咽喉頭癌の術中切除範囲決定支援システムの開発(特集 気管食道科領域におけるデジタル技術・AI技術)

• 資料種別: 記事
• タイトル: 咽喉頭癌の術中切除範囲決定支援システムの開発
• 著者・編者: 藤村 真太郎; 岸本 曜
• シリーズタイトル: 特集 気管食道科領域におけるデジタル技術・AI技術
• 著者標目: 藤村 真太郎; 岸本 曜
• 並列タイトル等: Development of AI Surgical Support System to Suggest Appropriate Extent of Resection for Laryngo-Pharyngeal Cancer
• タイトル（掲載誌）: 日本気管食道科学会会報 = The journal of the Japan Broncho-Esophagological Society
• 巻号年月日等（掲載誌）: 76(5):2025
• 掲載巻: 76
• 掲載号: 5
• 掲載ページ: 275-281
• 掲載年月日（W3CDTF）: 2025
• ISSN（掲載誌）: 0029-0645
• ISSN-L（掲載誌）: 0029-0645
• 出版事項（掲載誌）: 東京 : 日本気管食道科学会
• 出版地（国名コード）: JP
• 本文の言語コード: jpn
• 件名標目: 咽喉頭表在癌; ELPS; 人工知能; セマンティックセグメンテーション; 手術支援機器; superficial laryngo-pharyngeal cancer; artificial intelligence; semantic segmentation model; surgical support system
• NDLC: ZS43
• 対象利用者: 一般
• 所蔵機関: 国立国会図書館
• 請求記号: Z19-214
• 連携機関・データベース: 国立国会図書館 : 国立国会図書館雑誌記事索引; https://ndlsearch.ndl.go.jp
• 書誌ID（NDLBibID）: 034405122; http://id.ndl.go.jp/bib/034405122
• 整理区分コード: 632

• 要約等: <p>Endoscopic laryngo-pharyngeal surgery (ELPS) is a treatment for superficial laryngo-pharyngeal cancer which is minimally invasive and excellent for preservation of swallowing or speech function. To maximize its benefits, however, it is necessary to achieve both complete and optimal tumor resection without excessive dissection. This paper outlines the development of a system using an AI image processing model to assist in determining the appropriate resection range during ELPS. As a pilot study, a holdout validation test (172 for training, 44 for validation) was conducted using 216 NBI images of superficial laryngo-pharyngeal cancer treated in our department. An upper gastrointestinal endoscopy specialist checked the images and annotated the lesion areas by surrounding them with free-form curves that were judged to be cancerous based on NBI findings. We used DeepLab v3+, a semantic segmentation model, to predict the lesion area, and performed transfer learning using our data on a published pre-trained model using Pascal VOC 2014. The average performance indices of the inference results verified pixel by pixel for 44 verification images were intersection over union (IoU): 0.596, sensitivity: 0.734, and specificity: 0.947. In Japan, two AI surgical support systems for endoscopic surgeries were approved for manufacture and marketing by the Ministry of Health, Labour and Welfare in 2024 as a “surgical image recognition support program.” In the field of otorhinolaryngology, it is necessary to aim for clinical applications of AI surgical support systems that are truly beneficial to society, with a clear strategy for the future of healthcare systems.</p>; <p>Endoscopic laryngo-pharyngeal surgery：ELPSは，咽喉頭表在癌に対する低侵襲かつ機能温存に優れた治療法であるが，その利点を最大限活かすためには確実な腫瘍切除と，過剰切除とならない適切な切除範囲設定の両立が必要である。AI画像処理モデルを用いた，術中切除範囲決定支援システム開発の概要について説明する。パイロットスタディとして，当科で治療を行った咽喉頭表在癌のNBI画像216枚を利用し，ホールドアウト検証（学習172枚，検証44枚）を行った。全画像を上部消化管内視鏡専門医1名が確認し，NBI所見をもとに癌と判断する領域を自由曲線で囲いアノテーションを行った。病変領域を予測するために，セマンティックセグメンテーションモデルであるDeepLab v3＋を使用，Pascal VOC 2014による公開事前学習済みモデルに対し，作成した学習用データを用いて転移学習を行った。検証用画像44枚の推論結果について画素ごとに検証した性能指標の平均値は，IoU：0.596，感度：0.734，特異度：0.947であった。国内では，2024年に複数の手術のAI手術支援システムが「手術用画像認識支援プログラム」として製造販売承認を受けている。耳鼻咽喉科領域においても，医療制度の未来を見据えた，社会にとって真に有益となるAI手術支援システムの臨床応用を目指す必要がある。</p>
• DOI: 10.2468/jbes.76.275
• オンライン閲覧公開範囲: インターネット公開
• 連携機関・データベース: 科学技術振興機構 : J-STAGE; http://www.jstage.jst.go.jp

