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JP7209738B2 - 画像解析装置、解析機能決定方法、及び解析機能決定プログラム - Google Patents
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画像解析装置、解析機能決定方法、及び解析機能決定プログラム Download PDF

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Description

本開示は、画像解析装置、解析機能決定方法、及び解析機能決定プログラムに関する。
近年、X線撮影装置の他、CT(Computed Tomography)装置、超音波(US)診断装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、PET(Positron Emission Tomography)装置、及びSPECT(Single-Photon Emission Computed Tomography)装置等の医療機器の進歩によって、より質の高い高解像度の3次元の医用画像を用いての画像診断が可能となってきている。特に、3次元の医用画像を用いた画像診断により、病変の領域を精度よく特定することができるため、特定した結果に基づいて適切な治療が行われるようになってきている。また、上記3次元の医用画像に対して、様々な解析アプリケーションによる解析を行うことにより、医用画像に含まれる病変等の領域、位置及び体積等を抽出し、これらを解析結果として取得することも行われている。このように、解析処理により生成される解析結果は、患者名、性別、年齢及び医用画像を取得したモダリティ等の検査情報と対応づけられて、データベースに保存されて、診断に供される。
一方、近年の画像診断システムは、医用画像を読影するための読影端末と、医用画像に対して詳細解析を行う画像解析装置とに大別できる。多くの場合は、読影医及び医師等のユーザが読影端末により疾患の有無を確認し、見つかった疾患に対して画像解析装置により詳細な解析を行うことにより、より正確な診断のための情報を収集する。なお、画像解析装置が読影端末と同様の読影機能を備えている場合には、画像解析装置を単独で運用することも可能である。このような画像解析装置として、例えば特開2009-268589号公報、特開2015-159861号公報、特開2007-144151号公報の画像解析装置が提案されている。
画像解析装置を読影端末のような他の装置から起動しようとする場合、他の装置上で実装されたユーザーインターフェースを起点として、画像解析装置が起動する。これにより、ワークフローが途絶えることなく画像解析装置を起動できるため、読影医は効率的に読影を行うことができる。
一方、1つの検査で行う解析機能は増加傾向にある。例えば、頭部CTを撮影した場合は、脳血管抽出、歯科解析、パフュージョン等の解析を行うことができる。また、心臓CTを撮影した場合は、冠動脈解析、心機能解析、石灰化スコア、アブレーション解析等を行うことができる。近年、幅広い解析方法が生み出されていること、また術前シミュレーション機能が普及してきていることから、今後画像解析装置の解析機能が増加する可能性は高い。このような状況において、画像解析装置を起動する場合、多数の解析機能を起動することになるため、起動時の負荷が大きくなるとともに、起動時間が長くなるおそれがある。
特開2009-268589号公報、特開2015-159861号公報、特開2007-144151号公報では、検査情報または画像付帯情報に基づいて検査に関係する解析機能を決定し、決定した解析機能を起動することが開示されている。例えば、心臓CTを撮影した場合は、冠動脈解析、心機能解析、石灰化スコア、アブレーション解析等、心臓検査に関係する解析機能のみが起動されることになる。
しかしながら、読影医は、検査に関係する全ての解析機能を使用するわけではなく、患者の病状に応じて必要な解析機能は限られるため、使用しない解析機能の起動により、不必要な起動時負荷及び起動時間を生じてしまっている。
本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、起動時負荷の低減及び起動時間の短縮が可能な画像解析装置、解析機能決定方法、及び解析機能決定プログラムを提供することを目的とするものである。
本開示による画像解析装置は、入力された画像データに対して予め設定された解析機能による解析を行う解析部と、外部から起動要求を受けた場合に、予め設定された解析機能による解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能を起動する制御を行う制御部とを備える。
本開示による画像解析装置において、制御部は、画像データ及び画像データのヘッダー情報の少なくとも一方に基づいて、予め設定された解析機能を設定してもよい。
また、制御部は、起動対象として決定した解析機能をバックグラウンドで起動し、さらに外部から本起動要求を受けた場合にバックグラウンド起動済みの解析機能を本起動してもよい。
また、制御部は、バックグラウンド起動済みの解析機能に対し、画像データの解析処理をバックグラウンドで行わせてもよい。
また、外部からの本起動要求は解析機能の識別情報を含み、制御部は、識別情報に基づいて本起動する解析機能を決定してもよい。
