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JP7536862B2 - PROGRAM, INFORMATION PROCESSING METHOD, INFORMATION PROCESSING APPARATUS AND MODEL GENERATION METHOD - Google Patents
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Description

本発明は、プログラム、情報処理方法、情報処理装置及びモデル生成方法に関する。 The present invention relates to a program, an information processing method, an information processing device, and a model generation method.

超音波画像、光干渉(OCT:Optical Coherence Tomography)画像、X線画像など、人体内部を可視化した医用画像に基づく治療を支援する種々の手法が提案されている。例えば特許文献1では、血管内画像における疾患部位の範囲の指定を操作者から受け付け、指定された範囲の疾患部位に適した治療用デバイスの形状を設定し、設定した形状を有する治療用デバイスの情報をデータベースから検索して表示する治療用デバイス選択支援システムが開示されている。Various methods have been proposed to support treatment based on medical images that visualize the inside of the human body, such as ultrasound images, optical coherence tomography (OCT) images, and X-ray images. For example, Patent Document 1 discloses a treatment device selection support system that accepts designation of the range of a diseased area in an intravascular image from an operator, sets the shape of a treatment device appropriate for the diseased area in the designated range, and searches a database for information on treatment devices having the set shape and displays it.

特開2007-75141号公報JP 2007-75141 A

しかしながら、医用画像から疾患部位等の情報を読み取って治療に反映させることは簡単ではなく、豊富な知識及び臨床経験を要する。特許文献1に係る発明は、操作者によって指定された範囲の疾患部位に適した治療用デバイスをデータベースから検索するのみで、医用画像に基づく治療を好適に支援するに至っていない。However, reading information such as diseased areas from medical images and reflecting it in treatment is not easy and requires extensive knowledge and clinical experience. The invention in Patent Document 1 only searches a database for treatment devices suitable for diseased areas within the range specified by the operator, and does not adequately support treatment based on medical images.

一つの側面では、医用画像に基づく治療を好適に支援することができるプログラム等を提供することを目的とする。 On one aspect, the aim is to provide a program, etc. that can effectively support treatment based on medical images.

一つの側面に係るプログラムは、患者の血管をイメージングした医用画像を取得し、前記医用画像を入力した場合に、前記血管内の病変部を検出するよう学習済みの第1モデルに、取得した前記医用画像を入力して前記病変部を検出し、検出した前記病変部に対応する画像領域を識別可能に加工した第2医用画像を生成し、前記第2医用画像を入力した場合に、前記患者の血管内治療に使用するバルーンに関連するバルーン情報を出力するよう学習済みの第2モデルに、生成した前記第2医用画像を入力して前記バルーン情報を出力する処理をコンピュータに実行させる。 A program relating to one aspect causes a computer to execute a process of acquiring a medical image of a patient's blood vessels, inputting the acquired medical image into a first model that has been trained to detect a lesion in the blood vessel when the medical image is input, detecting the lesion, generating a second medical image in which an image area corresponding to the detected lesion is processed so that it can be identified, and inputting the generated second medical image into a second model that has been trained to output balloon information related to a balloon to be used in the patient's endovascular treatment when the second medical image is input, and outputting the balloon information.

一つの側面では、医用画像に基づく治療を好適に支援することができる。 In one aspect, it can be used to effectively support medical image-based treatment.

治療支援システムの構成例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a treatment support system. サーバの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a server. 診療DBのレコードレイアウトの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a record layout of a medical treatment DB. 学習モデルの概要を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an overview of a learning model. 学習モデルの詳細を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of a learning model. 表示装置の表示画面例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a display screen of a display device. 学習モデルの生成処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the steps of a learning model generation process. 治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a procedure for outputting treatment information. 変形例1に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a procedure of an output process of treatment information according to the first modified example. 変形例2に係る学習モデルに関する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a learning model according to the second modified example. 実施の形態2に係る学習モデルの説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a learning model according to the second embodiment; 実施の形態2に係る第2医用画像の表示例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a display of a second medical image according to the second embodiment; 実施の形態2に係る第2医用画像の表示例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a display of a second medical image according to the second embodiment; 実施の形態2に係る第2医用画像の表示例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a display of a second medical image according to the second embodiment; 実施の形態2に係る第2医用画像の表示例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a display of a second medical image according to the second embodiment; 実施の形態2に係る学習モデルの生成処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the steps of a process for generating a learning model according to the second embodiment. 実施の形態2に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a procedure of an output process of treatment information according to the second embodiment. 変形例3に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the procedure of a treatment information output process according to Modification 3.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、治療支援システムの構成例を示す説明図である。本実施の形態では、血管内治療を実施する患者に関する患者情報と、当該患者の血管をイメージングした医用画像とに基づき、患者の治療を支援するための治療情報をユーザ(医療従事者)に提示する治療支援システムについて説明する。治療支援システムは、情報処理装置1、画像診断システム2を有する。情報処理装置1及び画像診断システム2は、LAN(Local Area Network)、インターネット等のネットワークNに通信接続されている。
The present invention will now be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(Embodiment 1)
1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a treatment support system. In this embodiment, a treatment support system that presents treatment information for supporting a patient's treatment to a user (medical worker) based on patient information on a patient undergoing endovascular treatment and medical images of the patient's blood vessels will be described. The treatment support system includes an information processing device 1 and an image diagnostic system 2. The information processing device 1 and the image diagnostic system 2 are communicatively connected to a network N such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.

なお、本実施の形態では血管内治療を一例に説明するが、対象とする管腔器官は血管に限定されず、例えば胆管、膵管、気管支、腸などのその他の管腔器官であってもよい。In this embodiment, intravascular treatment is described as an example, however, the target tubular organ is not limited to blood vessels, but may be other tubular organs such as the bile duct, pancreatic duct, bronchi, intestines, etc.

画像診断システム2は、血管内画像診断装置21、透視画像撮影装置22、表示装置23を有する。血管内画像診断装置21は、患者の血管内断層像をイメージングするための装置であり、例えばカテーテル211を用いた超音波検査を行うIVUS(Intravascular Ultrasound)装置である。カテーテル211は患者の血管内に挿入される医用器具であり、超音波を送信すると共に血管内からの反射波を受信する圧電素子を備える。血管内画像診断装置21は、カテーテル211で受信した反射波の信号に基づいて超音波断層像を生成し、表示装置23に表示させる。The imaging diagnostic system 2 has an intravascular imaging device 21, a fluoroscopic imaging device 22, and a display device 23. The intravascular imaging device 21 is a device for imaging intravascular tomographic images of a patient, and is, for example, an IVUS (Intravascular Ultrasound) device that performs ultrasound examinations using a catheter 211. The catheter 211 is a medical instrument inserted into the patient's blood vessels, and is equipped with a piezoelectric element that transmits ultrasound waves and receives reflected waves from within the blood vessels. The intravascular imaging device 21 generates an ultrasound tomographic image based on the signal of the reflected wave received by the catheter 211, and displays it on the display device 23.

なお、本実施の形態では血管内画像診断装置21が超音波断層像を生成するものとするが、例えば光干渉断層像(OCT画像)を生成してもよい。In this embodiment, the intravascular imaging diagnostic device 21 generates an ultrasound tomographic image, but it may also generate, for example, an optical coherence tomographic image (OCT image).

透視画像撮影装置22は、患者体内を透視した透視画像を撮影するための装置ユニットであり、例えば血管造影検査を行うアンギオグラフィ装置である。透視画像撮影装置22は、X線源221、X線センサ222を備え、X線源221から照射されたX線をX線センサ222が受信することにより、患者のX線透視画像をイメージングする。例えばカテーテル211の先端にはX線不透過マーカが装着されており、透視画像においてカテーテル211の位置が可視化される。透視画像撮影装置22は、カテーテル211の位置を可視化した透視画像を表示装置23に表示させ、血管内断層像と共に提示する。 The fluoroscopic imaging device 22 is a device unit for taking fluoroscopic images through the inside of a patient's body, for example an angiography device for performing angiography examinations. The fluoroscopic imaging device 22 is equipped with an X-ray source 221 and an X-ray sensor 222, and takes an X-ray fluoroscopic image of the patient by the X-ray sensor 222 receiving X-rays irradiated from the X-ray source 221. For example, an X-ray opaque marker is attached to the tip of the catheter 211, and the position of the catheter 211 is visualized in the fluoroscopic image. The fluoroscopic imaging device 22 displays the fluoroscopic image that visualizes the position of the catheter 211 on the display device 23, and presents it together with an intravascular tomographic image.

なお、上記では医用画像の一例として超音波断層像、光干渉断層像、アンギオグラフィ画像を挙げたが、医用画像はコンピュータ断層撮影(CT;Computed Tomography)画像、磁気共鳴(MRI;Magnetic Resonance Imaging)画像などであってもよい。Although ultrasound tomographic images, optical coherence tomographic images, and angiography images have been given above as examples of medical images, medical images may also be computed tomography (CT) images, magnetic resonance imaging (MRI) images, etc.

情報処理装置1は、種々の情報処理、情報の送受信が可能な情報処理装置であり、例えばサーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ等である。本実施の形態では情報処理装置1がサーバコンピュータであるものとし、以下では簡潔のためサーバ1と読み替える。なお、サーバ1は画像診断システム2と同じ施設(病院等)に設置されたローカルサーバであってもよく、インターネット等を介して通信接続されたクラウドサーバであってもよい。サーバ1は、治療を実施する患者に関する患者情報と、当該患者の医用画像(断層像及び透視画像)とに基づき、当該患者の血管内治療を支援するための治療情報を出力する治療支援装置として機能する。具体的には後述のように、サーバ1は、所定の訓練データを学習する機械学習を行い、患者情報及び医用画像を入力として、治療情報を出力する学習モデル50(図4参照)を予め用意してある。サーバ1は、治療対象の患者の患者情報及び医用画像を学習モデル50に入力し、治療情報を学習モデル50から取得する。サーバ1は、治療情報を画像診断システム2に出力し、表示装置23に表示させる。The information processing device 1 is an information processing device capable of various information processing and sending and receiving information, such as a server computer, a personal computer, etc. In this embodiment, the information processing device 1 is a server computer, and will be referred to as server 1 for simplicity in the following. The server 1 may be a local server installed in the same facility (hospital, etc.) as the image diagnostic system 2, or a cloud server connected via the Internet or the like. The server 1 functions as a treatment support device that outputs treatment information for supporting intravascular treatment of a patient based on patient information on a patient to be treated and medical images (tomographic images and fluoroscopic images) of the patient. Specifically, as described later, the server 1 performs machine learning to learn predetermined training data, and has a learning model 50 (see FIG. 4) that uses patient information and medical images as inputs and outputs treatment information prepared in advance. The server 1 inputs patient information and medical images of the patient to be treated into the learning model 50, and acquires treatment information from the learning model 50. The server 1 outputs the treatment information to the image diagnostic system 2 and displays it on the display device 23.

治療情報は、患者の治療を支援するための情報であり、患者を治療するユーザ(医療従事者)を補助するための情報である。本実施の形態では血管内治療を一例にして、カテーテル211を用いたPCI(Percutaneous Coronary Intervention;経皮的冠動脈形成術)を支援するための情報を治療情報として出力する。例えば治療情報は、プラーク等の病変部の位置や性状、使用すべきステントやバルーン等の治療用デバイス、透視画像撮影時に推奨される造影剤の投与量や撮影時間、治療後の経過情報(例えば合併症のリスク)などを含む。サーバ1は、学習モデル50を用いてこれらの情報を推定し、表示装置23に表示させる。また、サーバ1は、病変部や治療用デバイス等のオブジェクトを医用画像内から検出し、検出したオブジェクトを識別可能に加工した第2医用画像を生成して表示装置23に表示させる。The treatment information is information for supporting the treatment of a patient and is information for assisting a user (medical worker) who treats a patient. In this embodiment, endovascular treatment is taken as an example, and information for supporting PCI (Percutaneous Coronary Intervention) using a catheter 211 is output as treatment information. For example, the treatment information includes the position and characteristics of a lesion such as plaque, a treatment device such as a stent or balloon to be used, a recommended dose of contrast agent and imaging time when taking a fluoroscopic image, and progress information after treatment (e.g., risk of complications). The server 1 estimates this information using the learning model 50 and displays it on the display device 23. The server 1 also detects objects such as a lesion or a treatment device from within a medical image, generates a second medical image in which the detected object is processed so as to be identifiable, and displays it on the display device 23.

