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JP7774259B2 - Information processing device and trained model generation method - Google Patents
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JP7774259B2 - Information processing device and trained model generation method - Google Patents

Information processing device and trained model generation method

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JP7774259B2 JP2022554019A JP2022554019A JP7774259B2 JP 7774259 B2 JP7774259 B2 JP 7774259B2 JP 2022554019 A JP2022554019 A JP 2022554019A JP 2022554019 A JP2022554019 A JP 2022554019A JP 7774259 B2 JP7774259 B2 JP 7774259B2
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Description

本発明は、情報処理装置および学習済モデルの生成方法に関する。 The present invention relates to an information processing device and a method for generating a trained model.

血管等の管腔器官に画像取得用カテーテルを挿入して、画像を取得するカテーテルシステムが使用されている(特許文献1)。 A catheter system is used in which an image acquisition catheter is inserted into a tubular organ such as a blood vessel to acquire images (Patent Document 1).

国際公開第2017/164071号International Publication No. 2017/164071

たとえば心腔内領域のように複雑な構造の場所では、画像取得用カテーテルで取得した画像を素早く理解することが難しい場合がある。 For example, in areas with complex structures, such as the intracardiac region, it can be difficult to quickly interpret images acquired with an imaging catheter.

一つの側面では、画像取得用カテーテルにより取得した画像の理解を支援する情報処理装置等を提供することを目的とする。 In one aspect, the present invention aims to provide an information processing device, etc. that assists in the understanding of images acquired by an image acquisition catheter.

情報処理装置は、ラジアル走査型の画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得する画像取得部と、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1位置情報を出力する第1位置情報出力部とを備え、前記医療器具学習済モデルは、前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像で前記カテーテル画像の入力を受け付け、複数の第1畳込層を含み、複数の前記第1畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている。 The information processing device includes an image acquisition unit that acquires catheter images obtained by a radial scanning type image acquisition catheter, and a first position information output unit that inputs the acquired catheter image into a medical instrument trained model that outputs first position information regarding the position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and outputs the first position information , wherein the medical instrument trained model accepts input of the catheter image as an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter is arranged in parallel in order of scanning angle, and includes a plurality of first convolutional layers, and at least one of the plurality of first convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle.

一つの側面では、画像取得用カテーテルにより取得した画像の理解を支援する情報処理装置等を提供できる。 In one aspect, an information processing device or the like can be provided to assist in the understanding of images acquired by an image acquisition catheter.

カテーテルシステムの概要を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an overview of a catheter system. 画像取得用カテーテルの概要を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an overview of an image acquisition catheter. カテーテルシステムの構成を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a catheter system. カテーテルシステムの動作の概要を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an overview of the operation of the catheter system. 画像取得用カテーテルの動作を模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the operation of the imaging catheter. 画像取得用カテーテルにより撮影されたカテーテル画像を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a catheter image taken by an image acquisition catheter. カテーテル画像に基づいて生成された分類データを模式的に説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating classification data generated based on a catheter image. 医療器具学習済モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a medical instrument trained model. 分類モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a classification model. 位置情報に関する処理の概要を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an outline of processing related to position information. 医療器具位置訓練データDBのレコードレイアウトを説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the record layout of a medical instrument position training data DB. 医療器具位置訓練データDBの作成に用いる画面の例である。10 is an example of a screen used to create a medical instrument position training data DB. 医療器具位置訓練データDBを作成するプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the processing flow of a program for creating a medical instrument position training data DB. 医療器具学習済モデル生成プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the processing flow of a medical instrument trained model generation program. 医療器具位置訓練データDBにデータを追加するプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the processing flow of a program for adding data to a medical instrument position training data DB. 医療器具の描出を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating visualization of a medical instrument. 角度学習済モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an angle-learned model. 位置情報モデルを説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a location information model. 実施の形態3のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。11 is a flowchart illustrating the flow of processing of a program according to a third embodiment. 分類モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a classification model. 第1訓練データを説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating first training data. 実施の形態4のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of processing of a program according to a fourth embodiment. 実施の形態5の分類モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a classification model according to a fifth embodiment. 第2訓練データを説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating second training data. 実施の形態5のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。13 is a flowchart illustrating the flow of processing of a program according to a fifth embodiment. 分類合成のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of processing in a classification and synthesis subroutine. ヒント有学習済モデル631の構成を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a trained model with hints 631. ヒント有モデル訓練データDBのレコードレイアウトを説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the record layout of a hinted model training data DB. 実施の形態6のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。13 is a flowchart illustrating the flow of processing of a program according to a sixth embodiment. 変形例のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a processing flow of a program according to a modified example. 実施の形態7の分類モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a classification model according to a seventh embodiment. 変形例の分類モデルの構成を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a classification model according to a modified example. 実施の形態8の処理の概要を説明する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating an outline of the processing of the eighth embodiment. 位置情報の修正過程の概要を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a process for correcting position information. 位置情報の修正過程の概要を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a process for correcting position information. 位置情報の修正過程の概要を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a process for correcting position information. 位置情報の修正過程の概要を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a process for correcting position information. 実施の形態8のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。13 is a flowchart illustrating the flow of processing of a program according to an eighth embodiment. 三次元表示のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process flow of a three-dimensional display subroutine. 実施の形態9のパディング処理を説明する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating padding processing in embodiment 9. 変形例のポーラーパディング処理を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a modified polar padding process. 実施の形態10のカテーテルシステムの構成を説明する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a catheter system according to a tenth embodiment. 実施の形態11の情報処理装置の機能ブロック図である。FIG. 23 is a functional block diagram of an information processing device according to an eleventh embodiment.

[実施の形態1]
図1は、カテーテルシステム10の概要を説明する説明図である。本実施の形態のカテーテルシステム10は、X線透視装置等の画像診断装置を用いて透視を行ないながら、種々の臓器の治療を行なうIVR(Interventional Radiology)に使用される。治療対象部位の近傍に配置したカテーテルシステム10により取得した画像を参照することにより、治療用の医療器具を正確に操作できる。
[First Embodiment]
1 is an explanatory diagram illustrating an overview of a catheter system 10. The catheter system 10 of this embodiment is used in IVR (Interventional Radiology), which treats various organs while performing fluoroscopy using an imaging diagnostic device such as an X-ray fluoroscopy device. Medical instruments for treatment can be accurately operated by referring to images acquired by the catheter system 10 placed near the area to be treated.

カテーテルシステム10は、画像取得用カテーテル40と、MDU(Motor Driving Unit)33と、情報処理装置20とを備える。画像取得用カテーテル40は、MDU33を介して情報処理装置20に接続されている。情報処理装置20には、表示装置31および入力装置32が接続されている。入力装置32は、たとえばキーボード、マウス、トラックボールまたはマイク等の入力デバイスである。表示装置31と入力装置32とは、一体に積層されて、タッチパネルを構成していてもよい。入力装置32と情報処理装置20とは、一体に構成されていてもよい。 The catheter system 10 comprises an image acquisition catheter 40, an MDU (Motor Driving Unit) 33, and an information processing device 20. The image acquisition catheter 40 is connected to the information processing device 20 via the MDU 33. A display device 31 and an input device 32 are connected to the information processing device 20. The input device 32 is an input device such as a keyboard, mouse, trackball, or microphone. The display device 31 and the input device 32 may be stacked together to form a touch panel. The input device 32 and the information processing device 20 may be configured as an integrated unit.

図2は、画像取得用カテーテル40の概要を説明する説明図である。画像取得用カテーテル40は、プローブ部41と、プローブ部41の端部に配置されたコネクタ部45とを有する。プローブ部41は、コネクタ部45を介してMDU33に接続される。以下の説明では画像取得用カテーテル40のコネクタ部45から遠い側を先端側と記載する。 Figure 2 is an explanatory diagram illustrating an overview of the imaging catheter 40. The imaging catheter 40 has a probe portion 41 and a connector portion 45 located at the end of the probe portion 41. The probe portion 41 is connected to the MDU 33 via the connector portion 45. In the following description, the side of the imaging catheter 40 farthest from the connector portion 45 will be referred to as the tip side.

プローブ部41の内部に、シャフト43が挿通されている。シャフト43の先端側に、センサ42が接続されている。プローブ部41の先端に、ガイドワイヤルーメン46が設けられている。ユーザは、目的部位を超える位置までガイドワイヤを挿入した後に、当該ガイドワイヤをガイドワイヤルーメン46に挿通することにより、センサ42を目的部位に誘導する。プローブ部41の先端部近傍に、環状の先端マーカ44が固定されている。 A shaft 43 is inserted inside the probe section 41. A sensor 42 is connected to the tip of the shaft 43. A guidewire lumen 46 is provided at the tip of the probe section 41. The user inserts a guidewire to a position beyond the target site, and then inserts the guidewire into the guidewire lumen 46 to guide the sensor 42 to the target site. A ring-shaped tip marker 44 is fixed near the tip of the probe section 41.

センサ42は、たとえば超音波の送受信を行なう超音波トランスデューサ、または、近赤外光の照射と反射光の受信を行なうOCT(Optical Coherence Tomography)用の送受信部である。以下の説明では、画像取得用カテーテル40は循環器の内側から超音波断層像を撮影する際に用いられるIVUS(Intravascular Ultrasound)用カテーテルである場合を例にして説明する。 Sensor 42 may be, for example, an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves, or an OCT (Optical Coherence Tomography) transceiver that emits near-infrared light and receives reflected light. In the following explanation, the image acquisition catheter 40 will be described as an IVUS (Intravascular Ultrasound) catheter used to capture ultrasound cross-sectional images from inside the circulatory system.

図3は、カテーテルシステム10の構成を説明する説明図である。前述の通りカテーテルシステム10は、情報処理装置20、MDU33および画像取得用カテーテル40を有する。情報処理装置20は、制御部21、主記憶装置22、補助記憶装置23、通信部24、表示部25、入力部26、カテーテル制御部271およびバスを備える。 Figure 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the catheter system 10. As described above, the catheter system 10 has an information processing device 20, an MDU 33, and an image acquisition catheter 40. The information processing device 20 has a control unit 21, a main memory device 22, an auxiliary memory device 23, a communication unit 24, a display unit 25, an input unit 26, a catheter control unit 271, and a bus.

制御部21は、本実施の形態のプログラムを実行する演算制御装置である。制御部21には、一または複数のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、TPU(Tensor Processing Unit)またはマルチコアCPU等が使用される。制御部21は、バスを介して情報処理装置20を構成するハードウェア各部と接続されている。 The control unit 21 is an arithmetic and control device that executes the program of this embodiment. The control unit 21 uses one or more CPUs (Central Processing Units), GPUs (Graphics Processing Units), TPUs (Tensor Processing Units), multi-core CPUs, etc. The control unit 21 is connected to each hardware component that constitutes the information processing device 20 via a bus.

主記憶装置22は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置22には、制御部21が行なう処理の途中で必要な情報および制御部21で実行中のプログラムが一時的に保存される。 The main memory device 22 is a storage device such as SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), or flash memory. The main memory device 22 temporarily stores information required during processing performed by the control unit 21 and programs currently being executed by the control unit 21.

補助記憶装置23は、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスクまたは磁気テープ等の記憶装置である。補助記憶装置23には、医療器具学習済モデル611、分類モデル62、制御部21に実行させるプログラム、およびプログラムの実行に必要な各種データが保存される。通信部24は、情報処理装置20とネットワークとの間の通信を行なうインターフェースである。 The auxiliary storage device 23 is a storage device such as SRAM, flash memory, a hard disk, or a magnetic tape. The auxiliary storage device 23 stores the medical instrument trained model 611, the classification model 62, the program to be executed by the control unit 21, and various data required for executing the program. The communication unit 24 is an interface that communicates between the information processing device 20 and the network.

表示部25は、表示装置31とバスとを接続するインターフェースである。入力部26は、入力装置32とバスとを接続するインターフェースである。カテーテル制御部271は、MDU33の制御、センサ42の制御、および、センサ42から受信した信号に基づく画像の生成等を行なう。 The display unit 25 is an interface that connects the display device 31 to the bus. The input unit 26 is an interface that connects the input device 32 to the bus. The catheter control unit 271 controls the MDU 33, controls the sensor 42, and generates images based on signals received from the sensor 42.

MDU33は、プローブ部41の内部でセンサ42およびシャフト43を回転させる。カテーテル制御部271は、センサ42の一回転ごとに1枚のカテーテル画像51(図4参照)を生成する。生成されるカテーテル画像51は、プローブ部41を中心とし、プローブ部41に略垂直な横断層像である。 The MDU 33 rotates the sensor 42 and shaft 43 inside the probe section 41. The catheter control section 271 generates one catheter image 51 (see Figure 4) for each rotation of the sensor 42. The generated catheter image 51 is a cross-sectional image centered on the probe section 41 and approximately perpendicular to the probe section 41.

MDU33は、プローブ部41の内部でセンサ42およびシャフト43を回転させながら、さらにセンサ42を進退させることも可能である。センサ42を引っ張りながら、または押し込みながら回転させる操作により、カテーテル制御部271はプローブ部41に略垂直な複数枚のカテーテル画像51を連続的に生成する。連続的に生成されたカテーテル画像51は、三次元画像の構築に使用可能である。したがって、画像取得用カテーテル40は長手方向に沿って複数のカテーテル画像51を順次取得する三次元走査用カテーテルの機能を実現する。 The MDU 33 can also move the sensor 42 back and forth while rotating the sensor 42 and shaft 43 inside the probe section 41. By rotating the sensor 42 while pulling or pushing it, the catheter control unit 271 continuously generates multiple catheter images 51 that are approximately perpendicular to the probe section 41. The continuously generated catheter images 51 can be used to construct a three-dimensional image. Therefore, the image acquisition catheter 40 functions as a three-dimensional scanning catheter that sequentially acquires multiple catheter images 51 along the longitudinal direction.

センサ42の進退操作には、プローブ部41全体を進退させる操作と、プローブ部41の内部でセンサ42を進退させる操作との両方を含む。進退操作は、MDU33により所定の速度で自動的に行なわれても、ユーザにより手動で行なわれても良い。 The operation of advancing and retracting the sensor 42 includes both the operation of advancing and retracting the entire probe unit 41 and the operation of advancing and retracting the sensor 42 inside the probe unit 41. The operation of advancing and retracting may be performed automatically at a predetermined speed by the MDU 33 or manually by the user.

なお、画像取得用カテーテル40は機械的に回転および進退を行なう機械走査方式に限定しない。複数の超音波トランスデューサを環状に配置したセンサ42を用いた、電子ラジアル走査型の画像取得用カテーテル40であってもよい。 Note that the imaging catheter 40 is not limited to a mechanical scanning type that mechanically rotates and moves back and forth. It may also be an electronic radial scanning type imaging catheter 40 that uses a sensor 42 with multiple ultrasonic transducers arranged in a ring shape.

画像取得用カテーテル40を用いて、心臓壁、血管壁等の循環器を構成する生体組織に加えて、たとえば赤血球等の循環器の内側に存在する反射体、および、たとえば呼吸器、消化器等の循環器の外側に存在する臓器を含むカテーテル画像51を撮影できる。 Using the image acquisition catheter 40, catheter images 51 can be taken that include not only biological tissues that make up the circulatory system, such as the heart wall and blood vessel walls, but also reflectors present inside the circulatory system, such as red blood cells, and organs present outside the circulatory system, such as the respiratory and digestive systems.

本実施の形態においては、画像取得用カテーテル40を心房中隔穿刺に用いる場合を例にして説明する。心房中隔穿刺においては、右心房に画像取得用カテーテル40を挿入した後に、超音波ガイド下にブロッケンブロー針を心房中隔の薄肉部である卵円窩に穿刺する。ブロッケンブロー針の先端は、左心房の内部に到達する。In this embodiment, an example will be described in which the imaging catheter 40 is used for atrial septal puncture. In atrial septal puncture, the imaging catheter 40 is inserted into the right atrium, and then the Brockenbrough needle is inserted into the fossa ovalis, a thin-walled portion of the atrial septum, under ultrasound guidance. The tip of the Brockenbrough needle reaches the inside of the left atrium.

心房中隔穿刺を行なう場合、カテーテル画像51には、心房中隔、右心房、左心房、大動脈等の循環器を構成する生体組織、および、循環器内部を流れる血液に含まれる赤血球等の反射体に加えて、ブロッケンブロー針が描出される。医師等のユーザは、カテーテル画像51を用いて卵円窩とブロッケンブロー針の先端との位置関係を確認することにより、安全に心房中隔穿刺を行なえる。ブロッケンブロー針は、本実施の形態の医療器具の例示である。 When performing atrial septal puncture, the catheter image 51 depicts the Brockenbrough needle in addition to the biological tissues that make up the circulatory system, such as the atrial septum, right atrium, left atrium, and aorta, as well as reflectors such as red blood cells contained in the blood flowing within the circulatory system. A doctor or other user can safely perform atrial septal puncture by using the catheter image 51 to confirm the positional relationship between the fossa ovalis and the tip of the Brockenbrough needle. The Brockenbrough needle is an example of a medical instrument in this embodiment.

なお、カテーテルシステム10の用途は心房中隔穿刺に限定しない。たとえば経カテーテル心筋焼灼術、経カテーテル弁置換術および冠動脈等へのステント留置等の手技に、カテーテルシステム10を使用できる。カテーテルシステム10を使用して治療を行なう部位は心臓周辺に限定しない。たとえば、膵管、胆管および下肢の血管等の様々な部位の治療にカテーテルシステム10を使用できる。 Note that the use of the catheter system 10 is not limited to atrial septal puncture. For example, the catheter system 10 can be used for procedures such as transcatheter myocardial ablation, transcatheter valve replacement, and stent placement in coronary arteries. The area treated using the catheter system 10 is not limited to the area around the heart. For example, the catheter system 10 can be used to treat various areas, such as the pancreatic duct, bile duct, and blood vessels in the lower limbs.