また、予め設定された解析機能による解析結果を保存する保存部を備え、制御部は、起動した解析機能の解析結果が保存部に保存されている場合、保存部に保存された解析結果を出力してもよい。
また、予め設定された条件は、学習により更新されてもよい。
本開示による解析機能決定方法は、入力された画像データに対して予め設定された解析機能による解析を行い、外部から起動要求を受けた場合に、予め設定された解析機能による解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能を起動する。
本開示による解析機能決定プログラムは、入力された画像データに対して予め設定された解析機能による解析を行う手順と、外部から起動要求を受けた場合に、予め設定された解析機能による解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能を起動する手順とをコンピュータに実行させる。
本開示によれば、起動時負荷の低減及び起動時間の短縮が可能な画像解析装置、解析機能決定方法、及び解析機能決定プログラムを提供することができる。
本開示の実施形態による画像解析装置を適用した画像診断システムの概略構成を示す図 本開示の一実施形態による画像解析装置の概略構成を示す図 第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 読影ワークステーションにおける画像表示例を示す図 読影ワークステーションにおける画像表示例を示す図 読影ワークステーションにおける画像表示例を示す図
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図1は本開示の一実施形態による画像解析装置を適用した画像診断システムの概略構成を示す図である。図1に示す画像診断システム1は、公知のオーダリングシステムを用いた診療科の医師からの検査オーダーに基づいて、被写体の検査対象部位の撮影、撮影により取得された医用画像の保管、及び読影医による医用画像の読影等を行うためのシステムである。
図1に示すように、画像診断システム1は、複数のモダリティ(撮影装置)2、読影端末である複数の読影ワークステーション(WS)3、画像サーバ4、画像データベース5、及び本実施形態による画像解析装置である画像解析ワークステーション(WS)10が、ネットワーク6を介して互いに通信可能な状態で接続されて構成されている。
各機器は、画像診断システム1の構成要素として機能させるためのアプリケーションプログラムがインストールされたコンピュータである。アプリケーションプログラムは、DVD(Digital Versatile Disc)あるいはCD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、もしくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
モダリティ2は、被写体の診断対象となる部位を撮影することにより、診断対象部位を表す医用画像を生成する装置である。具体的には、CT装置、MRI装置、及びPET装置等である。モダリティ2により生成された医用画像は、画像サーバ4に送信され、保存される。
読影WS3は、医用画像の読影医が、医用画像の読影に使用するコンピュータであり、処理装置、高精細ディスプレイ、並びにキーボード及びマウス等の入力装置により構成される。読影WS3では、画像サーバ4に対する医用画像の閲覧要求、画像サーバ4から受信した医用画像に対する各種画像処理、医用画像の表示、画像解析WS10に対する医用画像転送処理、画像解析WS10に対する画像解析依頼、及び画像解析結果の表示等の各処理が、各処理のためのソフトウェアプログラムを実行することにより行われる。
画像サーバ4は、汎用の比較的処理能力の高いコンピュータにデータベース管理システム(DataBase Management System: DBMS)の機能を提供するソフトウェアプログラムがインストールされたものである。また、画像サーバ4は画像データベース5が構成される大容量ストレージを備えている。このストレージは、画像サーバ4とデータバスによって接続された大容量のハードディスク装置であってもよいし、ネットワーク6に接続されているNAS(Network Attached Storage)及びSAN(Storage Area Network)に接続されたディスク装置であってもよい。また、画像サーバ4は、モダリティ2からの医用画像の登録要求を受け付けると、その医用画像をデータベース用のフォーマットに整えて画像データベース5に登録する。
画像データベース5には、モダリティ2において取得された医用画像の画像データと付帯情報とが、DICOM(Digital Imaging and COmmunications in Medicine)形式に基づいて登録される。付帯情報には、例えば、個々の医用画像を識別するための画像ID、被写体を識別するための患者ID(identification)、検査を識別するための検査ID、医用画像毎に割り振られるユニークなID(UID:unique identification)、その医用画像が生成された検査日、検査時刻、その医用画像を取得するための検査で使用されたモダリティの種類、患者氏名、年齢、性別等の患者情報、検査部位(撮影部位)、撮影情報(撮影プロトコル、撮影シーケンス、撮像手法、撮影条件、造影剤の使用等)、1回の検査で複数の医用画像を取得したときのシリーズ番号あるいは採取番号等の情報が含まれうる。