なお、本実施の形態ではサーバ1において学習モデル50を用いた治療情報の生成処理を行うものとするが、サーバ1が構築した学習モデル50を画像診断システム2にインストールし、ローカルで治療情報の生成処理を実行してもよい。 In this embodiment, the treatment information generation process is performed in the server 1 using the learning model 50, but the learning model 50 constructed by the server 1 may be installed in the image diagnosis system 2 and the treatment information generation process may be performed locally.

図2は、サーバ1の構成例を示すブロック図である。サーバ1は、制御部11、主記憶部12、通信部13、及び補助記憶部14を備える。
制御部11は、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、AIチップ(AI用半導体)等の演算処理装置を有し、補助記憶部14に記憶されたプログラムPを読み出して実行することにより、種々の情報処理を行う。主記憶部12は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の一時記憶領域であり、制御部11が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。通信部13は、通信に関する処理を行うための通信モジュールであり、外部と情報の送受信を行う。
2 is a block diagram showing an example of the configuration of the server 1. The server 1 includes a control unit 11, a main memory unit 12, a communication unit 13, and an auxiliary memory unit .
The control unit 11 has one or more arithmetic processing devices such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an AI chip (AI semiconductor), etc., and performs various information processing by reading and executing a program P stored in the auxiliary memory unit 14. The main memory unit 12 is a temporary storage area such as an SRAM (Static Random Access Memory), a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a flash memory, etc., and temporarily stores data necessary for the control unit 11 to execute arithmetic processing. The communication unit 13 is a communication module for performing processing related to communication, and transmits and receives information to and from the outside.

補助記憶部14は、大容量メモリ、ハードディスク等の不揮発性記憶領域であり、制御部11が処理を実行するために必要なプログラムP、その他のデータを記憶している。また、補助記憶部14は、学習モデル50、診療DB141を記憶している。学習モデル50は、上述の如く訓練データを学習済みの機械学習モデルであり、患者情報及び医用画像を入力として、患者の治療を支援するための治療情報を出力するモデルである。学習モデル50は、人工知能ソフトウェアを構成するプログラムモジュールとしての利用が想定される。診療DB141は、患者の診療データを格納するデータベースである。The auxiliary memory unit 14 is a non-volatile storage area such as a large capacity memory or a hard disk, and stores the program P and other data necessary for the control unit 11 to execute processing. The auxiliary memory unit 14 also stores a learning model 50 and a medical DB 141. The learning model 50 is a machine learning model that has learned training data as described above, and is a model that uses patient information and medical images as input and outputs treatment information to support patient treatment. The learning model 50 is expected to be used as a program module that constitutes artificial intelligence software. The medical DB 141 is a database that stores patient medical data.

なお、補助記憶部14はサーバ1に接続された外部記憶装置であってもよい。また、サーバ1は複数のコンピュータからなるマルチコンピュータであっても良く、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシンであってもよい。The auxiliary storage unit 14 may be an external storage device connected to the server 1. The server 1 may be a multi-computer consisting of multiple computers, or may be a virtual machine virtually constructed by software.

また、本実施の形態においてサーバ1は上記の構成に限られず、例えば操作入力を受け付ける入力部、画像を表示する表示部等を含んでもよい。また、サーバ1は、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disc)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、外付けハードディスク等の可搬型記憶媒体1aを読み取る読取部を備え、可搬型記憶媒体1aからプログラムPを読み取って実行するようにしても良い。あるいはサーバ1は、半導体メモリ1bからプログラムPを読み込んでも良い。In addition, in this embodiment, the server 1 is not limited to the above configuration, and may include, for example, an input unit that accepts operation input, a display unit that displays images, etc. The server 1 may also include a reading unit that reads portable storage medium 1a such as a CD (Compact Disk), a DVD (Digital Versatile Disc), a USB (Universal Serial Bus) memory, or an external hard disk, and may read and execute the program P from the portable storage medium 1a. Alternatively, the server 1 may read the program P from the semiconductor memory 1b.

図3は、診療DB141のレコードレイアウトの一例を示す説明図である。診療DB141は、診療ID列、患者情報列、治療情報列、画像情報列を含む。診療ID列は、各診療データを識別するための診療IDを記憶している。患者情報列、治療情報列、及び画像情報列はそれぞれ、診療IDと対応付けて、診療対象の患者に関する患者情報、当該患者に実施した治療に関する治療情報、及び当該患者を検査して得た医用画像を記憶している。 Figure 3 is an explanatory diagram showing an example of a record layout of medical DB 141. Medical DB 141 includes a medical ID column, a patient information column, a treatment information column, and an image information column. The medical ID column stores a medical ID for identifying each medical data. The patient information column, treatment information column, and image information column each store, in correspondence with a medical ID, patient information on the patient being treated, treatment information on the treatment administered to the patient, and medical images obtained by examining the patient.

患者情報は、治療を実施した患者に関する情報であり、患者の診療記録である。治療情報は、例えば患者の年齢、性別、診断名、危険因子(生活習慣病の有無等)、既往歴などのほかに、治療歴、併用薬、血液検査結果、血管の罹患枝数、左室駆出率、心血管に関連する急変事態(心筋梗塞等)の発生歴などを含む。 Patient information is information about patients who have received treatment, and is the patient's medical records. Treatment information includes, for example, the patient's age, sex, diagnosis, risk factors (presence or absence of lifestyle-related diseases, etc.), medical history, as well as medical history, concomitant medications, blood test results, number of affected blood vessels, left ventricular ejection fraction, and history of sudden cardiovascular events (such as myocardial infarction).

治療情報は、患者に実施した血管内治療に関する情報であり、例えばPCIの記録である。治療情報は、例えばPCIの実施日、治療した病変部の位置(以下、「病変部位」と呼ぶ)、病変部の性状、カテーテル211の穿刺部位、使用した造影剤の総量のほかに、透視画像の撮影時間、ステント留置前の追加手技の有無及び内容、ステント留置後の追加手技の有無及び内容、留置したステントの種類(例えば製品名)、直径、長さ、総数、バルーンの種類、長さ、最大拡張径、最大拡張圧、拡張時間、減衰時間、分岐部病変の治療法、治療後の経過情報(例えば合併症発症の有無)を含む。なお、本実施の形態ではステント及びバルーンの径を直径で表現するが、半径であってもよいことは勿論である。The treatment information is information about the intravascular treatment performed on the patient, such as a record of PCI. The treatment information includes, for example, the date of PCI, the location of the treated lesion (hereinafter referred to as the "lesion site"), the nature of the lesion, the puncture site of the catheter 211, the total amount of contrast agent used, as well as the time of fluoroscopic image capture, the presence or absence and content of additional procedures before stent placement, the presence or absence and content of additional procedures after stent placement, the type of stent placed (e.g., product name), diameter, length, total number, type and length of balloons, maximum expansion diameter, maximum expansion pressure, expansion time, decay time, treatment method for bifurcation lesions, and progress information after treatment (e.g., the presence or absence of complications). In this embodiment, the diameters of the stent and balloon are expressed as diameters, but it goes without saying that they may be radii.

医用画像は、患者の血管をイメージングした画像であり、上述の如く、血管内部の断層像(超音波断層像、光干渉断層像など)、X線によって患者体内を可視化した透視画像(アンギオグラフィ画像、コンピュータ断層撮影画像など)、磁気共鳴画像などである。また、画像情報には、FFR(Fractional Flow Reserve:冠血流予備量比)などの生理機能的評価結果も含まれる。本実施の形態では一例として、超音波断層像及びアンギオグラフィ画像を医用画像として学習モデル50の入力に用いる。 Medical images are images of a patient's blood vessels, and as described above, include cross-sectional images of the inside of blood vessels (ultrasound tomography, optical coherence tomography, etc.), fluoroscopic images that visualize the inside of the patient's body using X-rays (angiography images, computed tomography images, etc.), and magnetic resonance images. In addition, the image information also includes physiological functional evaluation results such as FFR (Fractional Flow Reserve). In this embodiment, as an example, ultrasound tomography images and angiography images are used as medical images to input the learning model 50.

図4は、学習モデル50の概要を示す説明図である。学習モデル50は、患者情報及び医用画像を入力として、患者の治療を支援するための治療情報を出力する機械学習モデルである。サーバ1は、所定の訓練データを学習する機械学習を行って学習モデル50を事前に生成しておく。そしてサーバ1は、画像診断システム2から取得した患者の医用画像と、当該患者に関する患者情報とを学習モデル50に入力し、治療情報を生成する。 Figure 4 is an explanatory diagram showing an overview of the learning model 50. The learning model 50 is a machine learning model that takes patient information and medical images as input and outputs treatment information to assist in the treatment of the patient. The server 1 performs machine learning to learn from predetermined training data to generate the learning model 50 in advance. The server 1 then inputs the medical images of the patient acquired from the image diagnostic system 2 and patient information related to the patient into the learning model 50 to generate treatment information.

具体的には図4に示すように、学習モデル50は、診療DB141に格納される患者情報、血管内画像診断装置21でイメージングされた断層像、及び透視画像撮影装置22でイメージングされた透視画像を入力とする。そして学習モデル50は、図4右上に示す各項目について推定した推定結果を治療情報として出力する。Specifically, as shown in Fig. 4, the learning model 50 receives as input patient information stored in the medical DB 141, tomographic images captured by the intravascular imaging diagnostic device 21, and fluoroscopic images captured by the fluoroscopic imaging device 22. The learning model 50 then outputs the estimation results for each item shown in the upper right corner of Fig. 4 as treatment information.

例えば治療情報は、血管内の病変部に関する情報を含む。具体的には、病変部に関する情報は、病変部位(例えば病変部が存在する血管の種類)、病変部の性状を含む。なお、病変部に関する情報は位置及び性状だけでなく、血管長手方向における病変部の長さ、血管断面における病変部の大きさ(面積)などを含んでもよい。For example, the treatment information includes information about a lesion in a blood vessel. Specifically, the information about the lesion includes the site of the lesion (e.g., the type of blood vessel in which the lesion is located) and the characteristics of the lesion. Note that the information about the lesion may include not only the position and characteristics, but also the length of the lesion in the longitudinal direction of the blood vessel, the size (area) of the lesion in the cross section of the blood vessel, etc.

また、治療情報は、血管に挿入する治療用デバイスに関する情報を含む。治療用デバイスは、例えば血管を拡張するためのステント、バルーン等である。なお、治療用デバイスはステント等に限定されず、例えば病変部切除のためのロータブレータ等を含んでもよい。学習モデル50は、使用すべきステントの種類(例えば製品名)、形状(直径及び長さ)、総ステント本数、ステント留置前の追加手技の有無及び内容、ステント留置後の追加手技の有無及び内容など、ステントに関連するステント情報を出力する。また、学習モデル50は、使用すべきバルーンの種類(例えば製品名)、形状(長さ)、拡張条件(最大拡張径、最大拡張圧、拡張時間、拡張後のバルーン収縮に要する減衰時間)など、バルーンに関連するバルーン情報を出力する。The treatment information also includes information about a treatment device to be inserted into a blood vessel. The treatment device is, for example, a stent or a balloon for expanding a blood vessel. The treatment device is not limited to a stent, and may include, for example, a rotorablate for resecting a lesion. The learning model 50 outputs stent information related to the stent, such as the type of stent to be used (e.g., product name), shape (diameter and length), total number of stents, presence or absence and content of additional procedures before stent placement, and presence or absence and content of additional procedures after stent placement. The learning model 50 also outputs balloon information related to the balloon, such as the type of balloon to be used (e.g., product name), shape (length), and expansion conditions (maximum expansion diameter, maximum expansion pressure, expansion time, and attenuation time required for the balloon to deflate after expansion).

なお、治療用デバイスに関する情報として、各治療用デバイスの使用順序を含めてもよい。これにより、ユーザが各治療用デバイスを選択して治療を実施する際に、治療用デバイスの選択を好適に補助することができる。The information regarding the therapeutic devices may also include the order in which each therapeutic device will be used. This can provide convenient assistance in selecting a therapeutic device when the user selects each therapeutic device and performs treatment.