カテーテル制御部271の機能および構成は、従来から使用されている超音波診断装置と同様であるため、詳細については説明を省略する。なお、制御部21が、カテーテル制御部271の機能を実現してもよい。 The functions and configuration of the catheter control unit 271 are similar to those of conventional ultrasound diagnostic devices, so detailed explanations will be omitted. The control unit 21 may also perform the functions of the catheter control unit 271.

情報処理装置20は、HIS(Hospital Information System)等を介して、X線血管撮影装置、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、PET(Positron Emission Tomography)装置、または超音波診断装置等の様々な画像診断装置37と接続されている。 The information processing device 20 is connected to various imaging diagnostic devices 37, such as an X-ray angiography device, an X-ray CT (Computed Tomography) device, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) device, a PET (Positron Emission Tomography) device, or an ultrasound diagnostic device, via an HIS (Hospital Information System) or the like.

本実施の形態の情報処理装置20は、専用の超音波診断装置、または、超音波診断装置の機能を有するパソコン、タブレット、または、スマートフォン等である。なお、以下の説明では医療器具学習済モデル611等の学習済モデルの学習および訓練データの作成にも情報処理装置20を用いる場合を例にして説明する。学習済モデルの学習および訓練データの作成には、情報処理装置20とは異なるコンピュータまたはサーバ等が使用されてもよい。 In this embodiment, the information processing device 20 is a dedicated ultrasound diagnostic device, or a personal computer, tablet, smartphone, or the like that has the functionality of an ultrasound diagnostic device. The following description will be given taking as an example a case where the information processing device 20 is also used for training trained models such as the medical instrument trained model 611 and for creating training data. A computer or server other than the information processing device 20 may be used for training trained models and creating training data.

なお、以後に説明では、主に制御部21がソフトウェア的な処理を行なう場合を例にして説明する。フローチャートを使用して説明する処理、および、種々の学習済モデルは、それぞれ専用のハードウェアにより実装されてもよい。 The following explanation will mainly focus on the case where the control unit 21 performs software processing. The processing explained using flowcharts and the various trained models may each be implemented using dedicated hardware.

図4は、カテーテルシステム10の動作の概要を説明する説明図である。図4では、センサ42を所定の速度で引きながら複数のカテーテル画像51を撮影し、リアルタイムで画像を表示する場合を例にして説明する。 Figure 4 is an explanatory diagram outlining the operation of the catheter system 10. Figure 4 illustrates an example in which multiple catheter images 51 are captured while the sensor 42 is pulled at a predetermined speed, and the images are displayed in real time.

制御部21は、1枚のカテーテル画像51を撮影する(ステップS501)。制御部21は、カテーテル画像51に描出されている医療器具の位置情報を取得する(ステップS502)。図4においては、「×」印でカテーテル画像51中の医療器具の位置を示す。 The control unit 21 captures one catheter image 51 (step S501). The control unit 21 acquires position information of the medical instrument depicted in the catheter image 51 (step S502). In Figure 4, the position of the medical instrument in the catheter image 51 is indicated by an "x" mark.

制御部21は、カテーテル画像51と、画像取得用カテーテル40の長手方向におけるカテーテル画像51の位置と、医療器具の位置情報とを関連づけて補助記憶装置23またはHISに接続された大容量記憶装置に記録する(ステップS503)。 The control unit 21 associates the catheter image 51, the position of the catheter image 51 in the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40, and the position information of the medical instrument, and records them in the auxiliary storage device 23 or a large-capacity storage device connected to the HIS (step S503).

制御部21は、カテーテル画像51を構成する各部分について、描出されている被写体ごとに分類した分類データ52を生成する(ステップS504)。図4においては、分類結果に基づいてカテーテル画像51を塗分けた模式図により、分類データ52を示す。The control unit 21 generates classification data 52 by classifying each part of the catheter image 51 by the depicted subject (step S504). In Figure 4, the classification data 52 is shown as a schematic diagram in which the catheter image 51 is colored differently based on the classification results.

制御部21は、ユーザが二次元表示を指定しているか、三次元表示を指定しているかを判定する(ステップS505)。ユーザが二次元表示を指定していると判定した場合(ステップS505で2D)、制御部21はカテーテル画像51および分類データ52を二次元表示により表示装置31に表示する(ステップS506)。 The control unit 21 determines whether the user has specified two-dimensional display or three-dimensional display (step S505). If it is determined that the user has specified two-dimensional display (2D in step S505), the control unit 21 displays the catheter image 51 and classification data 52 in two-dimensional display on the display device 31 (step S506).

なお、図4のステップS505においては、「2D/3D」のように、「二次元表示」と「三次元表示」とのいずれか一方の選択であるかのように記載する。しかし、ユーザが「3D」を選択した場合には、制御部21は「二次元表示」と「三次元表示」との双方を表示してもよい。 Note that in step S505 of Figure 4, "2D/3D" is written as if it were a selection between "two-dimensional display" and "three-dimensional display." However, if the user selects "3D," the control unit 21 may display both "two-dimensional display" and "three-dimensional display."

ユーザが三次元表示を指定していると判定した場合(ステップS505で3D)、制御部21はステップS503で逐次記録した医療器具の位置情報が正常であるか否かを判定する(ステップS511)。正常ではないと判定した場合(ステップS511でNO)、制御部21は位置情報の修正を行なう(ステップS512)。ステップS511およびステップS512で行なう処理の詳細については後述する。If it is determined that the user has specified three-dimensional display (3D in step S505), the control unit 21 determines whether the position information of the medical instrument recorded sequentially in step S503 is normal (step S511). If it is determined that the position information is not normal (NO in step S511), the control unit 21 corrects the position information (step S512). Details of the processing performed in steps S511 and S512 will be described later.

正常であると判定した場合(ステップS511でYES)、またはステップS512の終了後、制御部21は観察中の部位の構造と、医療器具の位置とを図示する三次元表示を行なう(ステップS513)。前述のとおり制御部21は、三次元表示と二次元表示の両方を一つの画面に表示させてもよい。If it is determined to be normal (YES in step S511), or after step S512 is completed, the control unit 21 performs a three-dimensional display illustrating the structure of the area being observed and the position of the medical instrument (step S513). As mentioned above, the control unit 21 may display both a three-dimensional display and a two-dimensional display on a single screen.

ステップS506またはステップS513の終了後、制御部21はカテーテル画像51の取得が終了したか否かを判定する(ステップS507)。たとえば、ユーザによる終了指示を受け付けた場合に、制御部21は処理を終了すると判定する。After step S506 or step S513 is completed, the control unit 21 determines whether acquisition of the catheter image 51 has been completed (step S507). For example, if an end instruction is received from the user, the control unit 21 determines that processing is to be terminated.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS507でNO)、制御部21はステップS501に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS507でYES)、制御部21は処理を終了する。If it is determined that the processing should not be terminated (NO in step S507), the control unit 21 returns to step S501. If it is determined that the processing should be terminated (YES in step S507), the control unit 21 terminates the processing.

図4においては、一連のカテーテル画像51を撮影中に、リアルタイムで二次元表示(ステップS506)または三次元表示(ステップS513)を行なう場合の処理の流れを説明した。制御部21はステップS503で記録したデータに基づいて、非リアルタイムで二次元表示または三次元表示を行なっても良い。 Figure 4 illustrates the processing flow for performing two-dimensional display (step S506) or three-dimensional display (step S513) in real time while capturing a series of catheter images 51. The control unit 21 may also perform two-dimensional display or three-dimensional display in non-real time based on the data recorded in step S503.

図5Aは、画像取得用カテーテル40の動作を模式的に示す説明図である。図5Bは、画像取得用カテーテル40により撮影されたカテーテル画像51を模式的に示す説明図である。図5Cは、カテーテル画像51に基づいて生成された分類データ52を模式的に説明する説明図である。図5Aから図5Cを使用して、RT(Radius-Theta)形式とXY形式とを説明する。 Figure 5A is an explanatory diagram that schematically shows the operation of the image acquisition catheter 40. Figure 5B is an explanatory diagram that schematically shows a catheter image 51 captured by the image acquisition catheter 40. Figure 5C is an explanatory diagram that schematically explains classification data 52 generated based on the catheter image 51. Figures 5A to 5C will be used to explain the RT (Radius-Theta) format and the XY format.

前述のとおり、画像取得用カテーテル40の内部でセンサ42が回転しながら超音波を送受信する。カテーテル制御部271は、図5Aに8本の矢印で模式的に示すように、画像取得用カテーテル40を中心として放射状の走査線データを取得する。As described above, the sensor 42 transmits and receives ultrasound while rotating inside the imaging catheter 40. The catheter control unit 271 acquires radial scanning line data centered on the imaging catheter 40, as schematically shown by the eight arrows in Figure 5A.

カテーテル制御部271は、走査線データに基づいてRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519の2通りの形式で、図5Bに示すカテーテル画像51を生成できる。RT形式カテーテル画像518は、それぞれの走査線データを互いに平行に並べて生成した画像である。RT形式カテーテル画像518の横方向は画像取得用カテーテル40からの距離を示す。 The catheter control unit 271 can generate the catheter image 51 shown in Figure 5B in two formats: an RT format catheter image 518 and an XY format catheter image 519, based on the scan line data. The RT format catheter image 518 is an image generated by arranging the respective scan line data in parallel with each other. The horizontal direction of the RT format catheter image 518 indicates the distance from the image acquisition catheter 40.

RT形式カテーテル画像518の縦方向は走査角度を示す。1枚のRT形式カテーテル画像518は、センサ42が360度回転して取得した走査線データを走査角度順に平行に配列することにより形成される。 The vertical direction of the RT catheter image 518 indicates the scan angle. One RT catheter image 518 is formed by arranging the scan line data acquired by the sensor 42 rotating 360 degrees in parallel in order of the scan angle.

図5Bにおいては、RT形式カテーテル画像518の左側は画像取得用カテーテル40に近い場所を示し、RT形式カテーテル画像518の右側は画像取得用カテーテル40から遠い場所を示す。 In Figure 5B, the left side of the RT catheter image 518 shows a location closer to the image acquisition catheter 40, and the right side of the RT catheter image 518 shows a location farther from the image acquisition catheter 40.

XY形式カテーテル画像519は、それぞれの走査線データを放射状に並べて補間することにより生成した画像である。XY形式カテーテル画像519はセンサ42の位置で画像取得用カテーテル40に対して垂直に被写体を切断した断層像を示す。 The XY-format catheter image 519 is an image generated by radially arranging and interpolating each scan line data. The XY-format catheter image 519 shows a tomographic image of the subject cut perpendicular to the image acquisition catheter 40 at the position of the sensor 42.

図5Cに、カテーテル画像51を構成する各部分について、描出されている被写体ごとに分類した分類データ52を模式的に示す。分類データ52も、RT形式分類データ528とXY形式分類データ529の2通りの形式で表示可能である。RT形式とXY形式との間の画像変換方法は公知であるため、説明を省略する。 Figure 5C shows a schematic representation of classification data 52, which classifies each part of a catheter image 51 by the depicted subject. Classification data 52 can also be displayed in two formats: RT format classification data 528 and XY format classification data 529. Image conversion methods between RT format and XY format are well known, so explanations are omitted.

図5Cにおいては、太い右下がりのハッチングは心房壁および心室壁等の、画像取得用カテーテル40が挿入されている腔を形成する生体組織領域を示す。細い左下がりのハッチングは、画像取得用カテーテル40の先端部分が挿入されている血流領域である第1腔の内部を示す。細い右下がりのハッチングは第1腔以外の血流領域である第2腔の内部を示す。 In Figure 5C, thick hatching sloping downward to the right indicates biological tissue regions that form cavities into which the imaging catheter 40 is inserted, such as the atrial wall and ventricular wall. Thin hatching sloping downward to the left indicates the inside of the first cavity, which is the blood flow region into which the tip of the imaging catheter 40 is inserted. Thin hatching sloping downward to the right indicates the inside of the second cavity, which is a blood flow region other than the first cavity.

右心房から左心房への心房中隔穿刺を行なう場合においては、第1腔は右心房であり、第2腔は左心房、右心室、左心室、大動脈および冠動脈等である。以下の説明では、第1腔の内部を第1内腔領域、第2腔の内部を第2内腔領域と記載する。When performing an atrial septal puncture from the right atrium to the left atrium, the first chamber is the right atrium, and the second chamber is the left atrium, right ventricle, left ventricle, aorta, coronary artery, etc. In the following description, the interior of the first chamber will be referred to as the first lumen region, and the interior of the second chamber will be referred to as the second lumen region.

太い左下がりのハッチングは、非生体組織領域のうち第1内腔領域でも第2内腔領域でもない非内腔領域を示す。非内腔領域には、心腔外領域および心臓構造より外部の領域等が含まれる。画像取得用カテーテル40の描出可能範囲が小さく左心房の遠位側の壁を十分に描出できない場合には、左心房の内部も非内腔領域に含まれる。同様に、左心室、肺動脈、肺静脈および大動脈弓等の内腔も、遠位側の壁を十分に描出できない場合には、非内腔領域に含まれる。 Bold hatching sloping downward to the left indicates a non-lamber region of the non-biological tissue area that is neither the first lumen region nor the second lumen region. The non-lamber region includes extracardiac regions and regions outside the cardiac structure. If the imaging range of the imaging catheter 40 is small and the distal wall of the left atrium cannot be adequately imaged, the interior of the left atrium is also included in the non-lamber region. Similarly, if the distal walls of the lumens of the left ventricle, pulmonary artery, pulmonary vein, aortic arch, etc. cannot be adequately imaged, they are also included in the non-lamber region.

黒塗りは、ブロッケンブロー針等の医療器具が描出された、医療器具領域を示す。以下の説明では、生体組織領域と非生体組織領域とを合わせて生体組織関連領域と記載する場合がある。 The black areas indicate medical device areas where medical devices such as Brockenbrough needles are depicted. In the following description, the biological tissue area and non-biological tissue area may be collectively referred to as the biological tissue-related area.

なお、医療器具は、画像取得用カテーテル40と同じ第1腔に挿入されるとは限らない。手技によっては、第2腔に医療器具が挿入される場合もある。 Note that the medical instrument is not necessarily inserted into the same first cavity as the imaging catheter 40. Depending on the procedure, the medical instrument may be inserted into the second cavity.

図5Cに示すハッチングおよび黒塗りは、それぞれの領域を区別できる態様の例示である。それぞれの領域はたとえば異なる色を使用して表示装置31に表示される。制御部21は、第1内腔領域、第2内腔領域および生体組織領域をそれぞれ区別できる態様で出力する第1態様出力部の機能を実現する。制御部21は、第1内腔領域、第2内腔領域、非内腔領域および生体組織領域をそれぞれ区別できる態様で出力する第2態様出力部の機能も実現する。 The hatching and black areas shown in Figure 5C are examples of ways in which each region can be distinguished. Each region is displayed on the display device 31 using, for example, a different color. The control unit 21 realizes the function of a first mode output unit that outputs the first lumen region, the second lumen region, and the biological tissue region in a manner in which they can be distinguished from one another. The control unit 21 also realizes the function of a second mode output unit that outputs the first lumen region, the second lumen region, the non-lumen region, and the biological tissue region in a manner in which they can be distinguished from one another.

たとえば心房中隔穿刺を行なうためにブロッケンブロー針の位置を確認する場合等、IVRの手技中には、XY形式による表示が適している。しかしながら、XY表示では画像取得用カテーテル40近傍の情報は圧縮されてデータ量が減少し、画像取得用カテーテル40から離れた位置では補間により本来は存在しないデータが追加される。したがって、カテーテル画像51の解析を行なう場合には、RT形式画像を用いる方がXY形式画像を用いるよりも高精度の結果を得ることができる。 XY format display is suitable during IVR procedures, such as when confirming the position of the Brockenbrough needle for atrial septal puncture. However, with XY display, information near the imaging catheter 40 is compressed, reducing the amount of data, and data that does not actually exist is added by interpolation at positions away from the imaging catheter 40. Therefore, when analyzing catheter images 51, using RT format images can produce more accurate results than using XY format images.

以下の説明においては、制御部21はRT形式カテーテル画像518に基づいてRT形式分類データ528を生成する。制御部21は、XY形式カテーテル画像519を変換してRT形式カテーテル画像518を生成し、RT形式分類データ528を変換してXY形式分類データ529を生成する。 In the following description, the control unit 21 generates RT format classification data 528 based on the RT format catheter image 518. The control unit 21 converts the XY format catheter image 519 to generate the RT format catheter image 518, and converts the RT format classification data 528 to generate the XY format classification data 529.

分類データ52について、具体例を挙げて説明する。「生体組織領域」に分類された画素には「生体組織領域ラベル」が、「第1内腔領域」に分類された画素には「第1内腔領域ラベル」が、「第2内腔領域」に分類された画素には「第2内腔領域ラベル」が、「非内腔領域」に分類された画素には「非内腔領域ラベル」が、「医療器具領域」に分類された画素には「医療器具領域ラベル」が、「非生体組織領域」に分類された画素には「非生体組織領域ラベル」がそれぞれ記録される。各ラベルは、たとえば整数で示される。 Classification data 52 will be explained using specific examples. Pixels classified as "biological tissue region" are recorded with a "biological tissue region label," pixels classified as "first lumen region" with a "first lumen region label," pixels classified as "second lumen region" with a "second lumen region label," pixels classified as "non-lumen region" with a "non-lumen region label," pixels classified as "medical device region" with a "medical device region label," and pixels classified as "non-biological tissue region" with a "non-biological tissue region label." Each label is represented, for example, by an integer.

なお、制御部21はXY形式カテーテル画像519に基づいてXY形式分類データ529を生成してもよい。制御部21は、XY形式分類データ529に基づいてRT形式分類データ528を生成してもよい。 In addition, the control unit 21 may generate XY format classification data 529 based on the XY format catheter image 519. The control unit 21 may generate RT format classification data 528 based on the XY format classification data 529.

