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皮膚疾患の診断のための爪甲色素線条または皮膚の色相の解析方法、診断装置およびコンピュータプログラム NEW

国内特許コード P200017010
整理番号 414-JP,(S2017-0752-N0)
掲載日 2020年7月8日
出願番号 特願2019-520258
出願日 平成30年5月22日(2018.5.22)
国際出願番号 JP2018019623
国際公開番号 WO2018216680
国際出願日 平成30年5月22日(2018.5.22)
国際公開日 平成30年11月29日(2018.11.29)
優先権データ
  • 特願2017-103524 (2017.5.25) JP
発明者
  • 宗田 孝之
  • 中村 厚
  • 古賀 弘志
出願人
  • 学校法人早稲田大学
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 皮膚疾患の診断のための爪甲色素線条または皮膚の色相の解析方法、診断装置およびコンピュータプログラム NEW
発明の概要 色バランスの標準化によりダーモスコピー画像の色合いのばらつきを補正し、撮影デバイスや検査者に依存することなく、爪甲色素線条が悪性腫瘍によるか良性母斑によるかを診断することができる解析方法と診断装置、および、コンピュータを当該診断装置として機能させるコンピュータプログラムを提供する。
被験者の爪甲色素線条または皮膚の被験部位のカラー画像をディジタルカラー画像として読み込む画像読込ステップと、ディジタルカラー画像の全体のサイズを画素サイズ変換を用いて所定の大きさに変換する画像サイズ変換ステップ、および、前記ディジタルカラー画像より診断に必要な関心領域(ROI:Region of Interest)を抽出するROI抽出ステップを含む画像加工ステップと、ディジタルカラー画像のデータの色バランス調整を色順応変換によって行う色順応変換ステップと、色順応変換後の画像を用いて診断指標DI値を求める診断指標算出ステップとを含む構成とした。
従来技術、競合技術の概要

爪甲色素線条は、爪の甲の根元から縦方向に、黒色や褐色の線状、または帯状の色素沈着が生じた状態であり、爪母や爪母付近に何らかの病変があると、まず爪の甲の根元の表面に爪甲色素線条が現れ、爪が伸びるのに伴って、その直線状の色素沈着が次第に爪の先端へと移行する。原因となる代表的病変としては、メラニンが増加した色素性母斑があり、爪母に色素性母斑が生じた後に、爪に爪甲色素線条が現れる。また、良性の皮膚腫瘍、爪部悪性黒色腫(爪部メラノーマ)やボーエン病など悪性の皮膚腫瘍が爪母に生じた後にも、爪に爪甲色素線条が、皮膚の色素が変化する前の早期段階の症状による変化として現れる。また、扁平苔癬、線状苔癬等の皮膚疾患、アジソン病、クッシング症候群等の内分泌異常、ポルフィリン症や栄養失調等の代謝異常、ポイツ・イエーガー症候群や妊娠などの全身疾患、細菌や真菌の感染症、抗がん剤等の薬剤の内服、手指への放射線治療や紫外線療法、外的刺激の反復により爪母や爪母付近に病変を及ぼした後にも、爪に爪甲色素線条が現れる。さらに、エリテマトーデス等の自己免疫性の皮膚疾患は、赤色を帯びた皮膚の症状を示す。

爪部悪性黒色腫は爪部メラノーマとも呼ばれ、爪母に存在するメラノサイトががん化して発症する。爪部悪性黒色腫の初期段階で診断できれば、例えば5年後の生存率を高めたり、10年以内の再発を防ぐことが期待される。メラノサイトががん化していない場合には、良性母斑とみなされる。爪部悪性黒色腫であるか良性母斑であるかは、爪甲色素線条のパターンから診断できると考えられている。しかしながら、ダーモスコープを用いて爪甲色素線条を目視したり、爪甲色素線条のカラー画像であるダーモスコピー画像を見ることにより、爪甲色素線条が悪性腫瘍(爪部悪性黒色腫)によるか、または、良性腫瘍(良性母斑)によるかを診断するには、臨床における鑑別基準が確立されていないため、検査者が相当の経験を積む必要がある。そのため、爪甲色素線条が悪性腫瘍または良性腫瘍によるかを非侵襲で且つ客観的に診断する爪甲色素線条の解析方法や爪甲色素線条が関連する疾患の診断方法の実現が、臨床現場から強く要求されていた。さらに、悪性黒色腫の病態が進展すれば、爪甲だけではなく皮膚の色からも悪性黒色腫が診断できるため、悪性黒色腫を皮膚により診断するための解析方法の実現も要求されていた。

本発明者らは、このような要求に対し、爪甲色素線条のダーモスコピー画像内における各画素のRGB変数値を、RGB空間の3次元ベクトルとみなし、その緯度変数と経度変数から診断指標DI(Discrimination Index)値を求め、当該診断指標DI値を閾値を境界として区別することにより、爪甲色素線条が悪性腫瘍または良性腫瘍によるかを非侵襲で且つ客観的に診断する診断装置を開発した(例えば、非特許文献1および特許文献1)。

産業上の利用分野

本発明は、皮膚疾患の診断のための爪甲色素線条または皮膚の色相の解析方法、当該解析方法を使用した診断装置、および、コンピュータを当該診断装置として機能させるコンピュータプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被験者の爪甲色素線条または皮膚の被験部位のカラー画像をディジタルカラー画像として読み込む画像読込ステップと、
前記ディジタルカラー画像の全体のサイズを画素サイズ変換を用いて所定の大きさに変換する画像サイズ変換ステップ、および、前記ディジタルカラー画像より診断に必要な関心領域(ROI:Region of Interest)を抽出するROI抽出ステップを含む画像加工ステップと、
前記ディジタルカラー画像のデータの色バランス調整を色順応変換によって行う色順応変換ステップと、
色順応変換後の画像を用いて診断指標を求める診断指標算出ステップとを含む、爪部悪性腫瘍の診断、悪性黒色腫を含む皮膚がんの皮膚での診断、または自己免疫性皮膚疾患の診断を行うための爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項2】
被験者の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法であって、さらに、前記診断指標を閾値として疾患の有無を鑑別するステップを含む、請求項1に記載の爪甲色素線条および皮膚部の解析方法。

