MIT CSAIL、肺水腫を分類できるAIシステムを開発

MITコンピュータサイエンス・人工知能研究室(CSAIL)のチームは、ある種の心不全を予測するためにX線を分析できるAIシステムを開発したと主張している。肺水腫として知られる肺の過剰な水分の兆候を検出することで、心不全の重症度を4段階の尺度で半分以上の時間で正確に定量化できると研究者らは言う。

MIT CSAIL、肺水腫を分類できるAIシステムを開発

MITコンピュータサイエンス・人工知能研究室(CSAIL)のチームは、ある種の心不全を予測するためにX線を分析できるAIシステムを開発したと主張している。肺水腫として知られる肺の過剰な水分の兆候を検出することで、心不全の重症度を4段階の尺度で半分以上の時間で正確に定量化できると研究者らは言う。

米国疾病対策予防センターによると、米国では毎年、死亡者の約12.5%が心不全が原因であるという。急性心不全の最も一般的な警告サインの1つは浮腫である。しかし、これらの判断は難しく、臨床医はX線の微妙な特徴に頼らなければならず、診断や治療計画に矛盾が生じることもある。

この課題を克服するために、CSAILチームは、大量の胸部X線写真とそれに関連する放射線検査報告書から、限られた数の浮腫の重症度ラベルと報告書の「感想」「所見」「結論」「勧告」「最終報告」の各セクションのテキストを共同学習するAIモデル開発した(重症度ラベルの範囲は0~3で、3は最も重篤な状態を示す)。推論時には、モデルは入力画像を与えられた浮腫の重症度を計算し、報告書自体からの予測も行う。

AIシステムのアーキテクチャを示す図。 Image Credit: MIT CSAIL

このシステムは、放射線科医のユニークな書き方を考慮して、さまざまなトーンとさまざまな専門用語に対応できるように設計されなければならなかった。これを実現するために、研究者らは一連の言語的規則と代用法を開発し、浮腫の重症度のラベルがない報告書であっても、データが報告書間で一貫した状態で分析できるようにした。

モデルのトレーニングでは、オープンソースのMIMIC-CXRデータセットからデータを取得した。このデータセットには、227,835件の放射線検査報告書に関連する377,110件以上の胸部X線写真が含まれている。関連ファイルから重症度ラベルを抽出し、他の疾患プロセスのキーワードをフィルタリングし、ラベル抽出をうっ血性心不全患者に限定した後、247,425組の画像とテキストのペアからなるトレーニングデータセットが得られた。

モデルを評価するために、研究者たちは数百組の画像とテキストのペアをランダムに選択し、理事会認定の放射線科医と領域の専門家にレポートのラベルをレビューして修正してもらった。画像とテキストの両方でトレーニングを行ったところ、レベル3の肺水腫を分類する際に90%の精度を達成し、レベル1とレベル2の水腫を分類する際にはそれぞれ82%と81%の精度を達成した。

ベス・イスラエル・ディーコネス・メディカル・センター(BIDMC)と医療機器メーカー・フィリップスとの共同研究で、チームは今秋、BIDMCの救急室のワークフローにシステムを統合する予定だ。4人の放射線科医のチームによって合意された重症度ラベルのアノテーションが、将来の機械学習開発のベンチマークとなる普遍的な基準となることを期待している。

「私たちのモデルは、画像とテキストの両方をコンパクトな数値抽象化し、そこから解釈を導き出すことができる」と、博士課程の学生で共著者のGeeticka Chauhan氏は述べている。「私たちは、X線画像の表現と放射線検査報告書のテキストの差を最小にするように訓練し、報告書を画像の解釈を改善するために使用した...これらの相関関係は、大規模なX線画像と報告書のデータベースからの検索を改善し、回顧的な分析をより効果的にするために価値があるでしょう」。

さらに、チームのシステムは、レポートのどの部分とX線画像のどの領域がモデル予測に対応しているかを示すことで、自分自身を「説明」することもできた。Chauhan氏は、この分野での将来の研究により、より詳細な下位レベルの画像とテキストの相関関係が提供され、臨床医が画像、レポート、疾患ラベル、関連する相関領域の分類法を構築できるようになることを期待している。