図6は、医療器具学習済モデル611の構成を説明する説明図である。医療器具学習済モデル611は、カテーテル画像51を受け付けて、医療器具が描出されている位置に関する第1位置情報を出力するモデルである。医療器具学習済モデル611は、図4を使用して説明したステップS502を実現する。医療器具学習済モデル611の出力層は、第1位置情報を出力する第1位置情報出力部の機能を果たす。 Figure 6 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the medical instrument trained model 611. The medical instrument trained model 611 is a model that accepts a catheter image 51 and outputs first position information regarding the position where the medical instrument is depicted. The medical instrument trained model 611 realizes step S502 described using Figure 4. The output layer of the medical instrument trained model 611 performs the function of a first position information output unit that outputs the first position information.

図6においては、医療器具学習済モデル611の入力はRT形式カテーテル画像518である。第1位置情報は、RT形式カテーテル画像518上の各部分についての医療器具が描出されている確率である。図6においては、医療器具が描出されている確率が高い場所を濃いハッチングで、医療器具が描出されている確率が低い場所をハッチング無しで示す。 In Figure 6, the input to the medical instrument trained model 611 is the RT format catheter image 518. The first position information is the probability that a medical instrument is depicted for each part on the RT format catheter image 518. In Figure 6, areas where there is a high probability that a medical instrument is depicted are shown with dark hatching, and areas where there is a low probability that a medical instrument is depicted are shown without hatching.

医療器具学習済モデル611は、たとえばCNN(Convolutional Neural Network)のニューラルネットワーク構造を使用して、機械学習により生成される。医療器具学習済モデル611の生成に使用可能なCNNの例としては、R-CNN(Region Based Convolutional Neural Network)、YOLO(You only look once)、U-NetおよびGAN(Generative Adversarial Network)等が挙げられる。医療器具学習済モデル611は、CNN以外のニューラルネットワーク構造を用いて生成されてもよい。 The medical equipment trained model 611 is generated by machine learning using, for example, a neural network structure such as a CNN (Convolutional Neural Network). Examples of CNNs that can be used to generate the medical equipment trained model 611 include R-CNN (Region Based Convolutional Neural Network), YOLO (You only look once), U-Net, and GAN (Generative Adversarial Network). The medical equipment trained model 611 may also be generated using a neural network structure other than a CNN.

医療器具学習済モデル611は、時系列的に取得した複数のカテーテル画像51を受け付けて、最新のカテーテル画像51に対する第1位置情報を出力するモデルであってもよい。RNN(Recurrent Neural Network)等の時系列的な入力を受け付けるモデルを、前述のニューラルネットワーク構造と組み合わせて、医療器具学習済モデル611を生成できる。 The medical instrument trained model 611 may be a model that accepts multiple catheter images 51 acquired in time series and outputs first position information for the most recent catheter image 51. The medical instrument trained model 611 can be generated by combining a model that accepts time series input, such as an RNN (Recurrent Neural Network), with the aforementioned neural network structure.

RNNは、たとえば、LSTM(Long short-term memory)である。LSTMを使用する場合、医療器具学習済モデル611は過去に入力されたカテーテル画像51に関する情報を保持するメモリ部を備える。医療器具学習済モデル611は、メモリ部に保持した情報と、最新のカテーテル画像51とに基づいて、第1位置情報を出力する。 The RNN is, for example, a long short-term memory (LSTM). When an LSTM is used, the medical instrument trained model 611 includes a memory unit that stores information about previously input catheter images 51. The medical instrument trained model 611 outputs the first position information based on the information stored in the memory unit and the latest catheter image 51.

時系列的に取得した複数のカテーテル画像51を使用する場合、医療器具学習済モデル611は過去に入力されたカテーテル画像51に基づく出力を、次のカテーテル画像51とともに入力する再帰入力部を備えてもよい。医療器具学習済モデル611は、最新のカテーテル画像51と、再帰入力部からの入力とに基づいて、第1位置情報を出力する。時系列的に取得したカテーテル画像51を用いることにより、画像ノイズ等の影響を受けにくく、高精度に第1位置情報を出力する医療器具学習済モデル611を実現できる。 When using multiple catheter images 51 acquired in chronological order, the medical instrument trained model 611 may include a recursive input unit that inputs output based on previously input catheter images 51 along with the next catheter image 51. The medical instrument trained model 611 outputs first position information based on the latest catheter image 51 and input from the recursive input unit. By using catheter images 51 acquired in chronological order, it is possible to realize a medical instrument trained model 611 that is less susceptible to the influence of image noise, etc., and outputs first position information with high accuracy.

医療器具学習済モデル611は、入力を受け付けたカテーテル画像51上の1個の画素の位置を用いて、医療器具が描出されている確率が高い場所を出力してもよい。たとえば医療器具学習済モデル611は、図6に示すようにカテーテル画像51上の各部位について医療器具が描出されている確率を算出した後に、確率が最も高い画素の位置を出力するモデルであってもよい。医療器具学習済モデル611は、医療器具が描出されている確率が所定の閾値を超える領域の重心の位置を出力してもよい。医療器具学習済モデル611は、医療器具が描出されている確率が所定の閾値を超える領域を出力してもよい。 The medical instrument trained model 611 may use the position of a single pixel on the catheter image 51 that has been received as input to output a location where there is a high probability that a medical instrument is depicted. For example, the medical instrument trained model 611 may be a model that calculates the probability that a medical instrument is depicted for each part on the catheter image 51, as shown in FIG. 6, and then outputs the position of the pixel with the highest probability. The medical instrument trained model 611 may output the position of the center of gravity of an area where the probability that a medical instrument is depicted exceeds a predetermined threshold. The medical instrument trained model 611 may output an area where the probability that a medical instrument is depicted exceeds a predetermined threshold.

なお、複数の医療器具が同時に使用される場合がある。カテーテル画像51に複数の医療器具が描出されている場合、医療器具学習済モデル611は複数の医療器具それぞれの第1位置情報を出力するモデルであることが望ましい。 Note that multiple medical instruments may be used simultaneously. When multiple medical instruments are depicted in the catheter image 51, it is desirable that the medical instrument trained model 611 be a model that outputs the first position information for each of the multiple medical instruments.

医療器具学習済モデル611は、1本の医療器具の第1位置情報のみを出力するモデルであってもよい。制御部21は、医療器具学習済モデル611から出力された第1位置情報の周辺をマスクしたRT形式カテーテル画像518を医療器具学習済モデル611に入力して、2本目の医療器具の第1位置情報を取得できる。同様の処理を繰り返すことにより、制御部21は3本目以降の医療器具の第1位置情報も取得できる。 The medical instrument trained model 611 may be a model that outputs only the first position information of one medical instrument. The control unit 21 can input the RT format catheter image 518, in which the periphery of the first position information output from the medical instrument trained model 611 is masked, into the medical instrument trained model 611 to obtain the first position information of the second medical instrument. By repeating the same process, the control unit 21 can also obtain the first position information of the third and subsequent medical instruments.

図7は、分類モデル62の構成を説明する説明図である。分類モデル62は、カテーテル画像51を受け付けて、カテーテル画像51を構成する各部分について、描出されている被写体ごとに分類した分類データ52を出力するモデルである。分類モデル62は、図4を使用して説明したステップS504を実現する。 Figure 7 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the classification model 62. The classification model 62 is a model that accepts a catheter image 51 and outputs classification data 52 that classifies each part that makes up the catheter image 51 by the depicted subject. The classification model 62 implements step S504 described using Figure 4.

具体例を挙げて説明する。分類モデル62は、入力されたRT形式カテーテル画像518を構成するそれぞれの画素を、たとえば「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類し、画素の位置と、分類結果を示すラベルとを関連づけたRT形式分類データ528を出力する。 A specific example will be given. The classification model 62 classifies each pixel constituting the input RT-format catheter image 518 into, for example, a "biological tissue region," a "first lumen region," a "second lumen region," a "non-lumen region," and a "medical device region," and outputs RT-format classification data 528 that associates the pixel position with a label indicating the classification result.

分類モデル62は、カテーテル画像51をたとえば縦3画素、横3画素の合計9画素等の任意の大きさの領域に区切り、それぞれの領域を分類した分類データ52を出力してもよい。分類モデル62は、たとえばカテーテル画像51に対してセマンテックセグメンテーションを行なう学習済モデルである。分類モデル62の具体例については後述する。 The classification model 62 may divide the catheter image 51 into regions of any size, such as 3 pixels vertically and 3 pixels horizontally, for a total of 9 pixels, and output classification data 52 that classifies each region. The classification model 62 is, for example, a trained model that performs semantic segmentation on the catheter image 51. Specific examples of the classification model 62 will be described later.

図8は、位置情報に関する処理の概要を説明する説明図である。センサ42を画像取得用カテーテル40の長手方向に移動させながら、複数のカテーテル画像51を撮影する。図8において略円錐台の線画は、複数のカテーテル画像51に基づいて三次元構築した生体組織領域を模式的に示す。略円錐台の内部は、第1内腔領域を意味する。 Figure 8 is an explanatory diagram outlining the processing related to position information. Multiple catheter images 51 are captured while the sensor 42 is moved in the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40. In Figure 8, the line drawing of an approximately truncated cone schematically shows a biological tissue region constructed in three dimensions based on the multiple catheter images 51. The interior of the approximately truncated cone represents the first lumen region.

白丸および黒丸は、それぞれのカテーテル画像51から取得された医療器具の位置を示す。このうち黒丸は、白丸とは大きく離れた位置であるため、誤検出であると判定される。白丸を滑らかに連結する太線により、医療器具の形状を再現できる。×印は、検出できていない医療器具の位置情報を補完した補完情報を示す。 The white and black circles indicate the position of the medical device obtained from each catheter image 51. Of these, the black circle is determined to be a false detection because it is located far away from the white circle. The shape of the medical device can be reproduced by the thick line smoothly connecting the white circles. The cross marks indicate complementary information that complements the position information of medical devices that could not be detected.

図8を使用して説明した処理の詳細については、実施の形態8で説明する。図8を使用して説明した処理により、図4を使用して説明したステップS511およびステップS512の処理が実現される。 Details of the processing described using Figure 8 will be described in embodiment 8. The processing described using Figure 8 realizes the processing of steps S511 and S512 described using Figure 4.

たとえば、医療器具と生体組織領域とが接触している場合、熟練した医師または検査技師等のユーザが1枚のカテーテル画像51を静止画の状態で読影しても、どこに医療器具が描出されているかの識別が困難である場合があることが知られている。しかし、動画によりカテーテル画像51を観察している場合には、ユーザは比較的容易に医療器具の位置を判断できる。ユーザは、前のフレームと同様の位置に医療器具が存在すると期待しながら読影するためである。For example, when a medical instrument is in contact with a biological tissue region, it is known that even when a skilled doctor, technician, or other user reads a single still catheter image 51, it can be difficult to identify where the medical instrument is located. However, when observing a moving catheter image 51, the user can determine the position of the medical instrument relatively easily. This is because the user reads the image while expecting the medical instrument to be in the same position as in the previous frame.

図8を使用して説明した処理においては、複数のカテーテル画像51からそれぞれ取得した医療器具の位置情報を用いて、矛盾が生じないように医療器具を再構築する。このような処理を行なうことにより、ユーザが動画を観察する場合と同様に医療器具の位置を正確に判定し、三次元画像中に医療器具の形状を表示するカテーテルシステム10を実現できる。 In the process described using Figure 8, the medical device is reconstructed without any inconsistencies using the position information of the medical device obtained from each of the multiple catheter images 51. By performing this process, a catheter system 10 can be realized that accurately determines the position of the medical device, just as if the user were observing a video, and displays the shape of the medical device in a three-dimensional image.

本実施の形態によると、ステップS506およびステップS513の表示により、画像取得用カテーテル40を用いて取得したカテーテル画像51の理解を支援するカテーテルシステム10を提供できる。本実施の形態のカテーテルシステム10を用いることにより、ユーザは医療器具の位置を正確に把握でき、IVRを安全に行なえる。 According to this embodiment, a catheter system 10 can be provided that, by displaying steps S506 and S513, assists in understanding the catheter image 51 acquired using the image acquisition catheter 40. By using the catheter system 10 of this embodiment, the user can accurately grasp the position of the medical instrument, allowing IVR to be performed safely.

[実施の形態2]
本実施の形態は、医療器具学習済モデル611の生成方法に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。なお、本実施の形態では図3を使用して説明した情報処理装置20を使用して医療器具学習済モデル611を生成する場合を例にして説明する。
[Embodiment 2]
This embodiment relates to a method for generating a medical instrument trained model 611. Explanation of parts common to Embodiment 1 will be omitted. Note that this embodiment will be described taking as an example a case where the medical instrument trained model 611 is generated using the information processing device 20 described using FIG. 3 .

医療器具学習済モデル611は、情報処理装置20とは別のコンピュータ等を用いて作成されてもよい。機械学習が完了した医療器具学習済モデル611がネットワークを介して補助記憶装置23に複写されてもよい。一つのハードウェアで学習させた医療器具学習済モデル611を、複数の情報処理装置20で使用できる。 The medical instrument trained model 611 may be created using a computer or the like separate from the information processing device 20. The medical instrument trained model 611 for which machine learning has been completed may be copied to the auxiliary storage device 23 via a network. A medical instrument trained model 611 trained on a single piece of hardware can be used by multiple information processing devices 20.

図9は、医療器具位置訓練データDB(Database)71のレコードレイアウトを説明する説明図である。医療器具位置訓練データDB71は、カテーテル画像51と医療器具の位置情報とを関連づけて記録したデータベースであり、機械学習による医療器具学習済モデル611の訓練に使用される。 Figure 9 is an explanatory diagram illustrating the record layout of the medical instrument position training data DB (Database) 71. The medical instrument position training data DB 71 is a database that records catheter images 51 and medical instrument position information in association with each other, and is used to train the medical instrument learned model 611 using machine learning.

医療器具位置訓練データDB71は、カテーテル画像フィールドおよび位置情報フィールドを有する。カテーテル画像フィールドには、RT形式カテーテル画像518等のカテーテル画像51が記録されている。カテーテル画像フィールドには、センサ42が受信した超音波信号を示す、いわゆる音線データが記録されていてもよい。カテーテル画像フィールドには、音線データに基づいて生成された走査線データが記録されていてもよい。 The medical instrument position training data DB71 has a catheter image field and a position information field. The catheter image field stores catheter images 51, such as RT format catheter images 518. The catheter image field may store so-called sound ray data indicating ultrasound signals received by the sensor 42. The catheter image field may store scan line data generated based on the sound ray data.

位置情報フィールドには、カテーテル画像51に描出されている医療器具の位置情報が記録されている。位置情報は、たとえば後述するようにカテーテル画像51にラベラーがマーキングした1個の画素の位置を示す情報である。位置情報は、カテーテル画像51にラベラーがマーキングした点付近を中心とする円の領域を示す情報であってもよい。円は、カテーテル画像51に描出されている医療器具の大きさを超えない程度の寸法である。円は、たとえば縦横50画素以下の正方形に内接する大きさである。 The position information field records the position information of the medical device depicted in the catheter image 51. The position information is, for example, information indicating the position of a single pixel marked by a labeler on the catheter image 51, as described below. The position information may also be information indicating a circular area centered near a point marked by the labeler on the catheter image 51. The circle has dimensions that do not exceed the size of the medical device depicted in the catheter image 51. The circle is, for example, large enough to inscribe a square of 50 pixels or less in length and width.

図10は、医療器具位置訓練データDB71の作成に用いる画面の例である。図10の画面には、RT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519との一組のカテーテル画像51が表示されている。RT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519とは、同一の音線データに基づいて作成された画像である。 Figure 10 is an example of a screen used to create the medical instrument position training data DB71. The screen in Figure 10 displays a set of catheter images 51: an RT format catheter image 518 and an XY format catheter image 519. The RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 are images created based on the same sound ray data.

カテーテル画像51の下に、制御ボタンエリア782が表示されている。制御ボタンエリア782の上部に、表示中のカテーテル画像51のフレーム番号、および、ユーザが任意のフレーム番号を入力して表示をジャンプさせる際に用いるジャンプボタンが配置されている。 A control button area 782 is displayed below the catheter image 51. At the top of the control button area 782, there are the frame number of the catheter image 51 currently being displayed, and a jump button that the user can use to input an arbitrary frame number to jump the display.

フレーム番号等の下側に、ユーザが早送り、巻き戻し、コマ送り等の操作を行なう際に用いる各種のボタンが配置されている。これらのボタンは、種々の画像再生装置等で一般的に使用されているものと同様であるため、説明を省略する。 Below the frame numbers, etc., are various buttons that the user can use to fast forward, rewind, advance frame by frame, etc. These buttons are similar to those commonly used in various image playback devices, so we will not explain them here.

本実施の形態のユーザは、あらかじめ記録されたカテーテル画像51を見て、医療器具の位置にラベルを付けることにより、訓練データを作成する担当者である。以下の説明では、訓練データを作成する担当者をラベラーと記載する。ラベラーは、カテーテル画像51の読影に習熟した医師、検査技師、または正確なラベル付けを行なえるように訓練を受けた者である。さらに以下の説明では、ラベルを付けるためにラベラーがカテーテル画像51にマーク等を付ける作業をマーキングと記載する場合がある。 In this embodiment, the user is the person in charge of creating training data by viewing pre-recorded catheter images 51 and labeling the positions of medical instruments. In the following description, the person in charge of creating training data will be referred to as a labeler. A labeler is a doctor or technician skilled in interpreting catheter images 51, or a person who has been trained to perform accurate labeling. Furthermore, in the following description, the work of the labeler adding marks or the like to catheter images 51 in order to label them may be referred to as marking.