また、画像サーバ4は、読影WS3からの閲覧要求をネットワーク6経由で受信すると、画像データベース5に登録されている医用画像を検索し、抽出された医用画像を要求元の読影WS3に送信する。
ネットワーク6は、病院内の各種機器を接続する有線または無線のローカルエリアネットワークである。読影医用ワークステーション3が他の病院あるいは診療所に設置されている場合には、ネットワーク6は、各病院のローカルエリアネットワーク同士をインターネットまたは専用回線で接続した構成としてもよい。いずれの場合にも、ネットワーク6は光ネットワーク等の医用画像の高速転送が実現可能な構成にすることが好ましい。
以下、本実施形態による画像解析装置である画像解析WS10について詳細に説明する。画像解析WS10は、1台のコンピュータに、本実施形態の解析機能決定プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師又は読影医が直接操作するワークステーションまたはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。解析機能決定プログラムは、DVDあるいはCD-ROM等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、もしくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
図2は、コンピュータに解析機能決定プログラムをインストールすることにより実現される、本開示の技術に係る第1の実施形態による画像解析WS(画像解析装置)10の概略構成を示す図である。図2に示すように、画像解析WS10は、標準的なワークステーションの構成として、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12、及びストレージ13を備えている。また、画像解析WS10には、高精細な液晶ディスプレイ等のディスプレイ14、並びにキーボード及びマウス等の入力部15が接続されている。
ストレージ13は、ハードディスクまたはSSD(Solid State Drive)等のストレージデバイスからなる。ストレージ13には、ネットワーク6を経由して取得した医用画像及び処理に必要な情報を含む各種情報が記憶されている。
また、メモリ12には、解析機能決定プログラムが記憶されている。解析機能決定プログラムは、CPU11に実行させる処理として、入力された画像データに対して予め設定された解析機能による解析を行う解析処理と、外部から起動要求を受けた場合に、予め設定された解析機能による解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能を起動する制御を行う制御処理とを規定する。CPU11がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータは、解析部21及び制御部22として機能する。
なお、本実施形態においては、CPU11が解析機能決定プログラムによって、各部の機能を実行するようにしたが、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサとしては、CPU11の他、FPGA (Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)を用いることができる。また、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等により、各部の処理を実行するようにしてもよい。
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合せ(例えば、複数のFPGA、またはCPUとFPGAの組み合わせ等)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバ等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上を用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図3は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。
医用画像の読影医が、読影WS3において医用画像を閲覧しようとすると、読影WS3から画像サーバ4に対する医用画像の閲覧要求が送信され、画像サーバ4からDICOM形式の医用画像データを受信する。このとき、読影WS3は受信した医用画像データを画像解析WS10に転送する。画像解析WS10は、読影WS3から医用画像データを受信する(ステップST1)。
画像解析WS10の解析部21は、DICOM形式の医用画像データの画像ヘッダー情報に基づいて、予め設定された解析機能による解析を行い(ステップST2)、解析結果をストレージ13に保存する(ステップST3)。
例えば、医用画像が心臓CT画像である場合、撮影を行ったモダリティ2の種類、シリーズ説明、及びスライス枚数等の情報に基づいて、受信した医用画像が心臓CT画像であることが自動判別可能である。心臓CT画像の場合、冠動脈解析、心機能解析、及び石灰化スコアといった心臓系解析機能が自動実行されて、各々の解析結果を示す画像の画像データがストレージ13に保存される。また、各々の解析機能により算出された解析値(冠動脈解析であれば狭窄率及びプラーク量、心機能解析であればEF(左室駆出率:Ejection Fraction)及び一回拍出量、石灰化スコアであればスコア値)のデータがストレージ13に保存される。
