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ヘルスケアにおけるAIの役割

Haziqa Sajid

4分で読めます

2024年10月28日

ヘルスケアにおけるビジョンAIが、医療における物体検出、コンピュータビジョン、手術支援、創薬をどのように強化するかをご覧ください。

ヘルスケアにおける人工知能(AI)は急速に拡大しており、患者ケア、医療診断、外科手術におけるAIなど、複数の分野でその応用が拡大しています。最近のレポートでは、ヘルスケアにおけるAIの世界市場規模は2029年までに1,480億米ドルに達すると予測されています。AIを活用した診断から精密医療まで、AIは医療プロセスの精度と効率を向上させることで、ヘルスケアシステムの運営方法を変革しています。

AIが大きな進歩を遂げている重要な分野の1つは、コンピュータビジョン技術です。 コンピュータビジョンシステムのようなAI駆動のヘルスケアソリューションは、医療データを分析し、人間の目には見えない可能性のある異常を特定し、タイムリーな介入を提供する上で非常に貴重なツールです。これは、患者の転帰を大幅に改善できる早期疾患発見にとって特に重要です。

AIの医療分野への応用は、診断だけにとどまりません。その有用性は手術支援にも及び、医療ロボット工学は、精密で低侵襲な手術を行う高度なシステム開発につながっています。さらに、AIシステムは、ウェアラブル技術を統合し、医療プロセスを自動化することで患者モニタリングを強化し、医療の自動化に貢献しています。

この記事では、Ultralytics YOLOv8やUltralytics YOLO11のようなコンピュータビジョンモデルが、高度な物体検出タスクを通じて医療業界をどのように支援できるかを見ていきます。また、その利点、課題、応用例、そしてUltralytics YOLOモデルを使い始める方法についても解説します。

Ultralytics YOLOモデルによる手術支援の効率化

AI駆動のコンピュータビジョンシステムは、医療分野での役割を拡大しています。YOLOv8やYOLO11などのコンピュータビジョンモデルは、手術室内の器具や物体をリアルタイムかつ高精度に識別することで、医療における物体検出を効率化できます。その高度な機能は、手術器具をリアルタイムで追跡し、手術の精度と安全性を高めることで、外科医を支援できます。

Ultralyticsは、以下を含むいくつかのYOLOモデルを開発しました。

  • Ultralytics YOLOv5: このバージョンは、使いやすさと開発者のアクセシビリティに重点を置き、より高速なトレーニングと優れたデバイスへのデプロイメントのための機能を追加しました。
  • Ultralytics YOLOv8:このバージョンでは、完全にアンカーフリーのモデルが導入されました。以前のYOLOバージョンでは、アンカーボックスは、物体検出の開始点として使用される、さまざまな形状とサイズの事前定義されたボックスでした。YOLOv8は、これらのアンカーボックスの必要性をなくし、物体の形状と位置を直接予測します。
  • Ultralytics YOLO11: 最新のYOLOモデルは、検出セグメンテーションポーズ推定トラッキング分類など、複数のタスクで以前のバージョンを上回る性能を発揮しています。

医療におけるYOLOv8の応用

例えば、Ultralytics YOLOv8は、医療を含むさまざまな分野でAI駆動の多くの応用例があり、創薬、診断、リアルタイムモニタリングなどの分野に大きな影響を与えています。以下に、YOLOv8がAI駆動の医療ソリューションでどのように使用できるかの例をいくつか示します。

  • リアルタイム患者モニタリング: YOLOv8は、病院で患者とスタッフをリアルタイムでモニタリングするためにも使用できます。その応用には、個人用保護具(PPE)のコンプライアンスの監視や、患者の転倒の検出などが含まれます。
  • 手術器具の検出: YOLOv8は、腹腔鏡手術中に手術器具をリアルタイムで正確に検出および追跡するために使用できます。これは、効率と安全性を向上させるために重要です。
  • 医療ロボット手術: ロボット手術では、YOLOv8は、重要な解剖学的ランドマークを識別し、動きをリアルタイムで追跡することにより、手術器具の精度を高めることができます。このAI駆動の物体検出は、複雑な手術の精度と安全性を向上させ、合併症を最小限に抑えることができます。
  • 内視鏡検査: YOLOv8は、内視鏡画像に適用して、消化管の異常の識別に役立てることができます。
  • モバイルヘルスアプリケーション: YOLOv8は、皮膚がんスクリーニングなど、さまざまな医療目的でモバイルアプリケーションに統合できます。
  • 医用画像と診断: YOLOv8は、X線、CTスキャン、MRI、超音波などのさまざまな画像モダリティの異常を検出および分類できます。Ultralytics YOLOv8物体検出モデルは、糖尿病性網膜症などの網膜異常を特定するために眼科で利用でき、放射線科モデルでは骨折を検出して、放射線科医が外傷症例を評価するのに役立ちます。
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図1。YOLOv8を使用したX線画像における骨折検出。