ラベラーは、表示されたカテーテル画像51を観察して、医療器具が描出されている位置を判断する。一般的に、カテーテル画像51全体の面積に対して、医療器具が描出されている領域は非常に小さい。ラベラーは、医療器具が描出されている領域の略中央にカーソル781を動かして、クリック操作等によりマーキングを行なう。表示装置31がタッチパネルである場合には、ラベラーは指またはスタイラスペン等を用いたタップ操作によりマーキングを行なってもよい。ラベラーは、いわゆるフリック操作によりマーキングを行なってもよい。 The labeler observes the displayed catheter image 51 and determines the position where the medical instrument is depicted. Generally, the area where the medical instrument is depicted is very small compared to the overall area of the catheter image 51. The labeler moves the cursor 781 to approximately the center of the area where the medical instrument is depicted and marks it by a click operation or the like. If the display device 31 is a touch panel, the labeler may mark it by tapping with a finger or a stylus pen or the like. The labeler may also mark it by a so-called flick operation.

なお、ラベラーはRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519のどちらのカテーテル画像51にマーキングを行なってもよい。制御部21は、他方のカテーテル画像51の対応する位置に、マークを表示しても良い。 The labeler may mark either the RT format catheter image 518 or the XY format catheter image 519. The control unit 21 may display the mark at the corresponding position on the other catheter image 51.

制御部21は、医療器具位置訓練データDB71に新規レコードを作成し、カテーテル画像51とラベラーがマーキングした位置とを関連づけて記録する。制御部21は、次のカテーテル画像51を表示装置31に表示する。以上の処理を多数回繰り返すことにより、医療器具位置訓練データDB71が作成される。 The control unit 21 creates a new record in the medical instrument position training data DB 71 and records the catheter image 51 in association with the position marked by the labeler. The control unit 21 displays the next catheter image 51 on the display device 31. By repeating the above process multiple times, the medical instrument position training data DB 71 is created.

すなわちラベラーは、制御ボタンエリア782の各ボタンを操作することなく、カテーテル画像51上でクリック操作等を行なうだけで複数のカテーテル画像51に順次マーキングを行なえる。1本の医療器具が描出された1枚のカテーテル画像51に対してラベラーが行なう操作は、一回のクリック操作等のみである。 In other words, the labeler can sequentially mark multiple catheter images 51 by simply performing a click operation or the like on the catheter image 51 without operating each button in the control button area 782. The labeler only needs to perform a single click operation or the like on one catheter image 51 depicting one medical instrument.

前述のとおり、カテーテル画像51には複数の医療器具が描出される場合もある。ラベラーはそれぞれの医療器具を1回のクリック操作等でマーキングできる。なお以下の説明では、1枚のカテーテル画像51に1本の医療器具が描出されている場合を例にして説明する。As mentioned above, multiple medical instruments may be depicted on the catheter image 51. The labeler can mark each medical instrument with a single click. The following explanation will use as an example a case where one medical instrument is depicted on one catheter image 51.

図11は、医療器具位置訓練データDB71を作成するプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。情報処理装置20を用いて医療器具位置訓練データDB71を作成する場合を例にして説明する。図11のプログラムは情報処理装置20とは別のハードウェアで実行されてもよい。 Figure 11 is a flowchart explaining the processing flow of a program for creating a medical instrument position training data DB71. An example will be explained in which the medical instrument position training data DB71 is created using an information processing device 20. The program in Figure 11 may be executed by hardware separate from the information processing device 20.

図11のプログラムの実行に先立ち、多数のカテーテル画像51が補助記憶装置23または外部の大容量記憶装置に記録されている。以下の説明では時系列的に撮影された複数のRT形式カテーテル画像518を含む動画データの形式でカテーテル画像51が補助記憶装置23に記録されている場合を例にして説明する。 Prior to execution of the program in Figure 11, a large number of catheter images 51 are recorded in the auxiliary storage device 23 or an external large-capacity storage device. The following explanation will be given using as an example a case in which the catheter images 51 are recorded in the auxiliary storage device 23 in the form of video data including a plurality of RT format catheter images 518 taken in time series.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を補助記憶装置23から取得する(ステップS671)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を変換してXY形式カテーテル画像519を生成する(ステップS672)。制御部21は、図10を使用して説明した画面を表示装置31に表示する(ステップS673)。 The control unit 21 acquires one frame of the RT format catheter image 518 from the auxiliary storage device 23 (step S671). The control unit 21 converts the RT format catheter image 518 to generate an XY format catheter image 519 (step S672). The control unit 21 displays the screen described using Figure 10 on the display device 31 (step S673).

制御部21は、入力装置32を介してラベラーによる位置情報の入力操作を受け付ける(ステップS674)。入力操作は、具体的にはRT形式カテーテル画像518またはXY形式カテーテル画像519に対するクリック操作またはタップ操作等である。 The control unit 21 accepts the input operation of the position information by the labeler via the input device 32 (step S674). Specifically, the input operation is a click operation or a tap operation on the RT format catheter image 518 or the XY format catheter image 519.

制御部21は、入力操作を受け付けた位置に、小丸等のマークを表示する(ステップS675)。入力装置32を介した、表示装置31に表示した画像に対する入力操作の受付、および表示装置31へのマークの表示は従来から使用されているユーザインターフェイスであるため、詳細については説明を省略する。The control unit 21 displays a mark such as a small circle at the position where the input operation was accepted (step S675). Accepting input operations for the image displayed on the display device 31 via the input device 32 and displaying marks on the display device 31 are user interfaces that have been used conventionally, and therefore detailed explanations are omitted.

制御部21は、ステップS674で入力操作を受け付けた画像がRT形式カテーテル画像518であるか否かを判定する(ステップS676)。RT形式カテーテル画像518であると判定した場合(ステップS676でYES)、制御部21はXY形式カテーテル画像519の対応する位置にもマークを表示する(ステップS677)。RT形式カテーテル画像518ではないと判定した場合(ステップS676でNO)、制御部21はRT形式カテーテル画像518の対応する位置にもマークを表示する(ステップS678)。 The control unit 21 determines whether the image for which the input operation was accepted in step S674 is an RT-format catheter image 518 (step S676). If it is determined that the image is an RT-format catheter image 518 (YES in step S676), the control unit 21 also displays a mark at the corresponding position on the XY-format catheter image 519 (step S677). If it is determined that the image is not an RT-format catheter image 518 (NO in step S676), the control unit 21 also displays a mark at the corresponding position on the RT-format catheter image 518 (step S678).

制御部21は、医療器具位置訓練データDB71に新規レコードを作成する。制御部21は、カテーテル画像51とラベラーが入力した位置情報とを関連づけて医療器具位置訓練データDB71に記録する(ステップS679)。 The control unit 21 creates a new record in the medical instrument position training data DB 71. The control unit 21 associates the catheter image 51 with the position information input by the labeler and records it in the medical instrument position training data DB 71 (step S679).

ステップS679で記録するカテーテル画像51は、ステップS671で取得したRT形式カテーテル画像518のみであっても、RT形式カテーテル画像518とステップS672で生成したXY形式カテーテル画像519との両方であってもよい。ステップS679で記録するカテーテル画像51は、センサ42が受信した一回転分の音線データ、または音線データを信号処理して生成した走査線データであってもよい。 The catheter image 51 recorded in step S679 may be only the RT format catheter image 518 acquired in step S671, or both the RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 generated in step S672. The catheter image 51 recorded in step S679 may be sound ray data for one rotation received by the sensor 42, or scanning line data generated by signal processing the sound ray data.

ステップS679で記録する位置情報は、たとえばラベラーが入力装置32を用いてクリック操作等を行なった位置に対応する、RT形式カテーテル画像518上の1個の画素の位置を示す情報である。位置情報は、ラベラーがクリック操作等を行なった位置とその周辺の範囲を示す情報であってもよい。 The position information recorded in step S679 is, for example, information indicating the position of a single pixel on the RT format catheter image 518 corresponding to the position where the labeler performed a click operation or the like using the input device 32. The position information may also be information indicating the position where the labeler performed a click operation or the like and the surrounding area.

制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS680)。たとえば、補助記憶装置23に記録されたカテーテル画像51の処理を終了した場合、制御部21は処理を終了すると判定する。終了すると判定した場合(ステップS680でYES)、制御部21は処理を終了する。 The control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S680). For example, when the processing of the catheter image 51 recorded in the auxiliary storage device 23 has been completed, the control unit 21 determines to terminate the processing. When it is determined to terminate (YES in step S680), the control unit 21 terminates the processing.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS680でNO)、制御部21はステップS671に戻る。制御部21はステップS671で次のRT形式カテーテル画像518を取得し、ステップS672以下の処理を実行する。すなわち制御部21は制御ボタンエリア782に表示されたボタンに対する操作を待たずに、自動的に次のRT形式カテーテル画像518を取得して表示する。 If it is determined that the processing should not be terminated (NO in step S680), the control unit 21 returns to step S671. In step S671, the control unit 21 acquires the next RT format catheter image 518 and executes the processing from step S672 onwards. In other words, the control unit 21 automatically acquires and displays the next RT format catheter image 518 without waiting for an operation on a button displayed in the control button area 782.

ステップS671からステップS680のループにより、制御部21は、補助記憶装置23に記録された多数のRT形式カテーテル画像518に基づく訓練データを、医療器具位置訓練データDB71に記録する。 By looping from step S671 to step S680, the control unit 21 records training data based on a large number of RT format catheter images 518 recorded in the auxiliary memory device 23 in the medical instrument position training data DB71.

なお、制御部21は図10を使用して説明した画面にたとえば「保存ボタン」を表示し、「保存ボタン」の選択を受け付けた場合にステップS679を実行してもよい。さらに制御部21は、図10を使用して説明した画面にたとえば「AUTOボタン」を表示し、「AUTOボタン」の選択を受け付けている間は「保存ボタン」の選択を待たずに自動的にステップS679を実行してもよい。 The control unit 21 may display, for example, a "Save button" on the screen described using Figure 10, and execute step S679 when it accepts selection of the "Save button." Furthermore, the control unit 21 may display, for example, an "AUTO button" on the screen described using Figure 10, and automatically execute step S679 while it is accepting selection of the "AUTO button" without waiting for selection of the "Save button."

以下の説明では、ステップS679で医療器具位置訓練データDB71に記録されたカテーテル画像51はRT形式カテーテル画像518であり、位置情報はRT形式カテーテル画像518上の1個の画素の位置である場合を例にして説明する。 In the following explanation, we will use as an example a case where the catheter image 51 recorded in the medical instrument position training data DB71 in step S679 is an RT format catheter image 518, and the position information is the position of a single pixel on the RT format catheter image 518.

図12は、医療器具学習済モデル611生成プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図12のプログラムの実行に先立ち、たとえば畳込層、プーリング層および全結合層を組み合わせた未学習のモデルが準備されている。前述のとおり、未学習のモデルはたとえばCNNのモデルである。医療器具学習済モデル611の生成に使用可能なCNNの例としては、R-CNN、YOLO、U-NetおよびGAN等が挙げられる。医療器具学習済モデル611は、CNN以外のニューラルネットワーク構造を用いて生成されてもよい。 Figure 12 is a flowchart explaining the processing flow of the medical equipment trained model 611 generation program. Prior to execution of the program in Figure 12, an untrained model is prepared, for example, by combining a convolutional layer, a pooling layer, and a fully connected layer. As mentioned above, the untrained model is, for example, a CNN model. Examples of CNNs that can be used to generate the medical equipment trained model 611 include R-CNN, YOLO, U-Net, and GAN. The medical equipment trained model 611 may also be generated using a neural network structure other than a CNN.

制御部21は、医療器具位置訓練データDB71から1エポックの訓練に使用する訓練レコードを取得する(ステップS571)。前述のとおり、医療器具位置訓練データDB71に記録された訓練レコードは、RT形式カテーテル画像518と、RT形式カテーテル画像518に描出されている医療器具の位置を示す座標との組み合わせである。 The control unit 21 obtains a training record to be used for training one epoch from the medical instrument position training data DB 71 (step S571). As described above, the training record recorded in the medical instrument position training data DB 71 is a combination of an RT format catheter image 518 and coordinates indicating the position of the medical instrument depicted in the RT format catheter image 518.

制御部21は、モデルの入力層にRT形式カテーテル画像518が入力された場合に、出力層から位置情報に対応する画素の位置が出力されるように、モデルのパラメータを調整する(ステップS572)。訓練レコードの取得、およびモデルのパラメータ調整においては、プログラムは、ユーザによる修正の受付、判断の根拠の提示、追加学習等を制御部21に実行させる機能を適宜有していても良い。 The control unit 21 adjusts the model parameters so that when an RT format catheter image 518 is input to the model's input layer, the output layer outputs the pixel position corresponding to the position information (step S572). When obtaining training records and adjusting the model's parameters, the program may appropriately have functions that cause the control unit 21 to accept user corrections, present the basis for judgment, perform additional learning, etc.

制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS573)。たとえば、制御部21は所定のエポック数の学習を終了した場合に、処理を終了すると判定する。制御部21は、医療器具位置訓練データDB71からテストデータを取得して機械学習中のモデルに入力し、所定の精度の出力が得られた場合に処理を終了すると判定してもよい。The control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S573). For example, the control unit 21 determines to terminate the processing when learning for a predetermined number of epochs has been completed. The control unit 21 may obtain test data from the medical instrument position training data DB71, input it into the model under machine learning, and determine to terminate the processing when an output of a predetermined accuracy is obtained.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS573でNO)、制御部21はステップS571に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS573でYES)、制御部21は学習済の医療器具位置訓練データDB71のパラメータを補助記憶装置23に記録する(ステップS574)。その後、制御部21は処理を終了する。以上の処理により、カテーテル画像51を受け付けて第1位置情報を出力する医療器具学習済モデル611が生成される。 If it is determined not to end the processing (NO in step S573), the control unit 21 returns to step S571. If it is determined to end the processing (YES in step S573), the control unit 21 records the learned parameters of the medical instrument position training data DB71 in the auxiliary storage device 23 (step S574). Thereafter, the control unit 21 ends the processing. Through the above processing, a medical instrument learned model 611 is generated that accepts the catheter image 51 and outputs the first position information.

図12のプログラムの実行に先立ち、RNN等の時系列的な入力を受け付けるモデルが準備されていても良い。RNNは、たとえば、LSTMである。ステップS572において制御部21は、モデルの入力層に時系列的に撮影された複数のRT形式カテーテル画像518が入力された場合に、出力層から時系列的に最後のRT形式カテーテル画像518に関連づけられた位置情報に対応する画素の位置が出力されるように、モデルのパラメータを調整する。 Prior to executing the program of FIG. 12, a model that accepts time-series input, such as an RNN, may be prepared. The RNN is, for example, an LSTM. In step S572, the control unit 21 adjusts the parameters of the model so that when multiple RT-format catheter images 518 taken in time series are input to the input layer of the model, the output layer outputs the position of the pixel corresponding to the position information associated with the last RT-format catheter image 518 in time series.

図13は、医療器具位置訓練データDB71にデータを追加するプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図13のプログラムは、医療器具学習済モデル611を作成した後に、医療器具位置訓練データDB71に訓練データを追加するプログラムである。追加された訓練データは、医療器具学習済モデル611の追加学習に使用される。 Figure 13 is a flowchart explaining the processing flow of a program that adds data to the medical instrument position training data DB 71. The program in Figure 13 is a program that adds training data to the medical instrument position training data DB 71 after creating a medical instrument trained model 611. The added training data is used for additional training of the medical instrument trained model 611.

図13のプログラムの実行に先立ち、まだ医療器具位置訓練データDB71の作成に使用されていない多数のカテーテル画像51が補助記憶装置23または外部の大容量記憶装置に記録されている。以下の説明では時系列的に撮影された複数のRT形式カテーテル画像518を含む動画データの形式でカテーテル画像51が補助記憶装置23に記録されている場合を例にして説明する。 Prior to execution of the program in Figure 13, a large number of catheter images 51 that have not yet been used to create the medical instrument position training data DB71 are recorded in the auxiliary storage device 23 or an external large-capacity storage device. The following explanation will be given using as an example a case in which the catheter images 51 are recorded in the auxiliary storage device 23 in the form of video data including multiple RT format catheter images 518 taken in chronological order.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を補助記憶装置23から取得する(ステップS701)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を医療器具学習済モデル611に入力して、第1位置情報を取得する(ステップS702)。 The control unit 21 acquires one frame of an RT format catheter image 518 from the auxiliary storage device 23 (step S701). The control unit 21 inputs the RT format catheter image 518 into the medical instrument trained model 611 to acquire the first position information (step S702).

制御部21は、RT形式カテーテル画像518を変換してXY形式カテーテル画像519を生成する(ステップS703)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518およびXY形式カテーテル画像519にそれぞれステップS702で取得した第1位置情報を示すマークを重畳させた状態で、図10を使用して説明した画面を表示装置31に表示する(ステップS704)。The control unit 21 converts the RT format catheter image 518 to generate an XY format catheter image 519 (step S703). The control unit 21 displays the screen described using Figure 10 on the display device 31 with a mark indicating the first position information acquired in step S702 superimposed on each of the RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 (step S704).

ラベラーは、自動的に表示されたマークの位置が不適切だと判断した場合、一回のクリック操作等を行なって医療器具の正しい位置を入力する。すなわちラベラーは、自動的に表示されたマークに対する訂正指示を入力する。 If the labeler determines that the position of the automatically displayed mark is inappropriate, they can input the correct position of the medical device by performing a single click operation. In other words, the labeler inputs correction instructions for the automatically displayed mark.

制御部21は、所定の時間内にラベラーによる入力装置32を介した入力操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS705)。所定の時間は、ラベラーが適宜設定できることが望ましい。入力操作は、具体的にはRT形式カテーテル画像518またはXY形式カテーテル画像519に対するクリック操作またはタップ操作等である。The control unit 21 determines whether an input operation by the labeler via the input device 32 has been received within a predetermined time (step S705). It is desirable that the predetermined time be set appropriately by the labeler. Specifically, the input operation is a click operation or a tap operation on the RT format catheter image 518 or the XY format catheter image 519.