また、治療情報は、透視画像の撮影条件に関する情報を含む。撮影条件に関する情報は、例えば造影剤の投与量、透視画像の撮影時間(図4では「透視時間」)などを含む。サーバ1は、患者に治療を実施した際の造影剤の投与量、撮影時間等を学習モデル50に学習させ、推奨される造影剤の投与量、撮影時間等を出力可能とする。The treatment information also includes information on the imaging conditions of the fluoroscopic images. The information on the imaging conditions includes, for example, the amount of contrast agent administered and the imaging time of the fluoroscopic images ("fluoroscopic time" in FIG. 4). The server 1 trains the learning model 50 to learn the amount of contrast agent administered, the imaging time, etc. when treatment is performed on the patient, and is capable of outputting the recommended amount of contrast agent administered, the imaging time, etc.

また、治療情報は、治療後の患者の経過を推定した経過情報を含む。経過情報は、例えば合併症のリスクを推定した推定結果である。サーバ1は、治療を実施済みの患者について、実施後に発症した合併症を学習モデル50に学習させ、治療後に発症する確率が高い合併症を経過情報として出力可能とする。なお、後述のように、治療後に発症し得る複数の合併症毎に、各合併症の発症度合いを評価した確率値を出力すると好適である(図6参照)。The treatment information also includes progress information that estimates the progress of the patient after treatment. The progress information is, for example, an estimation result that estimates the risk of complications. The server 1 allows the learning model 50 to learn complications that have developed after treatment for patients who have already undergone treatment, and is capable of outputting complications that are likely to develop after treatment as progress information. As described below, it is preferable to output a probability value that evaluates the degree of development of each complication for each of multiple complications that may develop after treatment (see Figure 6).

図4では一例として、患者の血管内にプラークが生じている場合の断層像と、当該断層像を生成時のカテーテル211の位置を示す透視画像とが、患者情報と共に学習モデル50に入力される場合を図示している。この場合、学習モデル50はプラークに相当する病変部の位置や性状、使用すべきステントやその拡張径、拡張圧、治療後の経過情報などを出力する。 As an example, Figure 4 illustrates a case where a tomographic image of plaque occurring in a patient's blood vessel and a fluoroscopic image showing the position of catheter 211 at the time the tomographic image was generated are input to learning model 50 along with patient information. In this case, learning model 50 outputs the position and characteristics of the lesion corresponding to plaque, the stent to be used and its expansion diameter and expansion pressure, progress information after treatment, etc.

学習モデル50は、上記の各種情報を治療情報として出力するほか、入力された医用画像に対し、画像内の所定のオブジェクトを識別可能に加工した第2医用画像を生成し、治療情報の一つとして出力する。第2医用画像は、上述のように病変部などのオブジェクトに対応する画像領域を加工した画像であり、当該オブジェクトの画像領域を、その他の画像領域と異なる表示態様で表示する画像である。例えば学習モデル50は、白黒で表現される断層像において、オブジェクトに対応する画像領域を白黒以外の色で表現した第2医用画像を生成する。サーバ1は、病変部位等の情報と共に第2医用画像を表示装置23に出力し、表示させる。The learning model 50 outputs the above-mentioned various information as treatment information, and also generates a second medical image by processing the input medical image so that a specific object in the image can be identified, and outputs this as one of the treatment information. The second medical image is an image in which an image area corresponding to an object such as a lesion is processed as described above, and the image area of the object is displayed in a different display mode from other image areas. For example, the learning model 50 generates a second medical image in which an image area corresponding to an object is displayed in a color other than black and white in a tomographic image displayed in black and white. The server 1 outputs the second medical image to the display device 23 together with information such as the lesion site, and displays it.

なお、学習モデル50において対象とするオブジェクトは病変部に限定されず、例えば患者の血管に挿入される治療用デバイス(例えば患者の血管内に既に留置されているステント)などであってもよい。学習モデル50は、血管に存在する特定のオブジェクトを識別可能とした第2医用画像を生成可能であればよい。In addition, the object targeted by the learning model 50 is not limited to the lesion, and may be, for example, a treatment device to be inserted into the patient's blood vessel (for example, a stent already placed in the patient's blood vessel). The learning model 50 only needs to be capable of generating a second medical image that can identify a specific object present in the blood vessel.

なお、以下の説明では簡潔のため、医用画像内のオブジェクトに対応する画像領域を「オブジェクト領域」と呼ぶ。 For simplicity, in the following explanation, the image region corresponding to an object in a medical image will be referred to as the "object region."

図5は、学習モデル50の詳細を示す説明図である。図5では学習モデル50として、第1モデル51及び第2モデル52から成るモデルを一例として図示してある。図5に基づき、学習モデル50の詳細を説明する。 Figure 5 is an explanatory diagram showing details of the learning model 50. In Figure 5, a model consisting of a first model 51 and a second model 52 is illustrated as an example of the learning model 50. The details of the learning model 50 will be explained based on Figure 5.

第1モデル51は、医用画像(断層像及び透視画像)を入力として、画像内のオブジェクトを検出した検出結果を出力する機械学習モデルである。例えば第1モデル51は、深層学習によって生成されるニューラルネットワークモデルであり、多数の畳み込み層で入力画像の特徴量を抽出するCNN(Convolutional Neural Network)である。第1モデル51は、入力画像の画素情報を畳み込む畳み込み層と、畳み込んだ画素情報をマッピングするプーリング層とが交互に連結された中間層(隠れ層)を備え、入力画像の特徴量(特徴量マップ)を抽出する。The first model 51 is a machine learning model that receives medical images (tomographic images and fluoroscopic images) as input and outputs detection results of objects detected within the images. For example, the first model 51 is a neural network model generated by deep learning, and is a Convolutional Neural Network (CNN) that extracts features of the input image using multiple convolution layers. The first model 51 includes an intermediate layer (hidden layer) in which a convolution layer that convolves pixel information of the input image and a pooling layer that maps the convolved pixel information are alternately connected, and extracts features (feature map) of the input image.

なお、本実施の形態では第1モデル51がCNNであるものとして説明するが、例えばGAN(Generative Adversarial Network)、RNN(Recurrent Neural Network)、SVM(Support Vector Machine)、決定木等、その他の学習アルゴリズムに基づくモデルであってもよい。In this embodiment, the first model 51 is described as a CNN, but it may also be a model based on other learning algorithms, such as a Generative Adversarial Network (GAN), a Recurrent Neural Network (RNN), a Support Vector Machine (SVM), a decision tree, etc.

本実施の形態でサーバ1は、入力される医用画像内の各画素がオブジェクト領域に対応する画素であるか否か、画素単位で識別する第1モデル51を生成する。例えばサーバ1は、第1モデル51として、セマンティックセグメンテーションモデル(U-net等)、あるいはMASK R-CNN(Region CNN)などを生成する。In this embodiment, the server 1 generates a first model 51 that identifies, on a pixel-by-pixel basis, whether each pixel in an input medical image corresponds to an object region. For example, the server 1 generates a semantic segmentation model (such as U-net) or a MASK R-CNN (Region CNN) as the first model 51.

セマンティックセグメンテーションモデルはCNNの一種であり、入力データから出力データを生成するEncoder-Decoderモデルの一種である。セマンティックセグメンテーションモデルは、入力画像のデータを圧縮する畳み込み層以外に、圧縮して得た特徴量を元の画像サイズにマッピング(拡大)する逆畳み込み層(Deconvolution Layer)を備える。逆畳み込み層では、畳み込み層で抽出した特徴量に基づいて画像内にどの物体がどの位置に存在するかを画素単位で識別し、各画素がどの物体に対応するかを二値化したラベル画像を生成する。 The semantic segmentation model is a type of CNN, and a type of Encoder-Decoder model that generates output data from input data. In addition to the convolution layer that compresses the input image data, the semantic segmentation model also has a deconvolution layer that maps (enlarges) the features obtained by compression to the original image size. The deconvolution layer identifies which object is located at which position in the image on a pixel-by-pixel basis based on the features extracted in the convolution layer, and generates a binarized label image that indicates which object each pixel corresponds to.

MASK R-CNNは、主に物体検出に用いられるFaster R-CNNの変形であり、Faster R-CNNに逆畳み込み層を連結したモデルである。MASK R-CNNでは、CNNで抽出した画像の特徴量と、RPN(Region Proposal Network)で抽出した対象物体の座標範囲とを逆畳み込み層に入力し、最終的に入力画像内の物体の画像領域をマスクするマスク画像を生成する。 MASK R-CNN is a variation of Faster R-CNN, which is mainly used for object detection, and is a model that connects a deconvolution layer to Faster R-CNN. In MASK R-CNN, the image features extracted by CNN and the coordinate range of the target object extracted by RPN (Region Proposal Network) are input to the deconvolution layer, and a mask image that finally masks the image area of the object in the input image is generated.

サーバ1は、これらのモデルを第1モデル51として生成し、オブジェクトの検出に用いる。なお、上記のモデルはいずれも例示であって、第1モデル51は、医用画像内のオブジェクトの位置や形状を識別可能であればよい。本実施の形態では一例として、第1モデル51がセマンティックセグメンテーションモデルであるものとして説明する。The server 1 generates these models as the first model 51 and uses them to detect objects. Note that all of the above models are merely examples, and the first model 51 may be any model capable of identifying the position and shape of an object in a medical image. In this embodiment, as an example, the first model 51 will be described as a semantic segmentation model.

図4右側に、血管内断層像及び透視画像におけるオブジェクト領域をハッチングで概念的に図示している。第1モデル51で検出するオブジェクトは、例えばプラーク等の病変部、あるいは留置済みのステント等の治療用デバイスなどである。サーバ1は、第1モデル51に医用画像を入力し、各種オブジェクトを検出する。 On the right side of Figure 4, object regions in the intravascular tomographic image and fluoroscopic image are conceptually illustrated with hatching. Objects detected by the first model 51 are, for example, lesions such as plaque, or therapeutic devices such as placed stents. The server 1 inputs medical images into the first model 51 and detects various objects.

なお、プラークは病変部の一例であり、例えば血管の狭窄部、石灰化した組織、血管壁の解離(フラップ)、新生内膜(Neointima)、その他の部分を検出してもよい。また、ステントは治療用デバイスの一例であり、その他のデバイスを検出してもよい。また、病変部位、治療用デバイスはオブジェクトの一例であり、その他のオブジェクトを検出してもよい。Plaque is an example of a lesion, and other parts such as narrowed parts of blood vessels, calcified tissue, dissections (flaps) in the blood vessel wall, neointima, and the like may be detected. A stent is an example of a therapeutic device, and other devices may be detected. Lesions and therapeutic devices are examples of objects, and other objects may be detected.

図5に戻って説明を続ける。サーバ1は、訓練用の医用画像に対し、図4で例示したオブジェクト領域を示すデータがラベリングされた訓練データを用いて学習を行う。具体的には、訓練データでは、訓練用の医用画像に対し、オブジェクト領域に対応する座標範囲と、オブジェクトの種類とを表すラベル(メタデータ)が付与されている。 Returning to Figure 5 for further explanation, the server 1 performs learning using training data in which training medical images are labeled with data indicating object regions as exemplified in Figure 4. Specifically, in the training data, labels (metadata) indicating the coordinate ranges corresponding to the object regions and the types of objects are assigned to the training medical images.

サーバ1は、訓練用の医用画像を第1モデル51に入力して、オブジェクトを検出した検出結果を出力として取得する。具体的には、オブジェクト領域の各画素に対し、オブジェクトの種類を示す値がラベリングされたラベル画像を出力として取得する。The server 1 inputs a training medical image into the first model 51 and obtains the detection result of the detected object as an output. Specifically, it obtains a labeled image as an output in which each pixel in the object region is labeled with a value indicating the type of object.

サーバ1は、第1モデル51から出力された検出結果を、訓練データが示す正解のオブジェクト領域の座標範囲、及びオブジェクトの種類と比較し、両者が近似するように、ニューロン間の重み等のパラメータを最適化する。これにより、サーバ1は第1モデル51を生成する。The server 1 compares the detection result output from the first model 51 with the coordinate range of the correct object area and the type of object indicated by the training data, and optimizes parameters such as the weights between neurons so that the two are close to each other. In this way, the server 1 generates the first model 51.

