1往復） → スタッフ1人1往復

軽減47%、不変45%、増加7%
自動運転車いすの産科病棟における実装を実現

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成育医療におけるAIホスピタル：
安全・安心で思いやりあふれる医療を目指します
妊娠・出産・胎児

小児

新生児

医療シーンに特化した技術
妊婦さんと医療者をつなぐツール

妊婦健診支援

思春期

生殖医療

小児がん診断支援

生殖医療支援正確な診断・診断の標準化

良好な精子の取得
精子画像

希少疾患診断支援
遠隔妊婦検診

希少疾患診断の均一化
診断支援カウンセリング

産婦支援

サブテーマB

分娩後の移動支援

人型ロボット

細菌判別支援AI義手
遠隔面会

医療を支える技術

Dr.アバターによるIC支援

AIロボット介入

癒し効果

自閉症診断支援

自閉症を視線・動画で計測

失われた機能の回復・補助支援

オンラインによるリアルな面会

在宅介護支援CT被ばく線量管理支援

次世代病院情報システムの構築・Quality Indicatorの開発（DPCデータで計測可能な小児周産期QI確立）
サブテーマB
サブテーマA

医療AIプラットフォームの開発・実証
医療辞書作成・カルテへの音声入力とカルテ構造化による小児医療統合DB・
秘密分散・計算を用いたDPCデータベンチマーク分析ツール開発

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