入力操作を受け付けたと判定した場合(ステップS705でYES)、制御部21は、入力操作を受け付けた位置に、小丸等のマークを表示する(ステップS706)。ステップS706で表示するマークは、ステップS702で取得した位置情報を示すマークとは異なる色、または異なる形状等であることが望ましい。なお、制御部21は、ステップS702で取得した位置情報を示すマークを消去してもよい。 If it is determined that an input operation has been received (YES in step S705), the control unit 21 displays a mark such as a small circle at the position where the input operation was received (step S706). It is desirable that the mark displayed in step S706 be a different color or shape from the mark indicating the location information obtained in step S702. Note that the control unit 21 may also erase the mark indicating the location information obtained in step S702.

制御部21は、ステップS705で入力操作を受け付けた画像がRT形式カテーテル画像518であるか否かを判定する(ステップS707)。RT形式カテーテル画像518であると判定した場合(ステップS707でYES)、制御部21はXY形式カテーテル画像519の対応する位置にもマークを表示する(ステップS708)。RT形式カテーテル画像518ではないと判定した場合(ステップS707でNO)、制御部21はRT形式カテーテル画像518の対応する位置にもマークを表示する(ステップS709)。 The control unit 21 determines whether the image for which the input operation was accepted in step S705 is an RT-format catheter image 518 (step S707). If it is determined that the image is an RT-format catheter image 518 (YES in step S707), the control unit 21 also displays a mark at the corresponding position on the XY-format catheter image 519 (step S708). If it is determined that the image is not an RT-format catheter image 518 (NO in step S707), the control unit 21 also displays a mark at the corresponding position on the RT-format catheter image 518 (step S709).

制御部21は、医療器具位置訓練データDB71に新規レコードを作成する。制御部21は、カテーテル画像51とラベラーが入力した位置情報とを関連づけた訂正データを、医療器具位置訓練データDB71に記録する(ステップS710)。 The control unit 21 creates a new record in the medical instrument position training data DB 71. The control unit 21 records the correction data that associates the catheter image 51 with the position information input by the labeler in the medical instrument position training data DB 71 (step S710).

入力操作を受け付けていないと判定した場合(ステップS705でNO)、制御部21は医療器具位置訓練データDB71に新規レコードを作成する。制御部21は、カテーテル画像51とステップS532で取得した第1位置情報とを関連づけた非訂正データを医療器具位置訓練データDB71に記録する(ステップS711)。 If it is determined that no input operation has been received (NO in step S705), the control unit 21 creates a new record in the medical instrument position training data DB 71. The control unit 21 records uncorrected data associating the catheter image 51 with the first position information acquired in step S532 in the medical instrument position training data DB 71 (step S711).

ステップS710またはステップS711の終了後、制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS712)。たとえば、補助記憶装置23に記録されたカテーテル画像51の処理を終了した場合、制御部21は処理を終了すると判定する。終了すると判定した場合(ステップS712でYES)、制御部21は処理を終了する。After step S710 or step S711 is completed, the control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S712). For example, when the processing of the catheter image 51 recorded in the auxiliary storage device 23 is completed, the control unit 21 determines that the processing is to be terminated. When it is determined that the processing is to be terminated (YES in step S712), the control unit 21 terminates the processing.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS712でNO)、制御部21はステップS701に戻る。制御部21はステップS701で次のRT形式カテーテル画像518を取得し、ステップS702以下の処理を実行する。ステップS701からステップS712のループにより、制御部21は、補助記憶装置23に記録された多数のRT形式カテーテル画像518に基づく訓練データを、医療器具位置訓練データDB71に追加する。 If it is determined that the processing should not be terminated (NO in step S712), the control unit 21 returns to step S701. In step S701, the control unit 21 acquires the next RT format catheter image 518 and executes the processing from step S702 onwards. By looping from step S701 to step S712, the control unit 21 adds training data based on the numerous RT format catheter images 518 recorded in the auxiliary storage device 23 to the medical instrument position training data DB 71.

なお、制御部21は図10を使用して説明した画面にたとえば医療器具学習済モデル611による出力を承認する「OKボタン」を表示してもよい。「OKボタン」の選択を受け付けた場合、制御部21はステップS705で「NO」である旨の指示を受け付けたと判定して、ステップS711を実行する。 The control unit 21 may display, for example, an "OK button" on the screen described using Figure 10 to approve the output by the medical instrument trained model 611. If the selection of the "OK button" is received, the control unit 21 determines in step S705 that an instruction of "NO" has been received, and executes step S711.

本実施の形態によると、ラベラーは一回のクリック操作または一回のタップ操作等の一回の操作のみでカテーテル画像51に描出された1本の医療器具をマーキングできる。制御部21は、いわゆるダブルクリック操作またはダブルタップ操作により1本の医療器具をマーキングする操作を受け付けてもよい。医療器具の境界線をマーキングする場合に比べて、マーキング作業を大幅に省力化できるため、ラベラーの負担を軽減できる。本実施の形態によると、短い時間で多くの訓練データを作成できる。 According to this embodiment, the labeler can mark a single medical instrument depicted in the catheter image 51 with just one operation, such as a single click or tap. The control unit 21 may also accept an operation to mark a single medical instrument by a so-called double-click or double-tap operation. This significantly reduces the labor required for marking compared to marking the boundary line of a medical instrument, thereby reducing the burden on the labeler. According to this embodiment, a large amount of training data can be created in a short amount of time.

本実施の形態によると、カテーテル画像51に複数の医療器具が描出される場合、ラベラーはそれぞれの医療器具を1回のクリック操作等でマーキングできる。 According to this embodiment, when multiple medical instruments are depicted in the catheter image 51, the labeler can mark each medical instrument with a single click operation, etc.

なお、制御部21は図10を使用して説明した画面にたとえば「OKボタン」を表示し、「OKボタン」の選択を受け付けた場合にステップS679を実行してもよい。 In addition, the control unit 21 may display, for example, an "OK button" on the screen described using Figure 10, and execute step S679 when it receives selection of the "OK button."

本実施の形態によると、医療器具学習済モデル611を使用して取得した位置情報をカテーテル画像51に重畳表示することにより、ラベラーの負担を軽減しながら、追加の訓練データを速やかに作成できる。 In this embodiment, by superimposing the position information obtained using the medical instrument trained model 611 on the catheter image 51, additional training data can be quickly created while reducing the burden on the labeler.

[変形例2-1]
医療器具位置訓練データDB71は、医療器具の種類を記録するフィールドを有してもよい。そのようにする場合、図10を使用して説明した画面において、制御部21は「ブロッケンブロー針」、「ガイドワイヤ」、「バルーンカテーテル」等、医療器具の種類の入力を受け付ける。
[Modification 2-1]
The medical instrument position training data DB 71 may have a field for recording the type of medical instrument. In this case, the control unit 21 accepts input of the type of medical instrument, such as "Brockenbrough needle,""guidewire," or "balloon catheter," on the screen described with reference to FIG. 10 .

このようにして作成した医療器具位置訓練データDB71を用いて機械学習を行なうことにより、医療器具の位置に加えて医療器具の種類を出力する医療器具学習済モデル611が生成される。 By performing machine learning using the medical instrument position training data DB71 created in this way, a medical instrument trained model 611 is generated that outputs the type of medical instrument in addition to the position of the medical instrument.

[実施の形態3]
本実施の形態は、2個の学習済モデルを使用して、カテーテル画像51から医療器具の位置に関する第2位置情報を取得するカテーテルシステム10に関する。実施の形態2と共通する部分については、説明を省略する。
[Third embodiment]
This embodiment relates to a catheter system 10 that uses two trained models to acquire second position information regarding the position of a medical instrument from a catheter image 51. Description of parts common to the second embodiment will be omitted.

図14は、医療器具の描出を説明する説明図である。図14においては、RT形式カテーテル画像518およびXY形式カテーテル画像519に描出される医療器具を強調して示す。 Figure 14 is an explanatory diagram illustrating the depiction of medical instruments. In Figure 14, the medical instruments depicted in the RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 are highlighted.

一般的に、医療器具は生体組織に比べて超音波を強く反射する。センサ42から放射された超音波は医療器具よりも遠方には到達しにくい。そのため医療器具は、画像取得用カテーテル40に近い側を示す高エコー領域と、その後方に続く低エコー領域とにより描出される。医療器具の後方に続く低エコー領域を音響陰影と記載する。図14においては、音響陰影の部分を縦線のハッチングで示す。 Generally, medical devices reflect ultrasound more strongly than biological tissue. Ultrasound emitted from the sensor 42 has difficulty reaching farther than the medical device. Therefore, the medical device is depicted by a hyperechoic region indicating the side closer to the imaging catheter 40 and a hypoechoic region following behind it. The hypoechoic region following behind the medical device is referred to as an acoustic shadow. In Figure 14, the acoustic shadow is indicated by vertical hatching.

RT形式カテーテル画像518においては、音響陰影は水平方向の直線状に描出される。XY形式カテーテル画像519においては、音響陰影は扇形に描出される。いずれの場合も、音響陰影よりも画像取得用カテーテル40に近い部位に高輝度領域が描出される。なお、高輝度領域は走査線方向に沿って規則的に繰り返す、いわゆる多重エコーの態様で描出される場合もある。 In the RT catheter image 518, the acoustic shadow is depicted as a horizontal line. In the XY catheter image 519, the acoustic shadow is depicted as a fan shape. In either case, a high-brightness area is depicted in a region closer to the image acquisition catheter 40 than the acoustic shadow. Note that the high-brightness area may also be depicted in the form of a so-called multiple echo, which repeats regularly along the scan line direction.

RT形式カテーテル画像518の走査角度方向、すなわち図14における横方向の特徴に基づいて、医療器具が描出されている走査角度を判定できる。 Based on the scan angle direction of the RT catheter image 518, i.e., the lateral characteristics in Figure 14, the scan angle at which the medical device is depicted can be determined.

図15は、角度学習済モデル612の構成を説明する説明図である。角度学習済モデル612は、カテーテル画像51を受け付けて医療器具が描出されている走査角度に関する走査角度情報を出力するモデルである。 Figure 15 is an explanatory diagram explaining the configuration of the angle-trained model 612. The angle-trained model 612 is a model that accepts a catheter image 51 and outputs scanning angle information regarding the scanning angle at which the medical instrument is depicted.

図15においては、RT形式カテーテル画像518を受け付けて、それぞれの走査角度、すなわちRT形式カテーテル画像518の縦方向において、医療器具が描出されている確率を示す走査角度情報を出力する角度学習済モデル612を模式的に示す。なお、医療器具は複数の走査角度にわたって描出されるため、走査角度情報の出力される確率の合計は100%を超える。角度学習済モデル612は医療器具が描出されている確率が高い角度を抽出して出力してもよい。 Figure 15 shows a schematic diagram of an angle-trained model 612 that accepts an RT-format catheter image 518 and outputs scanning angle information indicating the probability that a medical instrument is depicted at each scanning angle, i.e., the vertical direction of the RT-format catheter image 518. Because medical instruments are depicted across multiple scanning angles, the total probability of outputting scanning angle information exceeds 100%. The angle-trained model 612 may extract and output angles at which the medical instrument is highly likely to be depicted.

角度学習済モデル612は、機械学習により生成される。図9を使用して説明した医療器具位置訓練データDB71の位置情報フィールドから、位置情報のうちの走査角度を抽出することにより、角度学習済モデル612を生成する訓練データに使用できる。 The angle-trained model 612 is generated by machine learning. By extracting the scanning angle from the position information field of the medical instrument position training data DB71 described using Figure 9, it can be used as training data for generating the angle-trained model 612.

図12のフローチャートを使用して、角度学習済モデル612を生成する処理の概要を説明する。図12のプログラムの実行に先立ち、たとえば畳込層、プーリング層および全結合層を組み合わせたCNN等の未学習のモデルが準備されている。図12のプログラムにより、準備されたモデルの各パラメータが調整されて、機械学習が行なわれる。 The flowchart in Figure 12 will be used to provide an overview of the process for generating the angle-trained model 612. Prior to executing the program in Figure 12, an untrained model, such as a CNN that combines convolutional layers, pooling layers, and fully connected layers, is prepared. The program in Figure 12 adjusts each parameter of the prepared model and performs machine learning.

制御部21は、医療器具位置訓練データDB71から1エポックの訓練に使用する訓練レコードを取得する(ステップS571)。前述のとおり、医療器具位置訓練データDB71に記録された訓練レコードは、RT形式カテーテル画像518と、RT形式カテーテル画像518に描出されている医療器具の位置を示す座標との組み合わせである。 The control unit 21 obtains a training record to be used for training one epoch from the medical instrument position training data DB 71 (step S571). As described above, the training record recorded in the medical instrument position training data DB 71 is a combination of an RT format catheter image 518 and coordinates indicating the position of the medical instrument depicted in the RT format catheter image 518.

制御部21は、モデルの入力層にRT形式カテーテル画像518が入力された場合に、出力層から位置情報に対応する走査角度が出力されるように、モデルのパラメータを調整する(ステップS572)。訓練レコードの取得、およびモデルのパラメータ調整においては、プログラムは、ユーザによる修正の受付、判断の根拠の提示、追加学習等を制御部21に実行させる機能を適宜有していても良い。 The control unit 21 adjusts the model parameters so that when an RT format catheter image 518 is input to the model's input layer, a scanning angle corresponding to the position information is output from the output layer (step S572). When obtaining training records and adjusting the model's parameters, the program may appropriately have functions that cause the control unit 21 to accept user corrections, present the basis for judgment, perform additional learning, etc.

制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS573)。たとえば、制御部21は所定のエポック数の学習を終了した場合に、処理を終了すると判定する。制御部21は、医療器具位置訓練データDB71からテストデータを取得して機械学習中のモデルに入力し、所定の精度の出力が得られた場合に処理を終了すると判定してもよい。The control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S573). For example, the control unit 21 determines to terminate the processing when learning for a predetermined number of epochs has been completed. The control unit 21 may obtain test data from the medical instrument position training data DB71, input it into the model under machine learning, and determine to terminate the processing when an output of a predetermined accuracy is obtained.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS573でNO)、制御部21はステップS571に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS573でYES)、制御部21は学習済の医療器具位置訓練データDB71のパラメータを補助記憶装置23に記録する(ステップS574)。その後、制御部21は処理を終了する。以上の処理により、カテーテル画像51を受け付けて走査角度に関する情報を出力する角度学習済モデル612が生成される。 If it is determined not to end the processing (NO in step S573), the control unit 21 returns to step S571. If it is determined to end the processing (YES in step S573), the control unit 21 records the learned parameters of the medical instrument position training data DB71 in the auxiliary storage device 23 (step S574). Thereafter, the control unit 21 ends the processing. Through the above processing, an angle-learned model 612 is generated that accepts the catheter image 51 and outputs information related to the scanning angle.

図12のプログラムの実行に先立ち、RNN等の時系列的な入力を受け付けるモデルが準備されていても良い。RNNは、たとえば、LSTMである。ステップS572において制御部21は、モデルの入力層に時系列的に撮影された複数のRT形式カテーテル画像518が入力された場合に、出力層から時系列的に最後のRT形式カテーテル画像518に関連づけられた走査角度に関する情報が出力されるように、モデルのパラメータを調整する。 Prior to executing the program of FIG. 12, a model that accepts time-series input, such as an RNN, may be prepared. The RNN is, for example, an LSTM. In step S572, the control unit 21 adjusts the parameters of the model so that when multiple RT format catheter images 518 taken in time series are input to the input layer of the model, information regarding the scanning angle associated with the last RT format catheter image 518 in time series is output from the output layer.

角度学習済モデル612を使用する代わりに、制御部21はパターンマッチングにより医療器具が描出されている走査角度を判定してもよい。 Instead of using the angle learned model 612, the control unit 21 may determine the scanning angle at which the medical instrument is depicted by pattern matching.

図16は、位置情報モデル619を説明する説明図である。位置情報モデル619は、RT形式カテーテル画像518を受け付けて、描出されている医療器具の位置を示す第2位置情報を出力するモデルである。位置情報モデル619は、医療器具学習済モデル611、角度学習済モデル612および位置情報合成部615を含む。 Figure 16 is an explanatory diagram explaining the position information model 619. The position information model 619 is a model that accepts an RT format catheter image 518 and outputs second position information indicating the position of the depicted medical instrument. The position information model 619 includes a medical instrument trained model 611, an angle trained model 612, and a position information synthesis unit 615.

医療器具学習済モデル611と角度学習済モデル612との双方に、同一のRT形式カテーテル画像518が入力される。医療器具学習済モデル611から、第1位置情報が出力される。図6を使用して説明したように、第1位置情報は、RT形式カテーテル画像518上の各部位において医療器具が描出されている確率である。以下の説明では、画像取得用カテーテル40の中心からの距離がr、走査角度がθである位置において医療器具が描出されている確率をP1(r,θ)で示す。The same RT-format catheter image 518 is input to both the medical instrument trained model 611 and the angle trained model 612. First position information is output from the medical instrument trained model 611. As explained using Figure 6, the first position information is the probability that a medical instrument is depicted at each location on the RT-format catheter image 518. In the following explanation, the probability that a medical instrument is depicted at a position where the distance from the center of the image acquisition catheter 40 is r and the scanning angle is θ is denoted by P1(r, θ).

角度学習済モデル612から、走査角度情報が出力される。走査角度情報は、それぞれの走査角度において医療器具が描出されている確率である。以下の説明では、走査角度θの方向に医療器具が描出されている確率をPt(θ)で示す。 Scanning angle information is output from the angle-trained model 612. The scanning angle information is the probability that a medical instrument is visualized at each scanning angle. In the following explanation, the probability that a medical instrument is visualized in the direction of scanning angle θ is represented as Pt(θ).

第1位置情報と、走査角度情報とが位置情報合成部615で合成されて、第2位置情報が生成される。第2位置情報は、第1位置情報と同様に、RT形式カテーテル画像518上の各部位において医療器具が描出されている確率である。位置情報合成部615の入力端は、第1位置情報取得部の機能および走査角度情報取得部の機能を果たす。 The first position information and the scanning angle information are combined in the position information combination unit 615 to generate second position information. Like the first position information, the second position information is the probability that a medical instrument is depicted at each location on the RT format catheter image 518. The input terminal of the position information combination unit 615 performs the functions of a first position information acquisition unit and a scanning angle information acquisition unit.