読影WS3における医用画像の表示時において、読影WS3のディスプレイ上には、医用画像とともに、各種UI(User Interface)が表示される。このときの画像表示例を一例として図4に示す。図4に示すように、全体画面30内には、大きく分けて左側画像表示領域40及び右側画像表示領域50の2種類の画像表示領域がある。
左側画像表示領域40は、画像表示領域41及び解析機能ボタン表示枠42を備える。解析機能ボタン表示枠42内には、画像表示領域41に表示されている医用画像に対して実行可能な解析機能を実行させるための解析機能ボタンが表示される。ここでは、一例として、画像表示領域41に心臓CT画像が表示され、解析機能ボタン表示枠42内に、心臓CT画像に対して実行可能な3種類の解析機能(冠動脈解析、心機能解析、及び石灰化スコア)を実行させるための、3つの解析機能ボタン(冠動脈解析ボタン43、心機能解析44、及び石灰化スコアボタン45)が表示された例を示す。
同様に、右側画像表示領域50は、画像表示領域51及び解析機能ボタン表示枠52を備える。解析機能ボタン表示枠52内には、画像表示領域51に表示されている医用画像に対して実行可能な解析機能を実行させるための解析機能ボタンが表示される。ここでは、一例として、解析機能ボタン表示枠52内に、1つの解析機能ボタン53が表示された例を示す。
また、読影WS3は、上記画像表示を行った後、解析機能のスタンバイ起動要求を画像解析WS10に送信する。画像解析WS10の制御部22は、読影WS3からスタンバイ起動要求を受信する(ステップST4)と、ステップST2における解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し(ステップST5)、決定した解析機能をバックグラウンドで起動させる(ステップST6)。
ここでバックグラウンドの起動とは、画像解析WS(画像解析装置)10において解析機能を司るソフトウェアが起動し、かつ、読影WS3に該当の解析機能の画面表示を行っていない状態を意味する。また、ステップST5において、起動対象となる解析機能を決定するための、予め設定された条件とは、過去の画像解析WS10の起動時において、医用画像に対してユーザー(読影医)が本当に必要とした解析機能の情報に基づく学習データに基づいて設定された条件を意味する。例えば、心臓CT検査を行った場合、冠動脈解析、心機能解析、石灰化スコアが実行されることを想定しているが、腹部検査も必要とされて脂肪解析が実行される場合がある。このような場合に、画像ヘッダー情報と実際に必要とした解析機能の組み合わせデータを蓄積して、この組み合わせデータを用いて学習を行うことにより、画像ヘッダー情報に対して必要な解析機能の決定を高精度に行うことができる。
ステップST6において、例えば、医用画像が心臓CT画像であり、狭窄率が低く、EFが低い場合は、これらの解析状態の詳細を観察することが想定されるため、冠動脈解析及び心機能解析をバックグラウンドで起動しておく。
このとき、読影WS3のディスプレイ上には、図5に示すように、スタンバイ起動した解析機能に対応する解析機能ボタンの表示色が、スタンバイ起動状態に合わせて異なる色で表示される。ここでは、スタンバイ起動前の解析機能ボタンを白色表示、スタンバイ起動中の解析機能ボタンを灰色表示(図中ハッチング表示)、スタンバイ起動済みの解析機能ボタンを黒色表示とする。
例えば、左側画像表示領域40の画像表示領域41に心臓CT画像が表示され、解析機能ボタン表示枠42内に、心臓CT画像に対して実行可能な3種類の解析機能(冠動脈解析、心機能解析、及び石灰化スコア)を実行させるための、3つの解析機能ボタン(冠動脈解析ボタン43、心機能解析44、及び石灰化スコアボタン45)が表示されている場合において、冠動脈解析及び心機能解析が起動対象として決定された場合、スタンバイ起動の状態に合わせて、スタンバイ起動済みの冠動脈解析に対応した冠動脈解析ボタン43が黒色表示され、スタンバイ起動中の心機能解析に対応した心機能解析ボタン44が灰色表示される。同様に、右側画像表示領域50の解析機能ボタンについても、スタンバイ起動状態に合わせた表示色で表示される。
ここで、制御部22は、バックグラウンド起動済みの解析機能に対し、画像データの解析処理をバックグラウンドで行わせてもよい。
読影WS3においてスタンバイ起動済みの解析機能ボタン(例えば、図5における冠動脈解析ボタン43)が選択入力されると、選択された解析機能の本起動要求が、読影WS3から画像解析WS10に送信される。このとき、本起動要求を示すデータの中に、起動する解析機能の識別情報が付帯される。
画像解析WS10の制御部22は、読影WS3から本起動要求を受信すると、本起動要求を示すデータ中の識別情報に基づいて、本起動要求された解析機能の本起動を行う(ステップST7)。ここで本起動とは、画像解析WS(画像解析装置)10において解析機能を司るソフトウェアが起動し、かつ、読影WS3に該当の解析機能の画面表示が可能な状態を意味する。そして、本起動した解析機能の解析結果を読影WS3に送信する。