なお、本実施の形態では断層像及び透視画像の2種類の画像を処理するが、例えばサーバ1は、各画像に対応する2つの第1モデル51を用意してもよく、又は第1モデル51を、断層像及び透視画像をそれぞれ処理するための2つのネットワークを有するマルチモーダルモデルとして構成してもよい。これにより、各画像からオブジェクトを検出することができる。In this embodiment, two types of images, a tomographic image and a fluoroscopic image, are processed. For example, the server 1 may prepare two first models 51 corresponding to each image, or the first model 51 may be configured as a multimodal model having two networks for processing the tomographic image and the fluoroscopic image, respectively. This makes it possible to detect objects from each image.

本実施の形態では、第1モデル51は、時系列で連続する複数フレームの医用画像(動画)を入力として受け付け、各フレームの医用画像からオブジェクトを検出する。具体的には、第1モデル51は、カテーテル211の走査に従い、血管の長手方向に沿って連続する複数フレームの医用画像(例えば断層像)を入力として受け付ける。第1モデル51は、時間軸に沿って連続する各フレームの医用画像からオブジェクトを検出する。In this embodiment, the first model 51 receives as input a plurality of frames of medical images (video) that are successive in time series, and detects objects from the medical images of each frame. Specifically, the first model 51 receives as input a plurality of frames of medical images (e.g., tomographic images) that are successive along the longitudinal direction of a blood vessel in accordance with the scanning of the catheter 211. The first model 51 detects objects from the medical images of each successive frame along the time axis.

なお、以下の説明では便宜上、連続する各フレームの医用画像を単に「フレーム画像」と呼ぶ。 For convenience in the following explanation, each successive frame of medical image will simply be referred to as a "frame image."

サーバ1は、複数のフレーム画像を第1モデル51に一枚ずつ入力し、各フレーム画像から個別にオブジェクトを検出してもよいが、連続する複数のフレーム画像を同時に入力して、複数のフレーム画像からオブジェクト領域を同時に検出できるようにすると好適である。例えばサーバ1は、第1モデル51を、3次元の入力データを取り扱う3D-CNN(例えば3D U-net)とする。そしてサーバ1は、2次元のフレーム画像の座標を2軸とし、各フレーム画像を取得した時刻(フレーム画像の生成時点)を1軸とする3次元データとして取り扱う。サーバ1は、所定の単位時間分の複数フレーム画像(例えば16フレーム)を一セットとして第1モデル51に入力し、複数のフレーム画像それぞれに対してオブジェクト領域をラベリングしたラベル画像を同時に出力する。これにより、時系列で連続する前後のフレーム画像も考慮してオブジェクトを検出することができ、検出精度を向上させることができる。The server 1 may input multiple frame images one by one into the first model 51 and detect objects from each frame image individually, but it is preferable to input multiple consecutive frame images simultaneously so that object areas can be detected from multiple frame images simultaneously. For example, the server 1 sets the first model 51 as a 3D-CNN (e.g., 3D U-net) that handles three-dimensional input data. The server 1 handles the first model 51 as three-dimensional data with the coordinates of the two-dimensional frame images as the two axes and the time at which each frame image was acquired (the time at which the frame image was generated) as the one axis. The server 1 inputs multiple frame images (e.g., 16 frames) for a predetermined unit time into the first model 51 as one set and simultaneously outputs label images in which the object area is labeled for each of the multiple frame images. This makes it possible to detect objects taking into account the frame images before and after the frame images that are consecutive in time series, thereby improving detection accuracy.

なお、上記では時間軸も含めた3次元データとすることで時系列のフレーム画像を処理可能としたが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。例えばサーバ1は、第1モデル51を、CNNとRNNとを組み合わせたモデルとすることで、連続する複数のフレーム画像からオブジェクトを検出可能としてもよい。この場合、例えばCNNに係る中間層の後ろにLSTM(Long-Short Term Memory)層を挿入し、前後のフレーム画像から抽出した特徴量を参照してオブジェクトの検出を行う。この場合でも上記と同様に、前後のフレーム画像を考慮して処理を行うことができ、検出精度を向上させることができる。In the above, the time series of frame images can be processed by treating the data as three-dimensional data including the time axis, but the present embodiment is not limited to this. For example, the server 1 may detect an object from a plurality of consecutive frame images by making the first model 51 a model that combines a CNN and an RNN. In this case, for example, a LSTM (Long-Short Term Memory) layer is inserted after the intermediate layer related to the CNN, and the object is detected by referring to the feature amounts extracted from the previous and next frame images. Even in this case, processing can be performed taking into account the previous and next frame images in the same manner as above, and the detection accuracy can be improved.

次に、第2モデル52について説明する。第2モデル52は、患者情報及び医用画像を入力として、患者の血管内治療を支援するための治療情報を出力する機械学習モデルである。例えば第2モデル52はCNNであり、畳み込み層及びプーリング層が交互に連結された中間層を備え、入力データの特徴量を抽出する。Next, the second model 52 will be described. The second model 52 is a machine learning model that receives patient information and medical images as input, and outputs treatment information to support the patient's endovascular treatment. For example, the second model 52 is a CNN that includes an intermediate layer in which convolutional layers and pooling layers are alternately connected, and extracts features of the input data.

なお、本実施の形態では第2モデル52がCNNであるものとして説明するが、GAN、RNN、SVM、決定木等、その他の学習アルゴリズムに基づくモデルであってもよい。In this embodiment, the second model 52 is described as being a CNN, but it may also be a model based on other learning algorithms such as GAN, RNN, SVM, decision tree, etc.

サーバ1は、訓練用の患者情報及び医用画像に対し、正解の治療情報が付与された訓練データを用いて学習を行う。訓練用の患者情報及び医用画像は、治療を実施済みの患者の患者情報及び医用画像であり、当該患者の診療記録、及び治療時に得た断層像、透視画像などの医用画像である。正解の治療情報は、当該患者に対して行った治療(PCI)の記録である。サーバ1は、診療DB141に記憶されている患者情報及び医用画像と、治療情報とを訓練データとして第2モデル52に与え、学習を行う。 The server 1 learns using training data in which correct treatment information has been added to the training patient information and medical images. The training patient information and medical images are patient information and medical images of patients who have already undergone treatment, and are the medical records of the patients, and medical images such as tomographic images and fluoroscopic images obtained during treatment. The correct treatment information is a record of the treatment (PCI) performed on the patient. The server 1 provides the patient information and medical images stored in the medical DB 141, and the treatment information, as training data to the second model 52, and learns.

具体的には、サーバ1は、患者情報に含まれる患者の年齢、性別、診断名等のデータを、医用画像の属性を示すカテゴリ変数として第2モデル52に入力する。サーバ1は、患者情報をカテゴリ変数として断層像及び透視画像と共に第2モデル52に入力し、図4右上に例示した各項目の治療情報を出力として取得する。Specifically, the server 1 inputs data such as the patient's age, sex, and diagnosis contained in the patient information as categorical variables indicating attributes of the medical image into the second model 52. The server 1 inputs the patient information as categorical variables into the second model 52 together with the tomographic image and the fluoroscopic image, and obtains treatment information for each item shown in the upper right corner of Figure 4 as output.

なお、図4右上に示したように、第2モデル52の出力項目は「病変部位」、「病変性状」のように分類結果で示される項目もあれば、「総造影時間」、「透視時間」のように連続値で表現される項目もある。このように第2モデル52は、いわゆる分類問題と回帰問題とを同時に扱うが、例えば全ての項目を回帰問題と見なして連続値を出力し、分類結果として示すべき項目を連続値から二値に変換すればよい。あるいは、各項目に対応する出力層を別々に設け、中間層で抽出された特徴量を各出力層に入力して、各項目の推定を別々に行うようにしてもよい。あるいは、第2モデル52自体を項目別に用意し、別々に推定を行ってもよい。As shown in the upper right of Figure 4, the output items of the second model 52 include items that are shown as classification results, such as "lesion site" and "lesion characteristics," and items that are expressed as continuous values, such as "total contrast time" and "fluoroscopy time." In this way, the second model 52 simultaneously handles so-called classification problems and regression problems, and can, for example, treat all items as regression problems and output continuous values, and convert items to be shown as classification results from continuous values to binary values. Alternatively, a separate output layer corresponding to each item can be provided, and the features extracted in the intermediate layer can be input to each output layer, so that estimation of each item can be performed separately. Alternatively, the second model 52 itself can be prepared for each item, and estimation can be performed separately.

サーバ1は、患者の血管をイメージングした医用画像をそのまま第2モデル52の入力に用いてもよいが、本実施の形態では、第1モデル51で検出されたオブジェクト領域を識別可能に加工した第2医用画像を生成し、第2モデル52に入力する。第2医用画像は、オブジェクト領域を、オブジェクトの種類に応じて異なる表示態様で表示する画像であり、例えば第1モデル51から出力されたラベル画像を元の医用画像に重畳した画像である。The server 1 may directly use the medical image of the patient's blood vessels as input to the second model 52, but in this embodiment, a second medical image is generated in which the object area detected in the first model 51 is processed so as to be identifiable, and input to the second model 52. The second medical image is an image in which the object area is displayed in a different display mode depending on the type of object, for example, an image in which a label image output from the first model 51 is superimposed on the original medical image.

例えばサーバ1は、第1モデル51から出力されたラベル画像を半透明マスクに加工し、元の医用画像に重畳する。この場合にサーバ1は、マスクの表示色をオブジェクトの種類に応じて変更するなど、各オブジェクト領域の表示態様をオブジェクトの種類に応じて異ならせる。これによりサーバ1は、オブジェクト領域をその他の領域と異なる表示態様で表示する医用画像を生成し、第2モデル52に入力する。For example, the server 1 processes the label image output from the first model 51 into a semi-transparent mask and superimposes it on the original medical image. In this case, the server 1 makes the display mode of each object region different depending on the type of object, for example by changing the display color of the mask depending on the type of object. In this way, the server 1 generates a medical image in which the object region is displayed in a different display mode from the other regions, and inputs the medical image to the second model 52.

サーバ1は、訓練用の患者情報と、オブジェクト領域を加工した医用画像とを第2モデル52に入力し、治療情報を出力として取得する。サーバ1は、出力された治療情報を正解の治療情報と比較し、両者が近似するように、ニューロン間の重み等のパラメータを最適化する。これによりサーバ1は、第2モデル52を生成する。The server 1 inputs the training patient information and the medical image with the processed object region into the second model 52, and obtains the treatment information as output. The server 1 compares the output treatment information with the correct treatment information, and optimizes parameters such as the weights between neurons so that the two are close to each other. In this way, the server 1 generates the second model 52.

なお、本実施の形態では、オブジェクト検出用の第1モデル51と、治療情報生成用の第2モデル52との2種類のモデルを組み合わせるものとするが、オブジェクトの検出はルールベースで行ってもよい。すなわち、学習モデル50が第1モデル51を備える構成は必須ではなく、学習モデル50への入力の前処理としてルールベースでオブジェクトを検出し、検出結果を学習モデル50に入力するようにしてもよい。In this embodiment, two types of models, a first model 51 for object detection and a second model 52 for generating treatment information, are combined, but object detection may be performed on a rule basis. In other words, it is not essential that the learning model 50 includes the first model 51. Objects may be detected on a rule basis as a preprocessing step for input to the learning model 50, and the detection results may be input to the learning model 50.

新たに治療を実施する患者について治療情報を生成する場合、サーバ1は、当該患者の医用画像を画像診断システム2から取得して学習モデル50に入力し、第2医用画像を含む治療情報を生成する。なお、当該処理は画像取得時のリアルタイムで行ってもよく、あるいは録画された医用画像(動画)をまとめて取得し、事後的に処理してもよい。When generating treatment information for a patient who is to undergo new treatment, the server 1 acquires medical images of the patient from the image diagnostic system 2, inputs the images to the learning model 50, and generates treatment information including the second medical image. This processing may be performed in real time when the images are acquired, or recorded medical images (videos) may be acquired together and processed afterwards.

サーバ1は、生成した治療情報を表示装置23に出力し、表示させる。なお、本実施の形態では治療情報の出力先が画像診断システム2であるものとして説明するが、画像診断システム2以外の装置(例えばパーソナルコンピュータ)に出力し、治療情報を表示させてもよいことは勿論である。The server 1 outputs the generated treatment information to the display device 23 for display. Note that in this embodiment, the treatment information is described as being output to the image diagnostic system 2, but it goes without saying that the treatment information may be output to a device other than the image diagnostic system 2 (e.g., a personal computer) and displayed thereon.