なお、医療器具はある程度の広がりをもってRT形式カテーテル画像518に描出されるため、P1の総和およびPtの総和は、いずれも1よりも大きい場合がある。画像取得用カテーテル40の中心からの距離がr、走査角度がθである位置における第2位置情報P2(r,θ)は、たとえば(1-1)式により算出される。
P2(r,θ)=P1(r,θ)+kPt(θ) ‥‥‥ (1-1)
kは、第1位置情報と走査角度情報との間の重みづけに関する係数である。
Since the medical instrument is depicted with a certain degree of spread in the RT catheter image 518, the sum of P1 and the sum of Pt may both be greater than 1. The second position information P2(r, θ) at a position where the distance from the center of the image acquisition catheter 40 is r and the scanning angle is θ is calculated, for example, by equation (1-1).
P2 (r, θ) = P1 (r, θ) + kPt (θ) (1-1)
k is a coefficient relating to the weighting between the first position information and the scanning angle information.

第2位置情報P2(r,θ)は、(1-2)式により算出されてもよい。
P2(r,θ)=P1(r,θ)×Pt(θ) ‥‥‥ (1-2)
The second position information P2(r, θ) may be calculated by equation (1-2).
P2 (r, θ) = P1 (r, θ) × Pt (θ) (1-2)

第2位置情報P2(r,θ)は、(1-3)式により算出されてもよい。(1-3)式は、第1位置情報と、走査角度情報との平均値を算出する式である。
P2(r,θ)=(P1(r,θ)+Pt(θ))/2 ‥‥‥ (1-3)
The second position information P2(r, θ) may be calculated by equation (1-3), which is an equation for calculating the average value of the first position information and the scanning angle information.
P2 (r, θ) = (P1 (r, θ) + Pt (θ)) / 2 (1-3)

なお、(1-1)式から(1-3)式における第2位置情報P2(r,θ)は、いずれも確率ではなく医療器具が描出されている可能性の大小を相対的に示す数値である。第1位置情報と走査角度情報とを合成することにより、走査角度方向に関する精度が向上する。なお、第2位置情報は、P2(r,θ)の値が最も大きい位置に関する情報であってもよい。第2位置情報は、(1-1)式から(1-3)式までに例示した式以外の関数により定められてもよい。 Note that the second position information P2(r, θ) in equations (1-1) to (1-3) is not a probability, but a numerical value that indicates the relative likelihood that a medical instrument has been depicted. Combining the first position information and the scanning angle information improves the accuracy of the scanning angle direction. Note that the second position information may be information regarding the position where the value of P2(r, θ) is largest. The second position information may be determined by a function other than the formulas exemplified in equations (1-1) to (1-3).

第2位置情報は、図4を使用して説明したステップS502において取得される医療器具の位置情報の例示である。医療器具学習済モデル611、角度学習済モデル612および位置情報合成部615は、連携して図4を使用して説明したステップS502を実現する。位置情報合成部615の出力端は、第1位置情報と走査角度情報に基づいて第2位置情報を出力する第2位置情報出力部の機能を果たす。 The second position information is an example of the position information of the medical instrument obtained in step S502 described using Figure 4. The medical instrument trained model 611, the angle trained model 612, and the position information synthesis unit 615 work together to realize step S502 described using Figure 4. The output terminal of the position information synthesis unit 615 functions as a second position information output unit that outputs second position information based on the first position information and scanning angle information.

図17は、実施の形態3のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図17を使用して説明するフローチャートは、図4を使用して説明したステップS502の処理の詳細を示す。 Figure 17 is a flowchart explaining the processing flow of the program in embodiment 3. The flowchart explained using Figure 17 shows details of the processing of step S502 explained using Figure 4.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を取得する(ステップS541)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を医療器具学習済モデル611に入力して、第1位置情報を取得する(ステップS542)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を角度学習済モデル612に入力して、走査角度情報を取得する(ステップS543)。 The control unit 21 acquires one frame of an RT-format catheter image 518 (step S541). The control unit 21 inputs the RT-format catheter image 518 into the medical instrument trained model 611 to acquire first position information (step S542). The control unit 21 inputs the RT-format catheter image 518 into the angle trained model 612 to acquire scanning angle information (step S543).

制御部21は、たとえば(1-1)式または(1-2)式に基づいて、第2位置情報を算出する(ステップS544)。その後、制御部21は処理を終了する。以後、制御部21はステップS544で算出した第2位置情報を、ステップS502における位置情報に使用する。 The control unit 21 calculates the second position information, for example, based on equation (1-1) or equation (1-2) (step S544). The control unit 21 then terminates the processing. Thereafter, the control unit 21 uses the second position information calculated in step S544 as the position information in step S502.

本実施の形態によると、カテーテル画像51に描出されている医療器具の位置情報を精度良く算出するカテーテルシステム10を提供できる。 According to this embodiment, a catheter system 10 can be provided that accurately calculates the position information of a medical instrument depicted in a catheter image 51.

[実施の形態4]
本実施の形態は、図7を使用して説明した分類モデル62の具体例に関する。図18は、分類モデル62の構成を説明する説明図である。分類モデル62は、第1分類学習済モデル621および分類データ変換部629を含む。
[Fourth embodiment]
This embodiment relates to a specific example of the classification model 62 described using Fig. 7. Fig. 18 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the classification model 62. The classification model 62 includes a first classification trained model 621 and a classification data conversion unit 629.

第1分類学習済モデル621は、RT形式カテーテル画像518を受け付けて、RT形式カテーテル画像518を構成する各部分について、「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」に分類した第1分類データ521を出力する。第1分類学習済モデル621は、さらにそれぞれの部分について分類結果の信頼度、すなわち分類結果が正しい確率を出力する。第1分類学習済モデル621の出力層は、第1分類データ521を出力する第1分類データ出力部の機能を果たす。 The first classification trained model 621 accepts the RT-format catheter image 518 and outputs first classified data 521 in which each part constituting the RT-format catheter image 518 is classified into a "biological tissue region," a "non-biological tissue region," and a "medical instrument region." The first classification trained model 621 further outputs the reliability of the classification result for each part, i.e., the probability that the classification result is correct. The output layer of the first classification trained model 621 functions as a first classified data output unit that outputs the first classified data 521.

図18の右上の図は、第1分類データ521をRT形式で模式的に示す。太い右下がりのハッチングは心房壁および心室壁等の生体組織領域を示す。黒塗りは、ブロッケンブロー針等の医療器具が描出された、医療器具領域を示す。格子状のハッチングは、医療器具領域でも生体組織領域でもない、非生体組織領域を示す。 The diagram in the upper right of Figure 18 shows a schematic representation of the first classification data 521 in RT format. Thick, downward-sloping hatching indicates biological tissue regions such as the atrial and ventricular walls. Black areas indicate medical device regions in which medical devices such as the Brockenbrough needle are depicted. Checkered hatching indicates non-biological tissue regions that are neither medical device regions nor biological tissue regions.

第1分類データ521は、分類データ変換部629により分類データ52に変換される。図18の右下の図は、RT形式分類データ528を模式的に示す。非生体組織領域は、第1内腔領域、第2内腔領域および非内腔領域の3種類に分類されている。図5Cと同様に、細い左下がりのハッチングは第1内腔領域を示す。細い右下がりのハッチングは第2内腔領域を示す。太い左下がりのハッチングは非内腔領域を示す。 The first classification data 521 is converted into classification data 52 by the classification data conversion unit 629. The diagram at the bottom right of Figure 18 schematically shows RT format classification data 528. Non-biological tissue regions are classified into three types: first lumen region, second lumen region, and non-lumen region. As in Figure 5C, thin hatching slanting downward to the left indicates the first lumen region. Thin hatching slanting downward to the right indicates the second lumen region. Thick hatching slanting downward to the left indicates the non-lumen region.

分類データ変換部629が行なう処理の概要を説明する。非生体組織領域のうち、画像取得用カテーテル40に接する領域、すなわち第1分類データ521において一番右側の領域は、第1内腔領域に分類される。非生体組織領域のうち、生体組織領域で囲まれている領域は、第2内腔領域に分類される。なお、第2内腔領域の分類は、RT形式カテーテル画像518の上端と下端とを接続して、円筒形状にした状態で判定することが望ましい。非生体組織領域のうち第1内腔領域でも第2内腔領域でもない領域は、非内腔領域に分類される。 An overview of the processing performed by the classification data conversion unit 629 will be explained. Of the non-biological tissue regions, the region in contact with the image acquisition catheter 40, i.e., the rightmost region in the first classification data 521, is classified as the first lumen region. Of the non-biological tissue regions, the region surrounded by biological tissue regions is classified as the second lumen region. Note that the classification of the second lumen region is preferably determined after connecting the upper and lower ends of the RT format catheter image 518 to form a cylindrical shape. Of the non-biological tissue regions, regions that are neither the first lumen region nor the second lumen region are classified as non-lumen regions.

図19は、第1訓練データを説明する説明図である。第1訓練データは、機械学習により第1分類学習済モデル621を生成する際に用いられる。以下の説明では、図3を使用して説明した情報処理装置20を使用して第1訓練データを作成する場合を例にして説明する。第1訓練データは、情報処理装置20とは別のコンピュータ等を用いて作成されてもよい。 Figure 19 is an explanatory diagram explaining the first training data. The first training data is used when generating the first classification trained model 621 through machine learning. The following explanation will be given using an example in which the first training data is created using the information processing device 20 described using Figure 3. The first training data may also be created using a computer or the like other than the information processing device 20.

制御部21は、RT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519の2種類のカテーテル画像51を表示装置31に表示する。ラベラーは、表示されたカテーテル画像51を観察して、「第1内腔領域と生体組織領域との境界線」、「第2内腔領域と生体組織領域との境界線」、「非内腔領域と生体組織領域との境界線」および「医療器具領域の外形線」の4種類の境界線データをマーキングする。 The control unit 21 displays two types of catheter images 51, an RT format catheter image 518 and an XY format catheter image 519, on the display device 31. The labeler observes the displayed catheter image 51 and marks four types of boundary data: the "boundary line between the first lumen region and the biological tissue region," the "boundary line between the second lumen region and the biological tissue region," the "boundary line between the non-lumen region and the biological tissue region," and the "outline of the medical device region."

なお、ラベラーはRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519のどちらのカテーテル画像51にマーキングを行なってもよい。制御部21は、他方のカテーテル画像51の対応する位置に、マーキングに対応する境界線を表示する。以上により、ラベラーはRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519との双方を確認して、適切なマーキングを行なえる。 The labeler may mark either the RT format catheter image 518 or the XY format catheter image 519. The control unit 21 displays a boundary line corresponding to the marking at the corresponding position on the other catheter image 51. As a result, the labeler can check both the RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 and make appropriate markings.

ラベラーは、マーキングした4種類の境界線データで区切られたそれぞれの領域が、「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」のいずれであるかを入力する。なお、制御部21が領域を自動判定し、必要に応じてラベラーが修正指示を行なってもよい。以上の処理により、カテーテル画像51の各領域が「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」のいずれに分類されるかを明示した第1分類データ521が作成される。 The labeler inputs whether each area separated by the four types of boundary data that have been marked is a "living tissue area," a "non-living tissue area," or a "medical instrument area." The control unit 21 may automatically determine the area, and the labeler may provide correction instructions as necessary. Through the above processing, first classification data 521 is created, which clearly indicates whether each area of the catheter image 51 is classified as a "living tissue area," a "non-living tissue area," or a "medical instrument area."

第1分類データ521について、具体例を挙げて説明する。「生体組織領域」に分類された画素には「生体組織領域ラベル」が、「第1内腔領域」に分類された画素には「第1内腔領域ラベル」が、「第2内腔領域」に分類された画素には「第2内腔領域ラベル」が、「非内腔領域」に分類された画素には「非内腔領域ラベルが、「医療器具領域」に分類された画素には「医療器具領域ラベル」が、「非生体組織領域」に分類された画素には「非生体組織領域ラベル」それぞれ記録される。各ラベルは、たとえば整数で示される。第1分類データ521は、画素の位置とラベルとを関連づけたラベルデータの例示である。 The first classification data 521 will be explained using specific examples. Pixels classified as "biological tissue region" are recorded with a "biological tissue region label," pixels classified as "first lumen region" with a "first lumen region label," pixels classified as "second lumen region" with a "second lumen region label," pixels classified as "non-lumen region" with a "non-lumen region label," pixels classified as "medical instrument region" with a "medical instrument region label," and pixels classified as "non-biological tissue region" with a "non-biological tissue region label." Each label is represented, for example, by an integer. The first classification data 521 is an example of label data that associates pixel positions with labels.

制御部21は、カテーテル画像51と第1分類データ521とを関連づけて記録する。以上の処理を繰り返して多数組のデータを記録することにより、第1訓練データDBが作成される。以下の説明では第1訓練データDBにRT形式カテーテル画像518と、RT形式の第1分類データ521とを関連づけて記録した第1訓練データDBを例にして説明する。 The control unit 21 associates and records the catheter image 51 and the first classification data 521. By repeating the above process and recording multiple sets of data, a first training data DB is created. The following explanation uses as an example a first training data DB in which an RT format catheter image 518 and an RT format first classification data 521 are associated and recorded.

なお、制御部21はXY形式カテーテル画像519に基づいてXY形式分類データ529を生成してもよい。制御部21は、XY形式分類データ529に基づいてRT形式分類データ528を生成してもよい。 In addition, the control unit 21 may generate XY format classification data 529 based on the XY format catheter image 519. The control unit 21 may generate RT format classification data 528 based on the XY format classification data 529.

図12のフローチャートを使用して、第1分類学習済モデル621を生成する処理の概要を説明する。図12のプログラムの実行に先立ち、たとえばセマンテックセグメンテーションを実現するU-Net構造等の未学習のモデルが準備されている。 Using the flowchart in Figure 12, we will explain an overview of the process of generating the first classification trained model 621. Prior to executing the program in Figure 12, an untrained model, such as a U-Net structure that realizes semantic segmentation, is prepared.

U-Net構造は、多層のエンコーダ層と、その後ろに接続された多層のデコーダ層とを含む。それぞれのエンコーダ層は、プーリング層と畳込層とを含む。セマンテックセグメンテーションにより、入力された画像を構成するそれぞれの画素に対してラベルが付与される。なお、未学習のモデルは、Mask R-CNNモデル、その他任意の画像のセグメンテーションを実現するモデルであってもよい。 The U-Net structure includes multiple encoder layers followed by multiple decoder layers. Each encoder layer includes a pooling layer and a convolutional layer. Semantic segmentation assigns a label to each pixel that makes up the input image. The untrained model may be a Mask R-CNN model or any other model that achieves image segmentation.

制御部21は、第1訓練データDBから1エポックの訓練に使用する訓練レコードを取得する(ステップS571)。制御部21は、モデルの入力層にRT形式カテーテル画像518が入力された場合に、出力層からRT形式の第1分類データ521が出力されるように、モデルのパラメータを調整する(ステップS572)。訓練レコードの取得、およびモデルのパラメータ調整においては、プログラムは、ユーザによる修正の受付、判断の根拠の提示、追加学習等を制御部21に実行させる機能を適宜有していても良い。The control unit 21 acquires training records to be used for one epoch of training from the first training data DB (step S571). The control unit 21 adjusts the model parameters so that when an RT format catheter image 518 is input to the model's input layer, first classification data 521 in RT format is output from the output layer (step S572). When acquiring training records and adjusting the model parameters, the program may appropriately have functions to cause the control unit 21 to accept user corrections, present the basis for judgment, perform additional learning, etc.

制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS573)。たとえば、制御部21は所定のエポック数の学習を終了した場合に、処理を終了すると判定する。制御部21は、第1訓練データDBからテストデータを取得して機械学習中のモデルに入力し、所定の精度の出力が得られた場合に処理を終了すると判定してもよい。 The control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S573). For example, the control unit 21 determines to terminate the processing when learning for a predetermined number of epochs has been completed. The control unit 21 may also obtain test data from the first training data DB, input it into the model under machine learning, and determine to terminate the processing when an output of a predetermined accuracy is obtained.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS573でNO)、制御部21はステップS571に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS573でYES)、制御部21は学習済の第1分類学習済モデル621のパラメータを補助記憶装置23に記録する(ステップS574)。その後、制御部21は処理を終了する。以上の処理により、カテーテル画像51を受け付けて第1分類データ521を出力する第1分類学習済モデル621が生成される。 If it is determined not to end the processing (NO in step S573), the control unit 21 returns to step S571. If it is determined to end the processing (YES in step S573), the control unit 21 records the parameters of the trained first classification trained model 621 in the auxiliary storage device 23 (step S574). Thereafter, the control unit 21 ends the processing. Through the above processing, a first classification trained model 621 is generated that accepts the catheter image 51 and outputs the first classification data 521.

図12のプログラムの実行に先立ち、時系列的な入力を受け付けるモデルが準備されていても良い。時系列的な入力を受け付けるモデルは、たとえば過去に入力されたRT形式カテーテル画像518に関する情報を保持するメモリ部を備える。時系列的な入力を受け付けるモデルは、過去に入力されたRT形式カテーテル画像518に対する出力を、次のRT形式カテーテル画像518と共に入力する再帰入力部を備えてもよい。 Prior to executing the program of FIG. 12, a model that accepts time-series input may be prepared. The model that accepts time-series input may, for example, include a memory unit that stores information about previously input RT format catheter images 518. The model that accepts time-series input may also include a recursive input unit that inputs the output for a previously input RT format catheter image 518 together with the next RT format catheter image 518.

時系列的に取得したカテーテル画像51を用いることにより、画像ノイズ等の影響を受けにくく、高精度に第1分類データ521を出力する第1分類学習済モデル621を実現できる。 By using catheter images 51 acquired in time series, a first classification trained model 621 can be realized that is less susceptible to the influence of image noise, etc., and outputs first classification data 521 with high accuracy.