• 要約等: <p>Endoscopic laryngo-pharyngeal surgery：ELPSは，咽喉頭表在癌に対する低侵襲かつ機能温存に優れた治療法であるが，その利点を最大限活かすためには確実な腫瘍切除と，過剰切除とならない適切な切除範囲設定の両立が必要である。AI画像処理モデルを用いた，術中切除範囲決定支援システム開発の概要について説明する。パイロットスタディとして，当科で治療を行った咽喉頭表在癌のNBI画像216枚を利用し，ホールドアウト検証（学習172枚，検証44枚）を行った。全画像を上部消化管内視鏡専門医1名が確認し，NBI所見をもとに癌と判断する領域を自由曲線で囲いアノテーションを行った。病変領域を予測するために，セマンティックセグメンテーションモデルであるDeepLab v3＋を使用，Pascal VOC 2014による公開事前学習済みモデルに対し，作成した学習用データを用いて転移学習を行った。検証用画像44枚の推論結果について画素ごとに検証した性能指標の平均値は，IoU：0.596，感度：0.734，特異度：0.947であった。国内では，2024年に複数の手術のAI手術支援システムが「手術用画像認識支援プログラム」として製造販売承認を受けている。耳鼻咽喉科領域においても，医療制度の未来を見据えた，社会にとって真に有益となるAI手術支援システムの臨床応用を目指す必要がある。</p>
• DOI: 10.2468/jbes.76.275; https://doi.org/10.2468/jbes.76.275
• 関連情報（URI）: http://id.ndl.go.jp/bib/034405122; https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I034405122; https://www.jstage.jst.go.jp/article/jbes/76/5/76_275/_pdf
• 参照: Anatomical recognition artificial intelligence for identifying the recurrent laryngeal nerve during endoscopic thyroid surgery: A single‐center feasibility study; https://cir.nii.ac.jp/crid/1360306509098535296; Development of Artificial Intelligence for Parathyroid Recognition During Endoscopic Thyroid Surgery; https://cir.nii.ac.jp/crid/1360869454307577600; Squamous cell carcinoma in situ at oropharyngeal and hypopharyngeal mucosal sites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361418519215804672; Transoral surgery for laryngo-pharyngeal cancer – The paradigm shift of the head and cancer treatment; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361418519778430336; Transoral Robotic Surgery: Supraglottic Partial Laryngectomy; https://cir.nii.ac.jp/crid/1363107369356885248; Encoder-Decoder with Atrous Separable Convolution for Semantic Image Segmentation; https://cir.nii.ac.jp/crid/1363951795170122240; Videolaryngoscopic Transoral En Bloc Resection of Supraglottic and Hypopharyngeal Cancers Using Laparoscopic Surgical Instruments; https://cir.nii.ac.jp/crid/1364233269250294656; Appearance of enhanced tissue features in narrow-band endoscopic imaging; https://cir.nii.ac.jp/crid/1364233270887600640; 下咽頭表在癌の手術治療―内視鏡的咽喉頭手術（ＥＬＰＳ）の経験; https://cir.nii.ac.jp/crid/1390001205007397376
• 連携機関・データベース: 国立情報学研究所 : CiNii Research; https://cir.nii.ac.jp/
• 提供元機関・データベース: Japan Link Center; https://japanlinkcenter.org/top; 雑誌記事索引データベース; https://ndlsearch.ndl.go.jp; Crossref; https://www.crossref.org
• 書誌ID（NDLBibID）: 034405122; http://id.ndl.go.jp/bib/034405122