図6は、表示装置23の表示画面例を示す説明図である。表示装置23は、サーバ1から出力された各治療情報を表示し、ユーザに提示する。例えば表示装置23は、一覧表71、経過情報欄72、断層像73、透視画像74を表示する。 Figure 6 is an explanatory diagram showing an example of a display screen of the display device 23. The display device 23 displays each piece of treatment information output from the server 1 and presents it to the user. For example, the display device 23 displays a list 71, a progress information column 72, a tomographic image 73, and an fluoroscopic image 74.

一覧表71は、第2モデル52から出力された各項目の推定結果を一覧で示す表である。一覧表71は、例えば病変部に関する情報、治療用デバイスに関する情報、透視画像の撮影条件に関する情報、その他の情報を含む。表示装置23は一覧表71でこれらの治療情報をユーザに提示し、血管内治療を支援する。The list 71 is a table showing a list of the estimation results for each item output from the second model 52. The list 71 includes, for example, information on the lesion, information on the treatment device, information on the fluoroscopic image capturing conditions, and other information. The display device 23 presents this treatment information to the user in the list 71 to support the endovascular treatment.

経過情報欄72は、治療後のユーザの経過を推定した推定結果を示す表示欄であり、上述の如く、合併症発症に関する推定結果である。サーバ1は学習モデル50を用いて、複数の合併症毎に発症する確率値を算出し、合併症名と関連付けて確率値を経過情報欄72に一覧表示させる。The progress information column 72 is a display column showing the estimated results of estimating the progress of the user after treatment, and as described above, is the estimated result regarding the onset of a complication. The server 1 uses the learning model 50 to calculate the probability value of onset for each of multiple complications, and displays the probability values in a list in the progress information column 72 in association with the complication name.

また、表示装置23は、血管内画像診断装置21で生成された断層像73と、透視画像撮影装置22で撮影した透視画像74とを表示する。この場合に表示装置23は、元の医用画像のオブジェクト領域を加工した第2医用画像を断層像73及び透視画像74として表示する。The display device 23 also displays a tomographic image 73 generated by the intravascular imaging diagnostic device 21 and a fluoroscopic image 74 captured by the fluoroscopic image capturing device 22. In this case, the display device 23 displays a second medical image obtained by processing the object region of the original medical image as the tomographic image 73 and the fluoroscopic image 74.

図7は、学習モデル50の生成処理の手順を示すフローチャートである。図7に基づき、訓練データを学習して学習モデル50を生成する際の処理内容について説明する。
サーバ1の制御部11は、訓練用の患者情報及び医用画像に対し、正解の治療情報が付与された訓練データを取得する(ステップS11)。訓練用の患者情報及び医用画像は、治療を実施済みの患者の患者情報及び医用画像である。治療情報は、当該患者に実施した治療に関する情報であり、診療DB141に記憶された治療記録のほか、オブジェクト領域を示すラベルデータを含む。
Fig. 7 is a flowchart showing the procedure of the process of generating the learning model 50. The process of generating the learning model 50 by learning the training data will be described with reference to Fig. 7.
The control unit 11 of the server 1 acquires training data in which correct treatment information is assigned to the training patient information and medical images (step S11). The training patient information and medical images are patient information and medical images of patients who have already undergone treatment. The treatment information is information on the treatment performed on the patient, and includes label data indicating the object area in addition to the treatment records stored in the medical DB 141.

制御部11は訓練データに基づき、医用画像を入力した場合にオブジェクトを検出する第1モデル51を生成する(ステップS12)。例えば制御部11は、上述の如く、セマンティックセグメンテーションに係るCNNを第1モデル51として生成する。制御部11は、訓練用の医用画像を第1モデルに入力し、オブジェクト領域を検出した検出結果を出力として取得する。制御部11は、検出したオブジェクト領域を正解のラベルデータと比較し、両者が近似するようにニューロン間の重み等のパラメータを最適化して第1モデル51を生成する。Based on the training data, the control unit 11 generates a first model 51 that detects objects when a medical image is input (step S12). For example, as described above, the control unit 11 generates a CNN related to semantic segmentation as the first model 51. The control unit 11 inputs a medical image for training to the first model and obtains the detection result of detecting the object region as an output. The control unit 11 compares the detected object region with the correct label data, and optimizes parameters such as the weights between neurons so that the two are similar to each other, thereby generating the first model 51.

また、制御部11は訓練データに基づき、患者情報及び医用画像を入力した場合に、患者の治療を支援するための治療情報を出力する第2モデル52を生成する(ステップS13)。具体的には、制御部11は、患者情報と、第1モデル51での検出結果に基づきオブジェクト領域を加工した第2医用画像とを入力として治療情報を出力する第2モデル52を生成する。制御部11は、訓練用の患者情報と、正解のラベルデータに基づいてオブジェクト領域を加工した第2医用画像とを第2モデルに入力し、治療情報を出力として取得する。制御部11は、出力された治療情報を正解の治療情報と比較し、両者が近似するようにニューロン間の重み等のパラメータを最適化して第2モデル52を生成する。制御部11は一連の処理を終了する。 Furthermore, the control unit 11 generates a second model 52 that outputs treatment information to support the treatment of a patient when patient information and a medical image are input based on the training data (step S13). Specifically, the control unit 11 generates the second model 52 that outputs treatment information by inputting the patient information and the second medical image in which the object region is processed based on the detection result in the first model 51. The control unit 11 inputs the training patient information and the second medical image in which the object region is processed based on the correct label data to the second model, and obtains the treatment information as an output. The control unit 11 compares the output treatment information with the correct treatment information, and optimizes parameters such as the weights between neurons so that the two are similar to each other, thereby generating the second model 52. The control unit 11 ends the series of processes.

図8は、治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。図8に基づき、学習モデル50を用いて治療対象の患者の治療情報を出力する際の処理内容を説明する。
制御部11は、治療を実施する患者に関する患者情報と、当該患者の血管をイメージングした医用画像とを取得する(ステップS31)。制御部11は、取得した医用画像を第1モデル51に入力して、オブジェクトを検出する(ステップS32)。具体的には、制御部11は、血管内画像診断装置21及び透視画像撮影装置22でイメージングした断層像及び透視画像を第1モデル51に入力して、断層像及び透視画像内のオブジェクトを検出する。
8 is a flowchart showing the procedure of the treatment information output process. The process content when the treatment information of the patient to be treated is output using the learning model 50 will be described with reference to FIG.
The control unit 11 acquires patient information on a patient to be treated and medical images of the blood vessels of the patient (step S31). The control unit 11 inputs the acquired medical images to the first model 51 and detects objects (step S32). Specifically, the control unit 11 inputs tomographic images and fluoroscopic images captured by the intravascular imaging device 21 and the fluoroscopic imaging device 22 to the first model 51 and detects objects in the tomographic images and fluoroscopic images.

制御部11は、ステップS32での検出結果に基づいてオブジェクト領域を加工した第2医用画像と、患者情報とを第2モデル52に入力して、治療情報を生成する(ステップS33)。制御部11は、生成した治療情報を表示装置23に出力し、表示させる(ステップS34)。具体的には、制御部11は、血管内の病変部、使用すべき治療用デバイス、透視画像の撮影条件等の情報のほか、オブジェクト領域を加工した第2医用画像を治療情報として出力し、表示装置23に表示させる。制御部11は一連の処理を終了する。The control unit 11 inputs the second medical image with the object region processed based on the detection result in step S32 and the patient information into the second model 52 to generate treatment information (step S33). The control unit 11 outputs the generated treatment information to the display device 23 and displays it (step S34). Specifically, the control unit 11 outputs the second medical image with the object region processed as treatment information, in addition to information such as the lesion in the blood vessel, the treatment device to be used, and the shooting conditions of the fluoroscopic image, and displays it on the display device 23. The control unit 11 ends the series of processes.

以上より、本実施の形態1によれば、訓練データを学習済みの学習モデル50を用いることで、医用画像に基づく治療を好適に支援することができる。 As described above, according to this embodiment 1, by using a learning model 50 that has already learned training data, treatment based on medical images can be appropriately supported.

また、本実施の形態1によれば、血管(管腔器官)内の病変部の位置、性状等を推定し、ユーザに提示することができる。 Furthermore, according to this embodiment 1, the position, characteristics, etc. of a lesion in a blood vessel (hollow organ) can be estimated and presented to the user.

また、本実施の形態1によれば、使用すべき治療用デバイスの種類、形状、使用数、使用順序などを推定し、ユーザに提示することができる。 In addition, according to this embodiment 1, the type, shape, number of uses, order of use, etc. of the therapeutic device to be used can be estimated and presented to the user.

また、本実施の形態1によれば、透視画像の好適な撮影条件を推定して提示することができる。 Furthermore, according to this embodiment 1, it is possible to estimate and present suitable shooting conditions for fluoroscopic images.

また、本実施の形態1によれば、合併症の発症など、治療後の経過情報を推定してユーザに提示することができる。 In addition, according to this embodiment 1, it is possible to estimate progress information after treatment, such as the onset of complications, and present it to the user.

また、本実施の形態1によれば、医用画像からオブジェクトの検出を行う第1モデル51と、第1モデル51による検出結果に基づいて治療情報を生成する第2モデル52とを組み合わせることで、オブジェクトの正しい位置、形状等を第2モデル52に与えることができ、治療情報の推定精度を向上させることができる。 Furthermore, according to this embodiment 1, by combining a first model 51 that detects objects from medical images with a second model 52 that generates treatment information based on the detection results by the first model 51, the correct position, shape, etc. of the object can be provided to the second model 52, thereby improving the estimation accuracy of the treatment information.

また、本実施の形態1によれば、オブジェクト領域を加工した第2医用画像を生成することで、病変部等の確認を好適に補助することができる。 Furthermore, according to this embodiment 1, by generating a second medical image in which the object area has been processed, it is possible to effectively assist in identifying lesions, etc.

また、本実施の形態1によれば、時系列で生成された複数のフレーム画像を学習モデル50に入力することで、治療情報の推定精度を向上させることができる。 Furthermore, according to this embodiment 1, the accuracy of estimating treatment information can be improved by inputting multiple frame images generated in time series into the learning model 50.

また、本実施の形態1によれば、医用画像として血管(管腔器官)内の断層像だけでなく透視画像を用いることで、局所的な画像だけでなく血管全体の画像を学習モデル50に与え、推定精度を向上させることができる。 In addition, according to this embodiment 1, by using not only cross-sectional images of blood vessels (hollow organs) but also fluoroscopic images as medical images, not only local images but also images of the entire blood vessels can be provided to the learning model 50, thereby improving the estimation accuracy.

(変形例1)
実施の形態1では、学習モデル50を用いて治療情報を出力する形態について説明した。本変形例では、出力した治療情報を修正する修正入力をユーザから受け付け、修正後の治療情報に基づく再学習を行う形態について説明する。
(Variation 1)
In the first embodiment, a form has been described in which treatment information is output using the learning model 50. In this modified example, a form will be described in which a correction input for correcting the output treatment information is received from a user, and re-learning is performed based on the corrected treatment information.

図9は、変形例1に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。治療情報を出力した後(ステップS34)、サーバ1は以下の処理を実行する。
サーバ1の制御部11は、表示装置23に出力した治療情報の修正入力をユーザから受け付ける(ステップS35)。例えば制御部11は、図6で例示した表示画面において、一覧表71で表示した各項目の情報を修正する修正入力を受け付ける。また、サーバ1は、断層像73として表示した第2医用画像について、オブジェクト領域の座標範囲、オブジェクトの種類などが実際と異なる場合は、正しい座標範囲、種類などの入力を受け付ける。
9 is a flowchart showing the procedure of the treatment information output process according to Modification 1. After outputting the treatment information (step S34), the server 1 executes the following process.
The control unit 11 of the server 1 accepts, from the user, input for correcting the treatment information output to the display device 23 (step S35). For example, the control unit 11 accepts input for correcting information of each item displayed in the list 71 on the display screen exemplified in Fig. 6. Furthermore, the server 1 accepts input of the correct coordinate range, type, etc., for the second medical image displayed as the tomographic image 73, when the coordinate range of the object region, the type of the object, etc. differ from the actual ones.