第1分類学習済モデル621は、情報処理装置20とは別のコンピュータ等を用いて作成されてもよい。機械学習が完了した第1分類学習済モデル621がネットワークを介して補助記憶装置23に複写されてもよい。一つのハードウェアで学習させた第1分類学習済モデル621を、複数の情報処理装置20で使用できる。 The first classification trained model 621 may be created using a computer or the like other than the information processing device 20. The first classification trained model 621 after machine learning may be copied to the auxiliary storage device 23 via a network. The first classification trained model 621 trained on a single piece of hardware can be used by multiple information processing devices 20.

図20は、実施の形態4のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図20を使用して説明するフローチャートは、図7を使用して説明した分類モデル62が行なう処理の詳細を示す。 Figure 20 is a flowchart explaining the processing flow of the program of embodiment 4. The flowchart explained using Figure 20 shows details of the processing performed by the classification model 62 explained using Figure 7.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を取得する(ステップS551)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を第1分類学習済モデル621に入力して、第1分類データ521を取得する(ステップS552)。制御部21は、第1分類データ521から連続した1個の非生体組織領域を抽出する(ステップS553)。なお、非生体組織領域の抽出以降の処理は、RT形式カテーテル画像518の上端と下端とを接続して、円筒形状にした状態で行なわれることが望ましい。 The control unit 21 acquires one frame of the RT-format catheter image 518 (step S551). The control unit 21 inputs the RT-format catheter image 518 into the first classification trained model 621 to acquire the first classification data 521 (step S552). The control unit 21 extracts one continuous non-biological tissue region from the first classification data 521 (step S553). Note that it is desirable that processing subsequent to the extraction of the non-biological tissue region be performed with the upper and lower ends of the RT-format catheter image 518 connected to form a cylindrical shape.

制御部21は、ステップS552で抽出した非生体組織領域が、画像取得用カテーテル40に接する側、すなわちRT形式カテーテル画像518の左端に接する部分であるか否かを判定する(ステップS554)。画像取得用カテーテル40に接する側であると判定した場合(ステップS554でYES)、制御部21はステップS553で抽出した非生体組織領域は第1内腔領域であると判定する(ステップS555)。The control unit 21 determines whether the non-biological tissue region extracted in step S552 is on the side in contact with the image acquisition catheter 40, i.e., the portion in contact with the left edge of the RT-format catheter image 518 (step S554). If it is determined that the non-biological tissue region is on the side in contact with the image acquisition catheter 40 (YES in step S554), the control unit 21 determines that the non-biological tissue region extracted in step S553 is the first lumen region (step S555).

画像取得用カテーテル40に接する部分ではないと判定した場合(ステップS554でNO)、制御部21はステップS552で抽出した非生体組織領域が、生体組織領域に囲まれているか否かを判定する(ステップS556)。生体組織領域に囲まれていると判定した場合(ステップS556でYES)、制御部21はステップS553で抽出した非生体組織領域は第2内腔領域であると判定する(ステップS557)。ステップS555およびステップS557により、制御部21は内腔領域抽出部の機能を実現する。 If it is determined that the non-living tissue region extracted in step S552 is not in contact with the imaging catheter 40 (NO in step S554), the control unit 21 determines whether the non-living tissue region extracted in step S552 is surrounded by a living tissue region (step S556). If it is determined that the non-living tissue region is surrounded by a living tissue region (YES in step S556), the control unit 21 determines that the non-living tissue region extracted in step S553 is a second lumen region (step S557). Through steps S555 and S557, the control unit 21 realizes the function of the lumen region extraction unit.

生体組織領域に囲まれていないと判定した場合(ステップS556でNO)、制御部21はステップS553で抽出した非生体組織領域は非内腔領域であると判定する(ステップS558)。 If it is determined that the non-biological tissue region is not surrounded by a biological tissue region (NO in step S556), the control unit 21 determines that the non-biological tissue region extracted in step S553 is a non-luminal region (step S558).

ステップS555、ステップS557またはステップS558の終了後、制御部21はすべての非生体組織領域の処理を終了したか否かを判定する(ステップS559)。終了していないと判定した場合(ステップS559でNO)、制御部21はステップS553に戻る。終了したと判定した場合(ステップS559でYES)、制御部21は処理を終了する。After step S555, step S557, or step S558 is completed, the control unit 21 determines whether processing of all non-biological tissue regions has been completed (step S559). If it is determined that processing has not been completed (NO in step S559), the control unit 21 returns to step S553. If it is determined that processing has been completed (YES in step S559), the control unit 21 terminates processing.

制御部21は、ステップS553からステップS559までの処理により、分類データ変換部629の機能を実現する。 The control unit 21 realizes the function of the classification data conversion unit 629 by processing steps S553 to S559.

なお、第1分類学習済モデル621は、XY形式カテーテル画像519を生体組織領域と非生体組織領域と医療器具領域とに分類するモデルであってもよい。第1分類学習済モデル621はRT形式カテーテル画像518を生体組織領域と非生体組織領域とに分類するモデルであってもよい。そのようにする場合、ラベラーは医療器具領域に関するマーキングを行なわなくてもよい。 The first classification trained model 621 may be a model that classifies the XY-format catheter image 519 into a biological tissue region, a non-biological tissue region, and a medical instrument region. The first classification trained model 621 may be a model that classifies the RT-format catheter image 518 into a biological tissue region and a non-biological tissue region. In such a case, the labeler does not need to mark the medical instrument region.

本実施の形態によると、カテーテル画像51を生体組織領域と非生体組織領域と医療器具領域とに分類する第1分類学習済モデル621を生成できる。本実施の形態によると、生成した第1分類学習済モデル621を使用して、分類データ52を生成するカテーテルシステム10を提供できる。 According to this embodiment, a first classification trained model 621 can be generated that classifies a catheter image 51 into a biological tissue region, a non-biological tissue region, and a medical device region. According to this embodiment, a catheter system 10 can be provided that generates classification data 52 using the generated first classification trained model 621.

[変形例4-1]
ラベラーは、マーキングした4種類の境界線データで区切られたそれぞれの領域が、「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」「非内腔領域」および「医療器具領域」のいずれであるかを入力してもよい。このようにして作成された第1訓練データDBを用いて機械学習を行なうことにより、カテーテル画像51を「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類する第1分類学習済モデル621を生成できる。
[Modification 4-1]
The labeler may input whether each region separated by the four types of marked boundary data is a “biological tissue region,” a “first lumen region,” a “second lumen region,” a “non-lumen region,” or a “medical instrument region.” By performing machine learning using the first training data DB created in this way, it is possible to generate a first classification trained model 621 that classifies the catheter image 51 into a “biological tissue region,” a “first lumen region,” a “second lumen region,” a “non-lumen region,” and a “medical instrument region.”

以上により、分類データ変換部629を使用せずに、カテーテル画像51を「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類する分類モデル62を実現できる。 By doing this, a classification model 62 can be realized that classifies the catheter image 51 into "biological tissue region," "first lumen region," "second lumen region," "non-lumen region," and "medical device region" without using the classification data conversion unit 629.

[実施の形態5]
本実施の形態は、2個の分類学習済モデルからそれぞれ出力された分類データ52を合成する合成分類モデル626を用いるカテーテルシステム10に関する。実施の形態4と共通する部分については、説明を省略する。
Fifth Embodiment
This embodiment relates to a catheter system 10 that uses a composite classification model 626 that combines classification data 52 output from two classification trained models. Explanation of parts common to the fourth embodiment will be omitted.

図21は、実施の形態5の分類モデル62の構成を説明する説明図である。分類モデル62は、合成分類モデル626および分類データ変換部629を含む。合成分類モデル626は、第1分類学習済モデル621、第2分類学習済モデル622および分類データ合成部628を含む。第1分類学習済モデル621は、実施の形態4と同様であるため、説明を省略する。 Figure 21 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the classification model 62 in embodiment 5. The classification model 62 includes a composite classification model 626 and a classification data conversion unit 629. The composite classification model 626 includes a first classification trained model 621, a second classification trained model 622, and a classification data synthesis unit 628. The first classification trained model 621 is the same as in embodiment 4, so its description is omitted.

第2分類学習済モデル622は、RT形式カテーテル画像518を受け付けて、RT形式カテーテル画像518を構成する各部分について、「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」に分類した第2分類データ522を出力するモデルである。第2分類学習済モデル622は、さらにそれぞれの部分について分類結果の信頼度、すなわち分類結果が正しい確率を出力する。第2分類学習済モデル622の詳細については後述する。 The second classification trained model 622 is a model that accepts the RT-format catheter image 518 and outputs second classification data 522 in which each part constituting the RT-format catheter image 518 is classified into a "biological tissue region," a "non-biological tissue region," and a "medical instrument region." The second classification trained model 622 further outputs the reliability of the classification result for each part, i.e., the probability that the classification result is correct. Details of the second classification trained model 622 will be described later.

分類データ合成部628は、第1分類データ521と第2分類データ522とを合成して、合成分類データ526を生成する。すなわち、分類データ合成部628の入力端は、第1分類データ取得部および第2分類データ取得部の機能を実現する。分類データ合成部628の出力端は、合成分類データ出力部の機能を実現する。 The classification data synthesis unit 628 synthesizes the first classification data 521 and the second classification data 522 to generate synthesized classification data 526. That is, the input terminal of the classification data synthesis unit 628 realizes the functions of the first classification data acquisition unit and the second classification data acquisition unit. The output terminal of the classification data synthesis unit 628 realizes the function of the synthesized classification data output unit.

合成分類データ526の詳細については後述する。合成分類データ526は、分類データ変換部629により分類データ52に変換される。分類データ変換部629が行なう処理は、実施の形態4と同様であるため、説明を省略する。 Details of the combined classification data 526 will be described later. The combined classification data 526 is converted into classification data 52 by the classification data conversion unit 629. The processing performed by the classification data conversion unit 629 is the same as in embodiment 4, so explanation will be omitted.

図22は、第2訓練データを説明する説明図である。第2訓練データは、機械学習により第2分類学習済モデル622を生成する際に用いられる。以下の説明では、図3を使用して説明した情報処理装置20を使用して第2訓練データを作成する場合を例にして説明する。第2訓練データは、情報処理装置20とは別のコンピュータ等を用いて作成されてもよい。 Figure 22 is an explanatory diagram explaining the second training data. The second training data is used when generating the second classification learned model 622 through machine learning. The following explanation will use as an example the case where the second training data is created using the information processing device 20 described using Figure 3. The second training data may also be created using a computer or the like other than the information processing device 20.

制御部21は、RT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519の2種類のカテーテル画像51を表示装置31に表示する。ラベラーは、表示されたカテーテル画像51を観察して、「第1内腔領域と生体組織領域との境界線」および「医療器具領域の外形線」の2種類の境界線データをマーキングする。 The control unit 21 displays two types of catheter images 51, an RT format catheter image 518 and an XY format catheter image 519, on the display device 31. The labeler observes the displayed catheter image 51 and marks two types of boundary data: the "boundary line between the first lumen region and the biological tissue region" and the "outline of the medical device region."

なお、ラベラーはRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519のどちらのカテーテル画像51にマーキングを行なってもよい。制御部21は、他方のカテーテル画像51の対応する位置に、マーキングに対応する境界線を表示する。以上により、ラベラーはRT形式カテーテル画像518とXY形式カテーテル画像519との双方を確認して、適切なマーキングを行なえる。 The labeler may mark either the RT format catheter image 518 or the XY format catheter image 519. The control unit 21 displays a boundary line corresponding to the marking at the corresponding position on the other catheter image 51. As a result, the labeler can check both the RT format catheter image 518 and the XY format catheter image 519 and make appropriate markings.

ラベラーは、マーキングした2種類の境界線データで区切られたそれぞれの領域が、「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」のいずれであるかを入力する。なお、制御部21が領域を自動判定し、必要に応じてラベラーが修正指示を行なってもよい。以上の処理により、カテーテル画像51の各部分が「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」のいずれの領域に分類されるかを明示した第2分類データ522が作成される。 The labeler inputs whether each area separated by the two types of boundary data that have been marked is a "living tissue area," a "non-living tissue area," or a "medical instrument area." The control unit 21 may automatically determine the area, and the labeler may provide correction instructions as necessary. Through the above processing, second classification data 522 is created, which clearly indicates whether each part of the catheter image 51 is classified as a "living tissue area," a "non-living tissue area," or a "medical instrument area."

第2分類データ522について、具体例を挙げて説明する。「生体組織領域」に分類された画素には「生体組織領域ラベル」が、「非生体組織領域」に分類された画素には「非生体組織領域ラベル」が、「医療器具領域」に分類された画素には「医療器具領域ラベル」がそれぞれ記録される。各ラベルは、たとえば整数で示される。第2分類データ522は、画素の位置とラベルとを関連づけたラベルデータの例示である。 The second classification data 522 will be explained using a specific example. A "biological tissue region label" is recorded for pixels classified as a "biological tissue region," a "non-biological tissue region label" is recorded for pixels classified as a "non-biological tissue region," and a "medical instrument region label" is recorded for pixels classified as a "medical instrument region." Each label is represented, for example, by an integer. The second classification data 522 is an example of label data that associates the position of a pixel with a label.

制御部21は、カテーテル画像51と第2分類データ522とを関連づけて記録する。以上の処理を繰り返して多数組のデータを記録することにより、第2訓練データDBが作成される。第2訓練データDBを用いて実施の形態4で説明した機械学習と同様の処理を行なうことにより、第2分類学習済モデル622を生成できる。 The control unit 21 associates and records the catheter image 51 and the second classification data 522. By repeating the above process and recording many sets of data, a second training data DB is created. By performing a process similar to the machine learning described in embodiment 4 using the second training data DB, a second classification trained model 622 can be generated.

なお、第2分類学習済モデル622は、XY形式カテーテル画像519を生体組織領域と非生体組織領域と医療器具領域とに分類するモデルであってもよい。第2分類学習済モデル622はRT形式カテーテル画像518を生体組織領域と非生体組織領域とに分類するモデルであってもよい。そのようにする場合、ラベラーは医療器具領域に関するマーキングを行なわなくてもよい。 The second classification trained model 622 may be a model that classifies the XY-format catheter image 519 into a biological tissue region, a non-biological tissue region, and a medical instrument region. The second classification trained model 622 may be a model that classifies the RT-format catheter image 518 into a biological tissue region and a non-biological tissue region. In such a case, the labeler does not need to mark the medical instrument region.

第2分類データ522の作成は、第1分類データ521の作成に比べると短時間で行なえる。第2分類データ522を作成するラベラーのトレーニングは、第1分類データ521を作成するラベラーのトレーニングに比べて短時間で行なえる。以上により、第2訓練データDBには第1訓練DBに比べて多量の訓練データを登録可能である。 The second classification data 522 can be created in a shorter time than the first classification data 521. The labeler who creates the second classification data 522 can be trained in a shorter time than the labeler who creates the first classification data 521. As a result, a larger amount of training data can be registered in the second training data DB than in the first training DB.

多量の訓練データを使用できるため、第1内腔領域と生体組織領域との境界および医療器具領域の外形については、第1分類学習済モデル621よりも高い精度で識別可能な第2分類学習済モデル622を生成できる。しかしながら、第2分類学習済モデル622は第1内腔領域以外の非生体組織領域については学習していないため、生体組織領域との識別を行なえない。 Because a large amount of training data can be used, it is possible to generate a second classification trained model 622 that can distinguish the boundary between the first lumen region and the biological tissue region and the outline of the medical instrument region with higher accuracy than the first classification trained model 621. However, since the second classification trained model 622 has not learned about non-biological tissue regions other than the first lumen region, it cannot distinguish them from biological tissue regions.

分類データ合成部628が行なう処理について説明する。第1分類学習済モデル621と第2分類学習済モデル622との双方に、同一のRT形式カテーテル画像518が入力される。医療器具学習済モデル611から、第1分類データ521が出力される。第2分類学習済モデル622から第2分類データ522が出力される。 The processing performed by the classification data synthesis unit 628 will be described. The same RT format catheter image 518 is input to both the first classification trained model 621 and the second classification trained model 622. First classification data 521 is output from the medical instrument trained model 611. Second classification data 522 is output from the second classification trained model 622.

以下の説明では、第1分類学習済モデル621、第2分類学習済モデル622とも、RT形式カテーテル画像518のそれぞれの画素について、分類したラベルと当該ラベルの信頼度とを出力する場合を例にして説明する。なお、第1分類学習済モデル621および第2分類学習済モデル622は、たとえばRT形式カテーテル画像518の縦3画素、横3画素の合計9画素等の範囲ごとに分類したラベルと確率とを出力してもよい。 In the following explanation, the first classification trained model 621 and the second classification trained model 622 will be described using an example in which they output a classified label and the reliability of that label for each pixel of the RT format catheter image 518. Note that the first classification trained model 621 and the second classification trained model 622 may output a classified label and probability for each range of, for example, 3 pixels vertically and 3 pixels horizontally of the RT format catheter image 518, for a total of 9 pixels.

画像取得用カテーテル40の中心からの距離がr、走査角度がθである画素について、第1分類学習済モデル621が生体組織領域であることの信頼度をQ1t(r,θ)で示す。なお、第1分類学習済モデル621が生体組織領域以外の領域に分類した画素については、Q1t(r,θ)=0である。 For a pixel that is at a distance r from the center of the image acquisition catheter 40 and a scanning angle θ, the confidence that the first classification trained model 621 is in a biological tissue region is indicated by Q1t(r,θ). Note that for pixels that the first classification trained model 621 classifies as being in a region other than biological tissue, Q1t(r,θ) = 0.

同様に画像取得用カテーテル40の中心からの距離がr、走査角度がθである画素について、第2分類学習済モデル622が生体組織領域であることの信頼度をQ2t(r,θ)で示す。なお、第2分類学習済モデル622が生体組織領域以外の領域に分類した画素については、Q2t(r,θ)=0である。Similarly, for a pixel whose distance from the center of the image acquisition catheter 40 is r and whose scanning angle is θ, the confidence that the second classification trained model 622 believes it is a biological tissue region is denoted by Q2t(r,θ). Note that for pixels that the second classification trained model 622 classifies as being in a region other than a biological tissue region, Q2t(r,θ) = 0.