例えば、図5に示す画面状態において冠動脈解析ボタン43が選択入力されると、制御部22は、スタンバイ起動済みの解析機能の中から冠動脈解析を本起動し、冠動脈解析の結果を読影WS3に送信する。読影WS3は、冠動脈解析の結果を受信すると、図6に示すように、左側画像表示領域40の画像表示領域41に、冠動脈解析の結果を表示する。
このとき、制御部22は、本起動した解析機能の解析結果がステップST2において取得済みであり、解析結果のデータがストレージ13に保存されている場合には、新たに解析処理を行わず、保存されている解析結果を読影WS3に送信してもよい。
本実施形態の画像診断システムにおいては、入力された画像データに対して予め設定された解析機能による解析を行い、外部から起動要求を受けた場合に、予め設定された解析機能による解析結果及び予め設定された条件に基づいて、複数の解析機能の中から必要な解析機能のみを起動するようにしているため、画像解析WS10の起動時負荷の低減及び起動時間の短縮を図ることができる。
以上、本開示の技術をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本開示の画像解析装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正および変更を施したものも、本開示の技術範囲に含まれる。さらに、本開示の技術は、プログラムに加えて、プログラムを非一時的に記憶する記憶媒体にもおよぶ。
2018年11月20日に出願された日本出願特願2018-217752の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (8)

  1. プロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    入力された画像データに対して、複数の解析機能のうち前記画像データに対応して予め設定された解析機能による解析を行い
    外部装置からスタンバイ起動要求を受けた場合に、前記予め設定された解析機能による解析結果と、解析結果と解析機能との組合せを示す条件とに基づいて、前記複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能をバックグラウンドで起動し、さらに、前記外部装置から、バックグラウンド起動済の解析機能のうちユーザにより選択された解析機能の本起動要求を受けた場合に、前記選択された解析機能を本起動する
    ように構成され、
    前記本起動とは、当該解析機能による解析結果を前記外部装置に画面表示可能な状態である、
    画像解析装置。
  2. 前記予め設定された解析機能は、前記画像データ及び前記画像データのヘッダー情報の少なくとも一方に基づいて予め設定される
    請求項1に記載の画像解析装置。
  3. 前記プロセッサは、バックグラウンド起動済みの解析機能、前記画像データの解析処理をバックグラウンドで行わせる
    請求項に記載の画像解析装置。
  4. 前記外部装置からの本起動要求は解析機能の識別情報を含み、
    前記プロセッサは、前記識別情報に対応する解析機能を本起動する
    請求項1から3のいずれか1項に記載の画像解析装置。
  5. 前記予め設定された解析機能による解析結果を保存する保存部を備え、
    前記プロセッサは、前記本起動した解析機能の解析結果が前記保存部に保存されている場合、前記保存部に保存された解析結果を出力する
    請求項1からのいずれか1項に記載の画像解析装置。
  6. 前記条件は、学習により更新される
    請求項1からのいずれか1項に記載の画像解析装置。
  7. コンピュータが、
    入力された画像データに対して、複数の解析機能のうち前記画像データに対応して予め設定された解析機能による解析を行い、
    外部装置からスタンバイ起動要求を受けた場合に、前記予め設定された解析機能による解析結果と、解析結果と解析機能との組合せを示す条件とに基づいて、前記複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能をバックグラウンドで起動し、さらに、前記外部装置から、バックグラウンド起動済の解析機能のうちユーザにより選択された解析機能の本起動要求を受けた場合に、前記選択された解析機能を本起動し、
    前記本起動とは、当該解析機能による解析結果を前記外部装置に画面表示可能な状態である、
    解析機能決定方法。
  8. 入力された画像データに対して、複数の解析機能のうち前記画像データに対応して予め設定された解析機能による解析を行う手順と、
    外部装置からスタンバイ起動要求を受けた場合に、前記予め設定された解析機能による解析結果と、解析結果と解析機能との組合せを示す条件とに基づいて、前記複数の解析機能の中から起動対象となる解析機能を決定し、決定した解析機能をバックグラウンドで起動し、さらに、前記外部装置から、バックグラウンド起動済の解析機能のうちユーザにより選択された解析機能の本起動要求を受けた場合に、前記選択された解析機能を本起動する手順と
    をコンピュータに実行させる解析機能決定プログラムであって、
    前記本起動とは、当該解析機能による解析結果を前記外部装置に画面表示可能な状態である、
    解析機能決定プログラム。
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