治療情報の修正入力を受け付けた場合、制御部11は、学習モデル50に入力した患者情報及び医用画像と、修正後の治療情報とを訓練データとする再学習を行い、学習モデル50を更新する(ステップS36)。すなわち制御部11は、学習モデル50から出力される治療情報が修正後の治療情報に近似するようニューロン間の重み等のパラメータを最適化し、学習モデル50を再生成する。制御部11は一連の処理を終了する。When input of corrections to the treatment information is received, the control unit 11 performs re-learning using the patient information and medical images input to the learning model 50 and the corrected treatment information as training data, and updates the learning model 50 (step S36). That is, the control unit 11 optimizes parameters such as the weights between neurons so that the treatment information output from the learning model 50 approximates the corrected treatment information, and regenerates the learning model 50. The control unit 11 ends the series of processes.

以上より、本変形例1によれば、本システムの運用を通じて学習モデル50を最適化することができる。 As described above, according to this variant example 1, the learning model 50 can be optimized through the operation of this system.

(変形例2)
実施の形態1では、第1モデル51によりオブジェクトを検出し、オブジェクト領域を加工した第2医用画像を第2モデル52に入力する形態について説明した。本変形例では、オブジェクトの検出結果からその種類、寸法等を特定し、特定されたオブジェクトの種類、寸法等を示すオブジェクト情報を第2モデル52の入力として用いる形態について説明する。
(Variation 2)
In the first embodiment, a form has been described in which an object is detected by the first model 51, and a second medical image in which the object region has been processed is input to the second model 52. In this modified example, a form will be described in which the type, dimensions, etc. of the object are identified from the detection result, and object information indicating the type, dimensions, etc. of the identified object is used as input to the second model 52.

図10は、変形例2に係る学習モデル50に関する説明図である。本変形例に係る学習モデル50も実施の形態1と同様に、第1モデル51及び第2モデル52を備える。本変形例においてサーバ1は、第1モデル51により検出されたオブジェクト領域の画像解析を行い、オブジェクトの種類、寸法等を特定する。 Figure 10 is an explanatory diagram of the learning model 50 according to variant example 2. As in embodiment 1, the learning model 50 according to this variant example also includes a first model 51 and a second model 52. In this variant example, the server 1 performs image analysis of the object area detected by the first model 51, and identifies the type, dimensions, etc. of the object.

例えばサーバ1は、患者の血管内に既に留置されているステントの種類、寸法等を特定する。なお、本変形例では特定対象とするオブジェクトがステントであるものとするが、病変部などのその他のオブジェクトであってもよい。サーバ1は、ステントとして検出されたオブジェクト領域の画像解析を行い、留置されているステントの名称を特定すると共に、ステントの直径、長さ等を特定する。サーバ1は、特定したステントの種類、寸法等のデータをオブジェクト情報として第2モデル52に入力し、治療情報を生成する。For example, the server 1 identifies the type, dimensions, etc. of a stent that has already been placed in the patient's blood vessel. Note that in this modified example, the object to be identified is a stent, but it may be another object such as a lesion. The server 1 performs image analysis of the object area detected as a stent, identifies the name of the placed stent, and identifies the diameter, length, etc. of the stent. The server 1 inputs data on the identified stent type, dimensions, etc. into the second model 52 as object information, and generates treatment information.

なお、この場合にサーバ1は、オブジェクト情報(テキストデータ)だけでなく、第1モデル51に入力した元の医用画像も第2モデル52に入力してもよい。あるいはサーバ1は、実施の形態1と同様に、オブジェクト領域を加工した第2医用画像も第2モデル52に入力してもよい。In this case, the server 1 may input not only the object information (text data) but also the original medical image input to the first model 51 to the second model 52. Alternatively, the server 1 may input the second medical image with the object region processed to the second model 52, as in the first embodiment.

上述の如く、本変形例では第2モデル52の前処理として画像解析を行い、オブジェクト情報を特定して第2モデル52に入力する。これにより、オブジェクトの種類や寸法などのデータを第2モデル52に与え、推定精度を高めることができる。As described above, in this modified example, image analysis is performed as preprocessing of the second model 52, and object information is identified and input to the second model 52. This provides data such as the type and dimensions of the object to the second model 52, thereby improving the estimation accuracy.

第2モデル52の前処理として画像解析を行う点以外は実施の形態1と同様であるため、本変形例ではフローチャートその他の詳細な説明は省略する。 This variant is the same as embodiment 1 except that image analysis is performed as pre-processing of the second model 52, so detailed explanations of the flowchart and other details will be omitted.

(実施の形態2)
本実施の形態では血管内治療に関し、特にバルーン操作を支援するための形態について述べる。なお、実施の形態1と重複する内容については同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the present invention relates to intravascular treatment, and in particular to a form for assisting balloon manipulation. Note that the same reference numerals are used to designate the same parts as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図11は、実施の形態2に係る学習モデル50の説明図である。本実施の形態に係る学習モデル50も実施の形態1と同様に、第1モデル51及び第2モデル52を備え、オブジェクト領域を加工した第2医用画像と、その他の治療情報とを生成する。図11右上に示すように、治療情報は、患者の血管を拡張するバルーンに関するバルーン情報を含み、使用すべきバルーンの種類、拡張条件(最大拡張径、最大拡張圧等)などが出力される。 Figure 11 is an explanatory diagram of a learning model 50 according to embodiment 2. As in embodiment 1, the learning model 50 according to this embodiment also includes a first model 51 and a second model 52, and generates a second medical image in which the object region has been processed, and other treatment information. As shown in the upper right of Figure 11, the treatment information includes balloon information regarding a balloon that expands the patient's blood vessels, and outputs the type of balloon to be used, the expansion conditions (maximum expansion diameter, maximum expansion pressure, etc.), etc.

本実施の形態において学習モデル50はさらに、第3モデル53を備える。第3モデル53は、治療前の医用画像を入力した場合に、バルーンにより拡張すべき血管内の目標位置、及び目標拡張径を推定する機械学習モデルである。具体的には、第3モデル53は、医用画像を入力として、当該画像においてバルーンにより拡張すべき画像領域を検出する。サーバ1は、第2モデル52により生成したバルーン情報のほか、バルーンで拡張すべき画像領域を第3モデル53により検出し、検出した領域を示す第2医用画像を生成して、バルーン情報の一つとして表示装置23に表示させる。In this embodiment, the learning model 50 further includes a third model 53. The third model 53 is a machine learning model that estimates a target position in a blood vessel to be expanded by a balloon and a target expansion diameter when a pre-treatment medical image is input. Specifically, the third model 53 receives a medical image as input and detects an image area to be expanded by a balloon in the image. In addition to the balloon information generated by the second model 52, the server 1 detects an image area to be expanded by a balloon using the third model 53, generates a second medical image showing the detected area, and displays it on the display device 23 as one piece of balloon information.

なお、以下の説明では便宜上、バルーンにより拡張すべき領域を「目標領域」と呼ぶ。 For convenience, in the following explanation, the area to be expanded by the balloon will be referred to as the "target area."

例えばサーバ1は、第3モデル53としてMask R-CNNを用いる。上述の如く、Mask R-CNNは、入力画像内から目標とする画像領域を検出するCNNであり、目標とする画像領域を画素単位で識別可能なモデルである。例えばサーバ1は、治療を実施済みの患者の透視画像に対し、バルーンで拡張した画像内の座標範囲を示すラベルが付与されたデータを訓練データとして第3モデル53を生成する。For example, the server 1 uses Mask R-CNN as the third model 53. As described above, Mask R-CNN is a CNN that detects a target image area from an input image, and is a model that can identify the target image area on a pixel-by-pixel basis. For example, the server 1 generates the third model 53 using as training data data in which a label indicating the coordinate range within the balloon-expanded image is added to a fluoroscopic image of a patient who has already undergone treatment.

なお、第3モデル53はMask R-CNNに限定されず、U-net等の他のCNN、あるいはGANなどの他の機械学習モデルであってもよい。 Note that the third model 53 is not limited to Mask R-CNN, but may be other CNNs such as U-net, or other machine learning models such as GAN.

例えば第3モデル53は、図11に示すように、目標領域をサンドバッグ状のバウンディングボックスとして検出する。なお、対象とする医用画像は透視画像だけではなく断層像であってもよい。また、目標領域は、バルーンにより拡張すべき領域を正しく示すものであればよく、例えば目標領域の形状は矩形状であってもよい。For example, the third model 53 detects the target area as a bounding box in the shape of a sandbag, as shown in Fig. 11. The target medical image may be not only a fluoroscopic image but also a tomographic image. The target area may be any area that correctly indicates the area to be expanded by the balloon, and may be rectangular in shape, for example.

サーバ1は、透視画像撮影装置22から取得した透視画像をそのまま第3モデル53への入力としてもよいが、図11に示すように、第1モデル51によって病変部等のオブジェクト領域を加工した第2医用画像を入力とすると好適である。これにより、第3モデル53は、治療対象となる病変部の位置、形状等を考慮して目標領域を定めることができる。The server 1 may input the fluoroscopic image acquired from the fluoroscopic image capture device 22 directly to the third model 53, but it is preferable to input the second medical image in which an object area such as a lesion has been processed by the first model 51, as shown in Fig. 11. This allows the third model 53 to determine the target area taking into account the position, shape, etc. of the lesion to be treated.

なお、変形例2と同様に、第2医用画像から病変部等のオブジェクトの種類や寸法を特定し、特定したオブジェクト情報を第3モデル53に与えてもよい。 As in variant example 2, the type and dimensions of an object such as a lesion may be identified from the second medical image, and the identified object information may be provided to the third model 53.

例えばサーバ1は、病変部に対応するオブジェクト領域を加工した第2医用画像に、さらに第3モデル53で検出した目標領域を示すバウンディングボックスを重畳することで、病変部と、バルーンにより拡張すべき範囲とを同時に示す第2医用画像を生成する。なお、サーバ1は、目標領域のみ囲んだ画像を第2医用画像として生成してもよい。サーバ1は、生成した第2医用画像を透視画像74として表示装置23に出力する。For example, the server 1 generates a second medical image that simultaneously shows the lesion and the area to be expanded by the balloon by further superimposing a bounding box indicating the target area detected by the third model 53 on the second medical image in which the object area corresponding to the lesion has been processed. The server 1 may also generate an image that only surrounds the target area as the second medical image. The server 1 outputs the generated second medical image to the display device 23 as a fluoroscopic image 74.

なお、本実施の形態では、病変部等のオブジェクトを検出する第1モデル51と、バルーンで拡張すべき目標領域を検出する第3モデル53とを別々に用意するものとするが、両者を同一のモデルとし、オブジェクトの検出と目標領域の検出とを同時に行ってもよい。In this embodiment, a first model 51 for detecting objects such as lesions and a third model 53 for detecting the target area to be expanded by a balloon are prepared separately, but both may be the same model and object detection and target area detection may be performed simultaneously.

図12、図13は、実施の形態2に係る第2医用画像の表示例を示す説明図である。本実施の形態において表示装置23は、バルーンで拡張すべき目標領域を示す第2医用画像を表示すると共に、現在血管内に挿入されているバルーンを第2医用画像において識別可能に表示し、バルーン操作を支援する。図12A~図13Bでは、バルーンが血管内に挿入され、目標位置に到達して拡張される様子を時系列で図示している。 Figures 12 and 13 are explanatory diagrams showing an example of the display of the second medical image according to embodiment 2. In this embodiment, the display device 23 displays the second medical image showing the target area to be expanded with the balloon, and also displays the balloon currently inserted in the blood vessel in a identifiable manner in the second medical image, thereby assisting in balloon operation. Figures 12A to 13B chronologically illustrate how the balloon is inserted into the blood vessel, reaches the target position, and is expanded.

図12A、Bでは、バルーンが目標領域まで挿入される様子を図示している。表示装置23は、透視画像74において、カラー表示等の方法でオブジェクト領域741及び目標領域742を識別可能に表示する。上述の如く、オブジェクト領域741は病変部に対応し、目標領域742はバルーン743を配置すべき血管内の領域に対応する。12A and 12B show the balloon being inserted into the target area. The display device 23 displays the object area 741 and the target area 742 in the fluoroscopic image 74 in a distinguishable manner, for example by color display. As described above, the object area 741 corresponds to the lesion, and the target area 742 corresponds to the area in the blood vessel where the balloon 743 is to be placed.