本研究は、MIT Deshpande Center for Technological Innovation、MIT Lincoln Lab、National Institutes of Health、Philips、武田薬品、Wistron Corporationの支援を受けている。

Photo by Jonathan Borba on Unsplash

Read more

新たなスエズ危機に直面する米海軍[英エコノミスト]

新たなスエズ危機に直面する米海軍[英エコノミスト]

世界が繁栄するためには、船が港に到着しなければならない。マラッカ海峡やパナマ運河のような狭い航路を通過するとき、船舶は最も脆弱になる。そのため、スエズ運河への唯一の南側航路である紅海で最近急増している船舶への攻撃は、世界貿易にとって重大な脅威となっている。イランに支援されたイエメンの過激派フーシ派は、表向きはパレスチナ人を支援するために、35カ国以上につながる船舶に向けて100機以上の無人機やミサイルを発射した。彼らのキャンペーンは、黒海から南シナ海まですでに危険にさらされている航行の自由の原則に対する冒涜である。アメリカとその同盟国は、中東での紛争をエスカレートさせることなく、この問題にしっかりと対処しなければならない。 世界のコンテナ輸送量の20%、海上貿易の10%、海上ガスと石油の8~10%が紅海とスエズルートを通過している。数週間の騒乱の後、世界の5大コンテナ船会社のうち4社が紅海とスエズ航路の航海を停止し、BPは石油の出荷を一時停止した。十分な供給があるため、エネルギー価格への影響は軽微である。しかし、コンテナ会社の株価は、投資家が輸送能力の縮小を予想している

By エコノミスト(英国)
新型ジェットエンジンが超音速飛行を復活させる可能性[英エコノミスト]

新型ジェットエンジンが超音速飛行を復活させる可能性[英エコノミスト]

1960年代以来、世界中のエンジニアが回転デトネーションエンジン(RDE)と呼ばれる新しいタイプのジェット機を研究してきたが、実験段階を超えることはなかった。世界最大のジェットエンジン製造会社のひとつであるジー・エアロスペースは最近、実用版を開発中であると発表した。今年初め、米国の国防高等研究計画局は、同じく大手航空宇宙グループであるRTX傘下のレイセオンに対し、ガンビットと呼ばれるRDEを開発するために2900万ドルの契約を結んだ。 両エンジンはミサイルの推進に使用され、ロケットや既存のジェットエンジンなど、現在の推進システムの航続距離や速度の限界を克服する。しかし、もし両社が実用化に成功すれば、超音速飛行を復活させる可能性も含め、RDEは航空分野でより幅広い役割を果たすことになるかもしれない。 中央フロリダ大学の先端航空宇宙エンジンの専門家であるカリーム・アーメッドは、RDEとは「火を制御された爆発に置き換える」ものだと説明する。専門用語で言えば、ジェットエンジンは酸素と燃料の燃焼に依存しており、これは科学者が消炎と呼ぶ亜音速の反応だからだ。それに比べてデトネーシ

By エコノミスト(英国)
ビッグテックと地政学がインターネットを作り変える[英エコノミスト]

ビッグテックと地政学がインターネットを作り変える[英エコノミスト]

今月初め、イギリス、エストニア、フィンランドの海軍がバルト海で合同演習を行った際、その目的は戦闘技術を磨くことではなかった。その代わり、海底のガスやデータのパイプラインを妨害行為から守るための訓練が行われた。今回の訓練は、10月に同海域の海底ケーブルが破損した事件を受けたものだ。フィンランド大統領のサウリ・ニーニストは、このいたずらの原因とされた中国船が海底にいかりを引きずった事故について、「意図的なのか、それとも極めて稚拙な技術の結果なのか」と疑問を呈した。 海底ケーブルはかつて、インターネットの退屈な配管と見なされていた。現在、アマゾン、グーグル、メタ、マイクロソフトといったデータ経済の巨人たちは、中国と米国の緊張が世界のデジタルインフラを分断する危険性をはらんでいるにもかかわらず、データの流れをよりコントロールすることを主張している。その結果、海底ケーブルは貴重な経済的・戦略的資産へと変貌を遂げようとしている。 海底データパイプは、大陸間インターネットトラフィックのほぼ99%を運んでいる。調査会社TeleGeographyによると、現在550本の海底ケーブルが活動

By エコノミスト(英国)