【請求項3】
被験者の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法であって、被験者の転帰を診断するために同一被験者における前記診断指標の経過観察のデータを用いて前記爪甲色素線条または前記皮膚の色相の経時変化を解析するステップを含む、請求項1に記載の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項4】
前記色順応変換ステップは、
デガンマ処理によって得られる線形RGB色空間をXYZ色空間へ変換するXYZ変換ステップと、
前記XYZ色空間で表現された画像内における各画素のXYZパラメータから求めた平均色度座標を基準座標に変換する座標変換ステップと、
XYZ色空間を線形RGB色空間へ変換した後にガンマ処理を行うRGB変換ステップとを含む請求項1~3のいずれか1項に記載の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項5】
前記色順応変換ステップは、
前記XYZ変換ステップ後に前記平均色度座標を求めるステップとして、
対象領域全体の画素について、前記XYZパラメータを平均化して得たYの平均値をYの平均輝度信号とみなすステップと、任意の第1基準値および第2基準値を設定するステップとを含み、
前記Yの平均輝度信号の値が前記第1基準値以上である場合には、対象の画素の全てについて対象領域全体でのX、Y、Zの平均値を算出し、
前記Yの平均輝度信号の値が前記第1基準値よりも小さい場合には、
Yの値が前記第2基準値よりも大きい画素に対しては、X、Y、Zの平均値を算出し、
Yの値が前記第2基準値以下である画素に対しては、前記座標変換ステップを行わない、請求項4に記載の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項6】
前記爪部悪性腫瘍、前記皮膚部の悪性黒色腫または前記自己免疫性皮膚疾患が、それぞれ初期段階の爪部悪性腫瘍、皮膚部の悪性黒色腫または自己免疫性皮膚疾患である請求項1~5のいずれか1項に記載の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項7】
前記爪部悪性腫瘍が爪部悪性黒色腫またはボーエン病から選択され、前記自己免疫性皮膚疾患がエリテマトーデス、皮膚筋炎および強皮症を含む膠原病である請求項1~6のいずれか1項に記載の爪甲色素線条および皮膚の色相の解析方法。

【請求項8】
被験者の爪甲色素線条または皮膚の被験部位のカラー画像をディジタルカラー画像として読み込む画像読込手段と、
前記ディジタルカラー画像の全体のサイズを画素サイズ変換を用いて所定の大きさに変換する画像サイズ変換手段、および、前記ディジタルカラー画像より診断に必要な関心領域(ROI:Region of Interest)を抽出するROI抽出手段を備える画像加工手段と、
前記ディジタルカラー画像のデータの色バランス調整を色順応変換によって行う色順応変換手段と、
色順応変換後の画像を用いて診断指標を求める診断指標算出手段とを備える、爪部悪性腫瘍の診断、悪性黒色腫を含む皮膚がんの皮膚での診断、または自己免疫性皮膚疾患の診断を行うための診断装置。

【請求項9】
さらに、前記診断指標を閾値として区別することにより、爪甲色素線状が悪性腫瘍か良性母斑腫瘍によるかを診断する診断手段を備える請求項8に記載の診断装置。

【請求項10】
さらに、同一被験者における前記診断指標の経過観察のデータを用いて前記爪甲色素線条または前記皮膚の色相の経時変化を解析し、前記被験者の転帰を診断する診断手段を備える請求項8に記載の診断装置。

【請求項11】
前記色順応変換手段は、
デガンマ処理手段によって得られる線形RGB色空間をXYZ色空間へ変換するXYZ変換手段と、
前記XYZ色空間で表現された画像内における各画素のXYZパラメータから求めた平均色度座標を基準座標に変換する座標変換手段と、
XYZ色空間を線形RGB色空間へ変換した後にガンマ処理を行うRGB変換手段とを備える請求項8~10のいずれか1項に記載の診断装置。

【請求項12】
前記色順応変換手段は、
線形RGB色空間をXYZ色空間へ変換した後に前記平均色度座標を求める手段として、
対象領域全体の画素について、前記XYZパラメータを平均化して得たYの平均値をYの平均輝度信号とみなす手段と、任意の第1基準値および第2基準値を設定する手段とを備え、
前記Yの平均輝度信号の値が前記第1基準値以上である場合には、対象の画素の全てについて対象領域全体でのX、Y、Zの平均値を算出し、
前記Yの平均輝度信号の値が前記第1基準値よりも小さい場合には、
Yの値が前記第2基準値よりも大きい画素に対しては、X、Y、Zの平均値を算出し、
Yの値が前記第2基準値以下である画素に対しては、平均色度座標を基準座標に変換しない、請求項11に記載の診断装置。

【請求項13】
前記爪部悪性腫瘍が爪部悪性黒色腫またはボーエン病から選択され、前記自己免疫性皮膚疾患がエリテマトーデス、皮膚筋炎および強皮症を含む膠原病である請求項8~12のいずれか1項に記載の診断装置。

【請求項14】
コンピュータを、請求項8~13のいずれか1項に記載の爪甲色素線状および皮膚疾患の診断装置として機能させるコンピュータプログラム。
国際特許分類(IPC)
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