さらに表示装置23は、血管内に挿入されたバルーン743と、バルーン743の現在位置を表す矩形状のバルーン領域744とを表示する。サーバ1は、透視画像撮影装置22から取得した透視画像から、少なくともバルーンの現在位置及び現在の拡張径(以下、「現在径」と呼ぶ)を検出し、カラー表示等の方法で識別可能に表示させる。Furthermore, the display device 23 displays a balloon 743 inserted into the blood vessel and a rectangular balloon area 744 representing the current position of the balloon 743. The server 1 detects at least the current position and current expansion diameter of the balloon (hereinafter referred to as the "current diameter") from the fluoroscopic image acquired from the fluoroscopic image capturing device 22, and displays them identifiably using a method such as color display.

なお、バルーン743の検出は第1モデル51を用いて行ってもよく、あるいはパターンマッチングによる画像認識によって行ってもよい。 The detection of the balloon 743 may be performed using the first model 51 or by image recognition using pattern matching.

さらにサーバ1は、検出したバルーン743の現在位置と、目標領域742が示すバルーン743の目標位置との差分値を算出し、透視画像74の左上に表示させる。なお、バルーン743の現在位置とは、例えば細長のバルーン743の中点を現在位置としてもよく、又はバルーン743の先端を現在位置としてもよく、バルーン743の任意の点が現在位置として検出され得る。また、バルーン743の目標位置とは、例えばサンドバッグ状の目標領域742の重心を目標位置としてもよく、又はバルーン743とは反対側に位置する目標領域742の円弧中点を目標位置としてもよく、目標領域742内の任意の点が目標位置として設定され得る。サーバ1は、透視画像からバルーン743を逐次検出して現在位置と目標位置との差分値を算出して表示装置23に表示させる。 Furthermore, the server 1 calculates a difference value between the detected current position of the balloon 743 and the target position of the balloon 743 indicated by the target area 742, and displays it in the upper left of the fluoroscopic image 74. The current position of the balloon 743 may be, for example, the midpoint of the elongated balloon 743, or the tip of the balloon 743, and any point of the balloon 743 may be detected as the current position. The target position of the balloon 743 may be, for example, the center of gravity of the punch-bag-shaped target area 742, or the midpoint of the arc of the target area 742 located on the opposite side of the balloon 743, and any point within the target area 742 may be set as the target position. The server 1 sequentially detects the balloon 743 from the fluoroscopic image, calculates a difference value between the current position and the target position, and displays it on the display device 23.

なお、サーバ1はバルーン743の位置以外に、バルーンの目標拡張径と現在径との差分値を算出して表示装置23に表示させてもよい。 In addition to the position of the balloon 743, the server 1 may also calculate the difference between the target expansion diameter and the current diameter of the balloon and display it on the display device 23.

サーバ1は、現在位置と目標位置との差分値に基づき、バルーン743が目標位置に到達したか否かを判定する。目標位置に到達したと判定した場合、サーバ1は、バルーン743の現在径と、目標領域742が示すバルーン743の目標拡張径とに基づき、現在径を目標拡張径で除算した拡張率を算出し、透視画像74の左上に表示させる。なお、目標拡張径は、血管長手方向と直交する方向における目標領域742の幅であり、サンドバッグ状の目標領域742の両長辺の距離である。 The server 1 determines whether the balloon 743 has reached the target position based on the difference between the current position and the target position. If it is determined that the balloon 743 has reached the target position, the server 1 calculates the expansion rate by dividing the current diameter by the target expansion diameter based on the current diameter of the balloon 743 and the target expansion diameter of the balloon 743 indicated by the target region 742, and displays it in the upper left of the fluoroscopic image 74. Note that the target expansion diameter is the width of the target region 742 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the blood vessel, and is the distance between both long sides of the punch-bag-shaped target region 742.

図13A、Bに、バルーン743が目標位置に到達してから拡張が完了するまでの様子を図示している。バルーン743が目標位置に到達した場合、表示装置23は透視画像74の左上の表示を拡張率に切り換える。サーバ1は、バルーン743の現在径を逐次検出して拡張率を算出し、表示装置23に表示させる。13A and 13B show the process from when the balloon 743 reaches the target position until the expansion is completed. When the balloon 743 reaches the target position, the display device 23 switches the display in the upper left corner of the fluoroscopic image 74 to the expansion rate. The server 1 sequentially detects the current diameter of the balloon 743, calculates the expansion rate, and displays it on the display device 23.

上述の如く、バルーン743の現在位置や現在径に応じたガイダンス表示を行い、バルーン操作を支援する。なお、ガイダンス表示はバルーン743の位置や拡張径に応じたものに限定されず、その他の情報を表示してもよい。例えば表示装置23は、バルーン743の拡張が完了して収縮を開始した場合に、第2モデル52で推定した減衰時間に基づき、バルーン743の収縮に要する残り時間の表示を行う。これにより、バルーン操作をより好適に支援することができる。As described above, guidance is displayed according to the current position and current diameter of balloon 743 to assist in balloon operation. Note that the guidance displayed is not limited to information according to the position and expansion diameter of balloon 743, and other information may be displayed. For example, when balloon 743 has completed expansion and started to contract, display device 23 displays the remaining time required for balloon 743 to contract based on the decay time estimated by second model 52. This allows for more optimal assistance in balloon operation.

図14は、実施の形態2に係る学習モデル50の生成処理の手順を示すフローチャートである。
サーバ1の制御部11は、学習モデル50を生成するための訓練データを取得する(ステップS201)。本実施の形態に係る訓練データは、治療を実施済みの患者の医用画像と、病変部等のオブジェクト領域を示すラベルデータと、バルーンにより拡張される画像領域(目標領域)を示すラベルデータとを含む。制御部11は処理をステップS12に移行する。
FIG. 14 is a flowchart showing the steps of a process for generating a learning model 50 according to the second embodiment.
The control unit 11 of the server 1 acquires training data for generating the learning model 50 (step S201). The training data according to the present embodiment includes medical images of patients who have undergone treatment, label data indicating object regions such as lesions, and label data indicating image regions (target regions) to be expanded by a balloon. The control unit 11 transitions the process to step S12.

ステップS13の処理を実行後、制御部11は、医用画像を入力した場合に、バルーンで拡張すべき目標領域を検出する第3モデル53を生成する(ステップS202)。具体的には上述の如く、制御部11は、Mask R-CNNを第3モデル53として生成する。例えば制御部11は、ラベルデータに従って訓練用の医用画像のオブジェクト領域を加工した第2医用画像を第3モデル53に入力して、目標領域を検出した検出結果を出力として取得する。制御部11は、取得した目標領域を正解のラベルデータと比較し、両者が近似するようにニューロン間の重み等のパラメータを最適化して第3モデル53を生成する。制御部11は一連の処理を終了する。After executing the process of step S13, the control unit 11 generates a third model 53 that detects the target area to be expanded by a balloon when a medical image is input (step S202). Specifically, as described above, the control unit 11 generates Mask R-CNN as the third model 53. For example, the control unit 11 inputs a second medical image in which the object area of the training medical image has been processed according to the label data into the third model 53, and obtains the detection result of the target area detection as an output. The control unit 11 compares the obtained target area with the correct label data, and optimizes parameters such as the weights between neurons so that the two are close to each other, thereby generating the third model 53. The control unit 11 ends the series of processes.

図15は、実施の形態2に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。第2モデル52を用いて治療情報を生成した後(ステップS33)、サーバ1は以下の処理を実行する。
制御部11は、患者の治療前の医用画像を第3モデル53に入力して、バルーンで拡張すべき目標領域を検出する(ステップS221)。具体的には上述の如く、制御部11は、第1モデル51を用いて生成した第2医用画像(透視画像)を第3モデル53に入力して、バルーンの目標位置及び目標拡張径を示す目標領域を検出する。
15 is a flowchart showing the procedure of the treatment information output process according to embodiment 2. After generating the treatment information using the second model 52 (step S33), the server 1 executes the following process.
The control unit 11 inputs the pre-treatment medical image of the patient to the third model 53 and detects the target area to be expanded by the balloon (step S221). Specifically, as described above, the control unit 11 inputs the second medical image (fluoroscopic image) generated using the first model 51 to the third model 53 and detects the target area indicating the target position and the target expansion diameter of the balloon.

制御部11は、医用画像から患者の血管内に挿入されたバルーンを検出する(ステップS222)。制御部11は、検出したバルーンと、目標領域とを示す第2医用画像を生成し、ステップS33で生成した治療情報と共に表示装置23に出力する(ステップS223)。The control unit 11 detects the balloon inserted into the patient's blood vessel from the medical image (step S222). The control unit 11 generates a second medical image showing the detected balloon and the target area, and outputs the second medical image together with the treatment information generated in step S33 to the display device 23 (step S223).

制御部11は、バルーンの現在位置と、目標領域が示すバルーンの目標位置との差分値を算出し、表示装置23に出力する(ステップS224)。制御部11は、現在位置と目標位置との差分値に基づき、バルーンが目標位置に到達したか否かを判定する(ステップS226)。目標位置に到達していないと判定した場合(S225:NO)、制御部11は処理をステップS224に戻す。目標位置に到達したと判定した場合(S225:YES)、制御部11は、バルーンの現在径と目標拡張径とから拡張率を算出し、表示装置23に出力する(ステップS226)。The control unit 11 calculates the difference between the current position of the balloon and the target position of the balloon indicated by the target area, and outputs it to the display device 23 (step S224). The control unit 11 determines whether the balloon has reached the target position based on the difference between the current position and the target position (step S226). If it is determined that the balloon has not reached the target position (S225: NO), the control unit 11 returns the process to step S224. If it is determined that the balloon has reached the target position (S225: YES), the control unit 11 calculates the expansion rate from the current diameter of the balloon and the target expansion diameter, and outputs it to the display device 23 (step S226).

制御部11は、目標拡張径まで拡張が完了したか否かを判定する(ステップS227)。拡張が完了していないと判定した場合(S227:NO)、制御部11は処理をステップS226に戻す。拡張が完了したと判定した場合(S227:YES)、制御部11は一連の処理を終了する。The control unit 11 determines whether the expansion to the target expansion diameter is complete (step S227). If the control unit 11 determines that the expansion is not complete (S227: NO), the control unit 11 returns the process to step S226. If the control unit 11 determines that the expansion is complete (S227: YES), the control unit 11 ends the series of processes.

なお、上記では学習モデル50において使用すべきバルーンの種類や形状などを自動的に予測し、そのバルーンの目標位置や拡張条件などを予測するものとしたが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。例えばサーバ1は、血管内治療に使用するバルーンの種類や形状を指定する指定入力をユーザから受け付け、指定されたバルーンの情報(第1バルーン情報)を学習モデル50に入力して、当該バルーンの目標位置や拡張条件などの情報(第2バルーン情報)を予測してもよい。例えばサーバ1は、ユーザが指定した第1バルーン情報を医用画像と共に第3モデル53に入力して、ユーザが指定したバルーンを利用した場合の目標領域を検出する。これにより、ユーザの要望に応じたバルーン操作の支援を行うことができる。In the above, the type and shape of the balloon to be used in the learning model 50 are automatically predicted, and the target position and expansion conditions of the balloon are predicted, but the present embodiment is not limited to this. For example, the server 1 may receive a specification input from the user specifying the type and shape of the balloon to be used in the endovascular treatment, input information on the specified balloon (first balloon information) to the learning model 50, and predict information on the target position and expansion conditions of the balloon (second balloon information). For example, the server 1 inputs the first balloon information specified by the user together with the medical image into the third model 53 to detect the target area when the balloon specified by the user is used. This makes it possible to provide support for balloon operation according to the user's request.

以上より、本実施の形態2によれば、血管内治療の際のバルーン操作を好適に支援することができる。 As described above, according to this embodiment 2, it is possible to effectively assist in balloon operation during endovascular treatment.

(変形例3)
変形例1では、治療情報を出力後に修正入力を受け付けて再学習を行う形態について説明した。実施の形態2も同様に、バルーン情報の出力後に修正入力を受け付けて再学習を行ってもよい。
(Variation 3)
In the first modification, a form in which re-learning is performed by accepting correction input after outputting treatment information has been described. Similarly, in the second embodiment, re-learning may be performed by accepting correction input after outputting balloon information.