医療における物体検出の利点と課題

RetinaNetやFaster R-CNNなどの他の物体検出モデルと比較して、Ultralytics YOLOv8は、AIを活用した医療アプリケーションに明確な利点を提供します。

  • リアルタイム検出: YOLOv8は、最速の物体検出モデルの1つです。医療器具の迅速かつ正確な検出が重要な手術などのリアルタイム医療処置に最適です。
  • 精度: YOLOv8は、物体検出において最先端の精度を示しています。そのアーキテクチャ、損失関数、およびトレーニングプロセスの改善は、医療オブジェクトの識別とローカライズにおける高い精度に貢献しています。
  • 複数の医療オブジェクトの検出: YOLOv8は、手術中に多数の医療器具を識別したり、医療現場でさまざまな異常を検出するなど、1つの画像で複数のオブジェクトを検出できます。
  • 複雑さの軽減:2段階検出器(Faster R-CNNなど)と比較して、YOLOv8は、検出を1段階で実行することにより、検出プロセスを簡素化します。この合理化されたアプローチは、その速度と効率に貢献し、既存の医療ワークフローの最適化へのデプロイと統合を容易にします。
  • トレーニングとデプロイメントの改善:Ultralyticsは、モデルを非常にユーザーフレンドリーにすることに重点を置いており、合理化されたトレーニングプロセス、簡素化されたモデルエクスポート、およびさまざまなハードウェアプラットフォームとの互換性を提供し、医療分野の研究者や開発者がアクセスできるようにしています。

数多くの利点があるにもかかわらず、医療における物体検出でコンピュータビジョンモデルを使用するには課題があります:

  • データの依存性: コンピュータビジョンモデルは、効果的な学習のために大量のラベル付きデータを必要とします。医療分野では、患者のプライバシーなどの要因により、高品質なアノテーション付きデータセットの取得が難しい場合があります。
  • 医用画像の複雑さ: 医用画像には、複雑で重なり合った構造が含まれていることが多く、高度なモデルでも正常な組織と異常な組織を区別することが困難です。
  • 計算リソース: 高解像度の医用画像を分析するには、高い計算能力が必要になる場合があり、リソースが限られた環境では制約となる可能性があります。

YOLOv8モデルを使用した推論の実行

YOLOv8の使用を開始するには、Ultralyticsパッケージをインストールしてください。pip、conda、またはDockerを使用してインストールできます。詳細な手順は、Ultralyticsインストールガイドに記載されています。問題が発生した場合は、よくある質問ガイドがトラブルシューティングに役立ちます。

Ultralyticsをインストールすると、YOLOv8の利用は簡単です。 学習済みのYOLOv8モデルを使用すると、モデルを最初から学習させなくても、画像内の物体を検出できます。

YOLOv8モデルをロードし、それを使用して画像内の物体を検出する方法の簡単な例を次に示します。より詳細な例と高度な使用方法のヒントについては、公式のUltralyticsドキュメントで、ベストプラクティスと詳細な手順をご確認ください。

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図2。YOLOv8を使用した推論の実行を示すコードスニペット。

結論

AIをヘルスケアに統合すること、特にUltralytics YOLOv8のようなモデルを通じて、医療の状況は変革されつつあります。リアルタイムで高精度の検出を実現するその能力は、ワークフローを簡素化し、手術の精度、診断の正確さ、リアルタイムの患者モニタリングを向上させ、より良い患者アウトカムにつながります。データ品質と計算能力の向上が続くにつれて、ヘルスケアにおけるYOLOv8の可能性は拡大し、より多くの医療ニーズに効果的に対応できるようになるでしょう。

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