図16は、変形例3に係る治療情報の出力処理の手順を示すフローチャートである。バルーン情報を含む治療情報を出力後(ステップS223)、サーバ1は以下の処理を実行する。
サーバ1の制御部11は、出力したバルーン情報の修正入力を受け付ける(ステップS241)。例えば制御部11は、バルーン情報として表示されたバルーンの種類、拡張条件等を修正する入力を受け付ける。また、制御部11は、第2医用画像に対し、目標領域の座標範囲を修正する入力を受け付ける。制御部11は処理をステップS224に移行する。
16 is a flowchart showing the procedure of the treatment information output process according to the modified example 3. After outputting the treatment information including the balloon information (step S223), the server 1 executes the following process.
The control unit 11 of the server 1 accepts input to modify the output balloon information (step S241). For example, the control unit 11 accepts input to modify the type of balloon displayed as the balloon information, the expansion conditions, etc. The control unit 11 also accepts input to modify the coordinate range of the target region for the second medical image. The control unit 11 transitions the process to step S224.

バルーンの拡張が完了したと判定した場合(S227:YES)、制御部11は、学習モデル50に入力した元の医用画像と、修正後のバルーン情報とを訓練データとする再学習を行い、学習モデル50を更新する(ステップS242)。すなわち制御部11は、学習モデル50から出力されるバルーン情報が修正後のバルーン情報に近似するようニューロン間の重み等のパラメータを最適化し、学習モデル50を再生成する。制御部11は一連の処理を終了する。If it is determined that the balloon expansion is complete (S227: YES), the control unit 11 performs re-learning using the original medical image input to the learning model 50 and the corrected balloon information as training data, and updates the learning model 50 (step S242). That is, the control unit 11 optimizes parameters such as the weights between neurons so that the balloon information output from the learning model 50 approximates the corrected balloon information, and regenerates the learning model 50. The control unit 11 ends the series of processes.

以上より、本変形例3によれば、本システムの運用を通じて学習モデル50を最適化することができる。 As described above, according to this variant example 3, the learning model 50 can be optimized through the operation of this system.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 サーバ(情報処理装置)
11 制御部
12 主記憶部
13 通信部
14 補助記憶部
141 診療DB
1a 可搬型記憶媒体
1b 半導体メモリ
2 画像診断システム
21 血管内画像診断装置
211 カテーテル
221 X線源
222 X線センサ
22 透視画像撮影装置
23 表示装置
50 学習モデル
51 第1モデル
52 第2モデル
53 第3モデル
71 一覧表
72 経過情報欄
73 断層像
74 透視画像
741 オブジェクト領域
742 目標領域
743 バルーン
744 バルーン領域
N ネットワーク
P プログラム
1 Server (information processing device)
11 Control unit 12 Main memory unit 13 Communication unit 14 Auxiliary memory unit 141 Medical treatment DB
REFERENCE SIGNS LIST 1a Portable storage medium 1b Semiconductor memory 2 Diagnostic imaging system 21 Intravascular diagnostic imaging device 211 Catheter 221 X-ray source 222 X-ray sensor 22 Fluoroscopic imaging device 23 Display device 50 Learning model 51 First model 52 Second model 53 Third model 71 List 72 Progress information column 73 Tomographic image 74 Fluoroscopic image 741 Object region 742 Target region 743 Balloon 744 Balloon region N Network P Program

Claims (13)

患者の血管をイメージングした医用画像を取得し、
前記医用画像を入力した場合に、前記血管内の病変部を検出するよう学習済みの第1モデルに、取得した前記医用画像を入力して前記病変部を検出し、
検出した前記病変部に対応する画像領域を識別可能に加工した第2医用画像を生成し、
前記第2医用画像を入力した場合に、前記患者の血管内治療に使用するバルーンに関連するバルーン情報を出力するよう学習済みの第2モデルに、生成した前記第2医用画像を入力して前記バルーン情報を出力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
Obtaining medical images of the patient's blood vessels,
inputting the acquired medical image into a first model that has been trained to detect a lesion in the blood vessel when the medical image is input, and detecting the lesion;
generating a second medical image by processing an image area corresponding to the detected lesion so as to be identifiable;
A program that causes a computer to execute a process of inputting the generated second medical image into a second model that has been trained to output balloon information related to a balloon to be used for intravascular treatment of the patient when the second medical image is input, and outputting the balloon information.
血管内治療に使用すべき前記バルーンの形状又は種類を示す前記バルーン情報を出力する
請求項1に記載のプログラム。
The program according to claim 1 , further comprising: outputting the balloon information indicating a shape or a type of the balloon to be used for intravascular treatment.
前記バルーンで拡張すべき前記血管内の目標位置又は拡張条件を示す前記バルーン情報を出力する
請求項1又は2に記載のプログラム。
The program according to claim 1 or 2, further comprising: outputting the balloon information indicating a target position in the blood vessel to be dilated by the balloon or a dilation condition.
前記第2医用画像を入力した場合に、前記バルーンで拡張すべき目標領域を検出するよう学習済みの第3モデルに、生成した前記第2医用画像を入力して前記目標領域を検出し、
検出した前記目標領域を示す第3医用画像を出力する
請求項3に記載のプログラム。
The generated second medical image is input to a third model that has been trained to detect a target area to be expanded by the balloon when the second medical image is input, and the target area is detected;
The program according to claim 3 , further comprising: outputting a third medical image showing the detected target region.
現時点の前記医用画像から、前記血管に挿入されたバルーンを検出し、
検出されたバルーンと、前記目標領域とを示す前記第3医用画像を出力する
請求項に記載のプログラム。
Detecting a balloon inserted into the blood vessel from the current medical image;
The program according to claim 4 , further comprising: outputting the third medical image showing the detected balloon and the target region.
検出された前記バルーンの現在位置又は現在の拡張径と、前記目標領域が示す前記バルーンの目標位置又は目標拡張径との差分値を算出し、
算出した差分値を出力する
請求項に記載のプログラム。
Calculating a difference between the detected current position or current expansion diameter of the balloon and the target position or target expansion diameter of the balloon indicated by the target region;
The program according to claim 5 , further comprising: outputting the calculated difference value.
前記現在位置と前記目標位置との差分値に基づき、前記バルーンが前記目標位置に到達したか否かを判定し、
前記目標位置に到達したと判定した場合、前記現在の拡張径を前記目標拡張径で除算した拡張率を算出して出力する
請求項に記載のプログラム。
determining whether the balloon has reached the target position based on a difference value between the current position and the target position;
The program according to claim 6 , further comprising: a calculation unit for calculating an expansion ratio by dividing the current expansion diameter by the target expansion diameter when it is determined that the target position has been reached;
前記バルーンの拡張後に確保すべき減衰時間を示す前記バルーン情報を出力する
請求項1~のいずれか1項に記載のプログラム。
The program according to any one of claims 1 to 7 , further comprising: outputting the balloon information indicating a decay time to be ensured after the inflation of the balloon.
前記バルーンを拡張後の合併症の発症リスクを予測した経過情報を前記バルーン情報として出力する
請求項1~のいずれか1項に記載のプログラム。
The program according to any one of claims 1 to 8 , further comprising: outputting progress information predicting a risk of developing complications after expanding the balloon as the balloon information.
前記医用画像は、前記血管の超音波断層像、光干渉断層像、透視画像、磁気共鳴画像の少なくともいずれか一つを含む
請求項1~のいずれか1項に記載のプログラム。
The program according to any one of claims 1 to 9 , wherein the medical image includes at least one of an ultrasonic tomographic image, an optical coherence tomographic image, a fluoroscopic image, and a magnetic resonance image of the blood vessel.
患者の血管をイメージングした医用画像を取得し、
前記医用画像を入力した場合に、前記血管内の病変部を検出するよう学習済みの第1モデルに、取得した前記医用画像を入力して前記病変部を検出し、
検出した前記病変部に対応する画像領域を識別可能に加工した第2医用画像を生成し、
前記第2医用画像を入力した場合に、前記患者の血管内治療に使用するバルーンに関連するバルーン情報を出力するよう学習済みの第2モデルに、生成した前記第2医用画像を入力して前記バルーン情報を出力する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
Obtaining medical images of the patient's blood vessels,
inputting the acquired medical image into a first model that has been trained to detect a lesion in the blood vessel when the medical image is input, and detecting the lesion;
generating a second medical image by processing an image area corresponding to the detected lesion so as to be identifiable;
An information processing method in which a computer executes a process of inputting the generated second medical image into a second model that has been trained to output balloon information related to a balloon to be used for intravascular treatment of the patient when the second medical image is input, and outputting the balloon information.
患者の血管をイメージングした医用画像を取得する取得部と、
前記医用画像を入力した場合に、前記血管内の病変部を検出するよう学習済みの第1モデルに、取得した前記医用画像を入力して前記病変部を検出する検出部と、
検出した前記病変部に対応する画像領域を識別可能に加工した第2医用画像を生成する生成部と、
前記第2医用画像を入力した場合に、前記患者の血管内治療に使用するバルーンに関連するバルーン情報を出力するよう学習済みの第2モデルに、生成した前記第2医用画像を入力して前記バルーン情報を出力する出力部と
を備える情報処理装置。
an acquisition unit that acquires medical images of blood vessels of a patient;
a detection unit that detects a lesion by inputting the acquired medical image into a first model that has been trained to detect the lesion when the medical image is input;
a generating unit that generates a second medical image by processing an image area corresponding to the detected lesion area so that the image area can be identified;
an output unit that inputs the generated second medical image into a second model that has been trained to output balloon information related to a balloon to be used for intravascular treatment of the patient when the second medical image is input, and outputs the balloon information.
患者の血管をイメージングした医用画像と、該医用画像における病変部に対応する画像領域を示すラベルデータと、前記患者の血管内治療に使用したバルーンに関連するバルーン情報とを含む訓練データを取得し、
前記医用画像及びラベルデータに基づき、前記医用画像を入力した場合に前記病変部を検出する第1モデルを生成し、
前記ラベルデータに基づき前記病変部に対応する画像領域を識別可能に加工した第2医用画像と、前記バルーン情報とに基づき、前記第2医用画像を入力した場合に前記バルーン情報を出力する第2モデルを生成する
処理をコンピュータが実行するモデル生成方法。
Obtaining training data including a medical image of a patient's blood vessel, label data indicating an image area corresponding to a lesion in the medical image, and balloon information related to a balloon used in an intravascular treatment of the patient;
generating a first model based on the medical image and the label data, the first model detecting the lesion when the medical image is input;
A model generation method in which a computer executes a process of generating a second model that outputs the balloon information when the second medical image is input, based on a second medical image in which an image region corresponding to the lesion can be identified based on the label data and the balloon information.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7357060B2 (en) 2019-02-06 2023-10-05 ウィリアム イー バトラー, Improved methods of angiography
WO2023145281A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-03 テルモ株式会社 Program, information processing method, and information processing device
JP7758311B2 (en) * 2022-03-07 2025-10-22 国立大学法人京都大学 Information processing device, method, and program, learning device, method, and program, and discrimination model
AU2023241637A1 (en) * 2022-03-29 2024-07-25 Angiowave Imaging, Inc. System and method for angiographic dose reduction using machine learning

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079738A (en) 2001-09-14 2003-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Balloon catheter
JP2011036417A (en) 2009-08-11 2011-02-24 Toshiba Corp X-ray diagnostic imaging system
JP2017086413A (en) 2015-11-09 2017-05-25 株式会社日立製作所 X-ray image diagnostic apparatus, image processing apparatus, image processing program, X-ray image processing method, and stent treatment support system
WO2019106884A1 (en) 2017-11-30 2019-06-06 テルモ株式会社 Assist system, assist method, and assist program
JP2020503909A (en) 2016-09-28 2020-02-06 ライトラボ・イメージング・インコーポレーテッド Method of using a stent planning system and vascular representation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079738A (en) 2001-09-14 2003-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Balloon catheter
JP2011036417A (en) 2009-08-11 2011-02-24 Toshiba Corp X-ray diagnostic imaging system
JP2017086413A (en) 2015-11-09 2017-05-25 株式会社日立製作所 X-ray image diagnostic apparatus, image processing apparatus, image processing program, X-ray image processing method, and stent treatment support system
JP2020503909A (en) 2016-09-28 2020-02-06 ライトラボ・イメージング・インコーポレーテッド Method of using a stent planning system and vascular representation
WO2019106884A1 (en) 2017-11-30 2019-06-06 テルモ株式会社 Assist system, assist method, and assist program

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