分類データ合成部628は、たとえば(5-1)式に基づいて合成値Qt(r,θ)を算出する。なお、Qt(r,θ)は生体組織領域であるという分類が正しい確率ではなく、生体組織領域であることの信頼度の大小を相対的に示す数値である。
Qt(r,θ)=Q1t(r,θ)×Q2t(r,θ) ‥‥‥(5-1)
分類データ合成部628は、Qt(r,θ)が0.5以上の画素を生体組織領域に分類する。
The classification data synthesis unit 628 calculates the synthesis value Qt(r, θ) based on, for example, equation (5-1). Note that Qt(r, θ) is not the probability that the classification as a biological tissue region is correct, but is a numerical value that relatively indicates the degree of reliability that the region is a biological tissue region.
Qt (r, θ) = Q1t (r, θ) × Q2t (r, θ) (5-1)
The classification data synthesis unit 628 classifies pixels with Qt(r, θ) of 0.5 or more into the biological tissue region.

同様に、第1分類学習済モデル621が医療器具領域であることの信頼度をQ1c(r,θ)で示し、第2分類学習済モデル622が医療器具領域であることの信頼度をQ2c(r,θ)で示す。 Similarly, the confidence that the first classification trained model 621 is in the medical equipment domain is indicated by Q1c(r,θ), and the confidence that the second classification trained model 622 is in the medical equipment domain is indicated by Q2c(r,θ).

分類データ合成部628は、たとえば(5-2)式に基づいて合成値Qc(r,θ)を算出する。なお、Qc(r,θ)も医療器具領域であるという分類が正しい確率ではなく、医療器具領域であることの信頼性の大小を相対的に示す数値である。
Qc(r,θ)=Q1c(r,θ)×Q2c(r,θ) ‥‥‥(5-2)
The classification data synthesis unit 628 calculates the synthesis value Qc(r, θ) based on, for example, equation (5-2). Note that Qc(r, θ) is not the probability that the classification as a medical instrument area is correct, but is a numerical value that relatively indicates the reliability of the medical instrument area.
Qc (r, θ) = Q1c (r, θ) × Q2c (r, θ) (5-2)

分類データ合成部628は、Qc(r,θ)が0.5以上の画素を医療器具領域に分類する。分類データ合成部628は、医療器具領域にも生体組織領域にも分類されなかった画素を、非生体組織領域に分類する。以上により、分類データ合成部628は第1分類データ521と第2分類データ522とを合成した合成分類データ526を生成する。合成分類データ526は、分類データ変換部629によりRT形式分類データ528に変換される。 The classification data synthesis unit 628 classifies pixels with Qc(r, θ) of 0.5 or greater into the medical instrument region. The classification data synthesis unit 628 classifies pixels that are not classified into either the medical instrument region or the biological tissue region into the non-biological tissue region. As a result, the classification data synthesis unit 628 generates synthesized classification data 526 by synthesizing the first classification data 521 and the second classification data 522. The synthesized classification data 526 is converted into RT-format classification data 528 by the classification data conversion unit 629.

なお、(5-1)式および(5-2)式は例示である。分類データ合成部628が分類を行なう際の閾値も例示である。分類データ合成部628は、第1分類データ521と第2分類データ522とを受け付けて合成分類データ526を出力する学習済モデルであってもよい。 Note that equations (5-1) and (5-2) are examples. The thresholds used by the classification data synthesis unit 628 when performing classification are also examples. The classification data synthesis unit 628 may be a trained model that accepts the first classification data 521 and the second classification data 522 and outputs the synthesized classification data 526.

第1分類データ521は、実施の形態4で説明した分類データ変換部629により「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類された後に、分類データ合成部628に入力されてもよい。 The first classification data 521 may be classified into "biological tissue region," "first lumen region," "second lumen region," "non-lumen region," and "medical instrument region" by the classification data conversion unit 629 described in embodiment 4, and then input to the classification data synthesis unit 628.

第1分類学習済モデル621は、変形例4-1で説明したカテーテル画像51を「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類するモデルであってもよい。 The first classification trained model 621 may be a model that classifies the catheter image 51 described in variant example 4-1 into a "biological tissue region," a "first lumen region," a "second lumen region," a "non-lumen region," and a "medical device region."

非生体組織領域を「第1内腔領域」、「第2内腔領域」および「非内腔領域」に分類済のデータが分類データ合成部628に入力される場合、分類データ合成部628は「生体組織領域」、「第1内腔領域」、「第2内腔領域」、「非内腔領域」および「医療器具領域」に分類済の合成分類データ526を出力できる。そのようにする場合、合成分類データ526を分類データ変換部629に入力してRT形式分類データ528に変換する必要はない。 When data already classified into "first lumen region," "second lumen region," and "non-lumen region" for non-biological tissue regions is input to the data synthesis unit 628, the classification data synthesis unit 628 can output composite classification data 526 already classified into "biological tissue region," "first lumen region," "second lumen region," "non-lumen region," and "medical device region." In this case, there is no need to input the composite classification data 526 to the classification data conversion unit 629 to convert it into RT-format classification data 528.

図23は、実施の形態5のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図23を使用して説明するフローチャートは、図7を使用して説明した分類モデル62が行なう処理の詳細を示す。 Figure 23 is a flowchart explaining the processing flow of the program of embodiment 5. The flowchart explained using Figure 23 shows details of the processing performed by the classification model 62 explained using Figure 7.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を取得する(ステップS581)。ステップS581により、制御部21は画像取得部の機能を実現する。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を第1分類学習済モデル621に入力して、第1分類データ521を取得する(ステップS582)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518を第2分類学習済モデル622に入力して、第2分類データ522を取得する(ステップS583)。 The control unit 21 acquires one frame of the RT format catheter image 518 (step S581). By step S581, the control unit 21 realizes the function of the image acquisition unit. The control unit 21 inputs the RT format catheter image 518 into the first classification trained model 621 to acquire the first classified data 521 (step S582). The control unit 21 inputs the RT format catheter image 518 into the second classification trained model 622 to acquire the second classified data 522 (step S583).

制御部21は、分類合成のサブルーチンを起動する(ステップS584)。分類合成のサブルーチンは、第1分類データ521と第2分類データ522とを合成して、合成分類データ526を生成するサブルーチンである。分類合成のサブルーチンの処理の流れは後述する。 The control unit 21 starts a classification synthesis subroutine (step S584). The classification synthesis subroutine is a subroutine that combines the first classification data 521 and the second classification data 522 to generate combined classification data 526. The processing flow of the classification synthesis subroutine will be described later.

制御部21は、合成分類データ526から連続した1個の非生体組織領域を抽出する(ステップS585)。なお、非生体組織領域の抽出以降の処理は、RT形式カテーテル画像518の上端と下端とを接続して、円筒形状にした状態で行なわれることが望ましい。The control unit 21 extracts one continuous non-biological tissue region from the composite classification data 526 (step S585). Note that it is desirable that the processing subsequent to the extraction of the non-biological tissue region be performed with the upper and lower ends of the RT format catheter image 518 connected to form a cylindrical shape.

制御部21は、ステップS585で抽出した非生体組織領域が、画像取得用カテーテル40に接する側であるか否かを判定する(ステップS554)。以後、ステップS559までの処理は、図20を使用して説明した実施の形態4のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。The control unit 21 determines whether the non-biological tissue region extracted in step S585 is on the side in contact with the imaging catheter 40 (step S554). The subsequent processing up to step S559 is the same as the processing flow of the program of embodiment 4 described using Figure 20, and therefore will not be described further.

制御部21はすべての非生体組織領域の処理を終了したか否かを判定する(ステップS559)。終了していないと判定した場合(ステップS559でNO)、制御部21はステップS585に戻る。終了したと判定した場合(ステップS559でYES)、制御部21は処理を終了する。 The control unit 21 determines whether processing of all non-biological tissue regions has been completed (step S559). If it is determined that processing has not been completed (NO in step S559), the control unit 21 returns to step S585. If it is determined that processing has been completed (YES in step S559), the control unit 21 terminates processing.

図24は、分類合成のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。分類合成のサブルーチンは、第1分類データ521と第2分類データ522とを合成して、合成分類データ526を生成するサブルーチンである。 Figure 24 is a flowchart explaining the processing flow of the classification synthesis subroutine. The classification synthesis subroutine is a subroutine that combines the first classification data 521 and the second classification data 522 to generate combined classification data 526.

制御部21は、処理を行なう画素を選択する(ステップS601)。制御部21は、第1分類データ521から処理中の画素が生体組織領域であることの信頼度Q1t(r,θ)を取得する(ステップS602)。制御部21は、第2分類データ522から処理中の画素が生体組織領域であることの信頼度Q2t(r,θ)を取得する(ステップS603)。The control unit 21 selects a pixel to be processed (step S601). The control unit 21 obtains the reliability Q1t(r,θ) that the pixel being processed is a biological tissue region from the first classification data 521 (step S602). The control unit 21 obtains the reliability Q2t(r,θ) that the pixel being processed is a biological tissue region from the second classification data 522 (step S603).

制御部21は、たとえば(5-1)式に基づいて合成値Qt(r,θ)を算出する(ステップS604)。制御部21は、合成値Qt(r,θ)が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS605)。所定の閾値は、たとえば0.5である。 The control unit 21 calculates the composite value Qt(r, θ), for example, based on equation (5-1) (step S604). The control unit 21 determines whether the composite value Qt(r, θ) is greater than or equal to a predetermined threshold (step S605). The predetermined threshold is, for example, 0.5.

所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS605でYES)、制御部21は処理中の画素を「生体組織領域」に分類する(ステップS606)。所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS605でNO)、制御部21は、第1分類データ521から処理中の画素が医療器具領域であることの信頼度Q1c(r,θ)を取得する(ステップS611)。制御部21は、第2分類データ522から処理中の画素が医療器具領域であることの信頼度Q2c(r,θ)を取得する(ステップS612)。If it is determined that the difference is greater than or equal to the predetermined threshold (YES in step S605), the control unit 21 classifies the pixel being processed as a "biological tissue region" (step S606). If it is determined that the difference is less than the predetermined threshold (NO in step S605), the control unit 21 obtains from the first classification data 521 the reliability Q1c(r,θ) that the pixel being processed is a medical device region (step S611). The control unit 21 obtains from the second classification data 522 the reliability Q2c(r,θ) that the pixel being processed is a medical device region (step S612).

制御部21は、たとえば(5-2)式に基づいて合成値Qc(r,θ)を算出する(ステップS613)。制御部21は、合成値Qc(r,θ)が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS614)。所定の閾値は、たとえば0.5である。 The control unit 21 calculates the composite value Qc(r, θ), for example, based on equation (5-2) (step S613). The control unit 21 determines whether the composite value Qc(r, θ) is greater than or equal to a predetermined threshold (step S614). The predetermined threshold is, for example, 0.5.

所定の閾値以上であると判定した場合(ステップS614でYES)、制御部21は処理中の画素を「医療器具領域」に分類する(ステップS615)。所定の閾値未満であると判定した場合(ステップS614でNO)、制御部21は、処理中の画素を「非生体組織領域」に分類する(ステップS616)。If it is determined that the difference is equal to or greater than the predetermined threshold (YES in step S614), the control unit 21 classifies the pixel being processed as a "medical device region" (step S615). If it is determined that the difference is less than the predetermined threshold (NO in step S614), the control unit 21 classifies the pixel being processed as a "non-biological tissue region" (step S616).

ステップS606、ステップS615またはステップS616の終了後、制御部21はすべての画素の処理を終了したか否かを判定する(ステップS607)。終了していないと判定した場合(ステップS607でNO)、制御部21はステップS601に戻る。終了したと判定した場合(ステップS607でYES)、制御部21は処理を終了する。制御部21は、分類合成のサブルーチンにより、分類データ合成部628の機能を実現する。 After step S606, step S615, or step S616 is completed, the control unit 21 determines whether processing of all pixels has been completed (step S607). If it is determined that processing has not been completed (NO in step S607), the control unit 21 returns to step S601. If it is determined that processing has been completed (YES in step S607), the control unit 21 terminates processing. The control unit 21 realizes the function of the classification data synthesis unit 628 through the classification synthesis subroutine.

本実施の形態によると、2個の分類学習済モデルからそれぞれ出力された分類データ52を合成した合成分類データ526を用いてRT形式分類データ528を生成するカテーテルシステム10を提供できる。比較的容易に多数の訓練データを収集して、分類精度を高められる第2分類学習済モデル622と、訓練データの収集に手間が掛かる第1分類学習済モデル621とを組み合わせて使用することにより、学習済モデルの生成コストと、分類精度とのバランスのよいカテーテルシステム10を提供できる。 According to this embodiment, a catheter system 10 can be provided that generates RT-format classification data 528 using composite classification data 526 obtained by combining classification data 52 output from two classification trained models. By combining a second classification trained model 622, which allows for relatively easy collection of a large amount of training data and high classification accuracy, with a first classification trained model 621, which requires more effort to collect training data, a catheter system 10 can be provided that offers a good balance between the cost of generating the trained model and classification accuracy.

[実施の形態6]
本実施の形態は、医療器具の位置情報をヒントに使用して、カテーテル画像51を構成する各部分について分類を行なうカテーテルシステム10に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
Sixth Embodiment
This embodiment relates to a catheter system 10 that uses position information of a medical instrument as a hint to classify each part that constitutes a catheter image 51. Explanation of parts common to the first embodiment will be omitted.

図25は、ヒント有学習済モデル631の構成を説明する説明図である。ヒント有学習済モデル631は、図7を使用して説明した分類モデル62の代わりに、図4を使用して説明したステップS604で使用される。 Figure 25 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the hinted trained model 631. The hinted trained model 631 is used in step S604 described using Figure 4 instead of the classification model 62 described using Figure 7.

ヒント有学習済モデル631は、RT形式カテーテル画像518と、RT形式カテーテル画像518に描出されている医療器具の位置情報とを受け付けて、RT形式カテーテル画像518を構成する各部分について、「生体組織領域」、「非生体組織領域」および「医療器具領域」に分類したヒント有分類データ561を出力するモデルである。第1分類学習済モデル621は、さらにそれぞれの部分について分類結果の信頼度、すなわち分類結果が正しい確率を出力する。 The hinted trained model 631 is a model that accepts the RT-format catheter image 518 and the positional information of the medical device depicted in the RT-format catheter image 518, and outputs hinted classification data 561 that classifies each part of the RT-format catheter image 518 into a "biological tissue region," a "non-biological tissue region," and a "medical device region." The first classification trained model 621 further outputs the reliability of the classification result for each part, i.e., the probability that the classification result is correct.

図26は、ヒント有訓練データDB72のレコードレイアウトを説明する説明図である。ヒント有訓練データDB72は、カテーテル画像51と、カテーテル画像51に描出されている医療器具の位置情報と、カテーテル画像51を構成する各部分について、描出されている被写体ごとに分類した分類データ52とを関連づけて記録したデータベースである。 Figure 26 is an explanatory diagram illustrating the record layout of the hinted training data DB 72. The hinted training data DB 72 is a database that records, in association with each other, catheter images 51, positional information of medical instruments depicted in the catheter images 51, and classification data 52 that classifies each part of the catheter images 51 by the subjects depicted.

分類データ52は、たとえば図19を使用して説明した手順に基づいて、ラベラーが作成したデータである。ヒント有訓練データDB72を用いて実施の形態4で説明した機械学習と同様の処理を行なうことにより、ヒント有学習済モデル631を生成できる。 The classification data 52 is data created by a labeler based on the procedure described, for example, using Figure 19. A hinted trained model 631 can be generated by performing processing similar to the machine learning described in embodiment 4 using the hinted training data DB 72.

図27は、実施の形態6のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図27を使用して説明するフローチャートは、図4を使用して説明したステップS504で行なう処理の詳細を示す。 Figure 27 is a flowchart explaining the processing flow of the program in embodiment 6. The flowchart explained using Figure 27 shows details of the processing performed in step S504 explained using Figure 4.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を取得する(ステップS621)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518をたとえば図6を使用して説明した医療器具学習済モデル611に入力して、医療器具の位置情報を取得する(ステップS622)。制御部21は、RT形式カテーテル画像518と位置情報とをヒント有学習済モデル631に入力して、ヒント有分類データ561を取得する(ステップS623)。 The control unit 21 acquires one frame of the RT format catheter image 518 (step S621). The control unit 21 inputs the RT format catheter image 518 into the medical instrument trained model 611 described using Figure 6, for example, to acquire position information of the medical instrument (step S622). The control unit 21 inputs the RT format catheter image 518 and the position information into the hint-trained model 631 to acquire the hint-based classification data 561 (step S623).

制御部21は、ヒント有分類データ561から連続した1個の非生体組織領域を抽出する(ステップS624)。なお、非生体組織領域の抽出以降の処理は、RT形式カテーテル画像518の上端と下端とを接続して、円筒形状にした状態で行なわれることが望ましい。The control unit 21 extracts one continuous non-biological tissue region from the hint-included classification data 561 (step S624). Note that it is desirable that the processing subsequent to the extraction of the non-biological tissue region be performed with the upper and lower ends of the RT format catheter image 518 connected to form a cylindrical shape.

制御部21は、ステップS624で抽出した非生体組織領域が、画像取得用カテーテル40に接する側であるか否かを判定する(ステップS554)。以後、ステップS559までの処理は、図20を使用して説明した実施の形態4のプログラムの処理の流れと同一であるため、説明を省略する。The control unit 21 determines whether the non-biological tissue region extracted in step S624 is on the side in contact with the imaging catheter 40 (step S554). The processing from this point onward up to step S559 is the same as the processing flow of the program of embodiment 4 described using Figure 20, and therefore will not be described again.

制御部21はすべての非生体組織領域の処理を終了したか否かを判定する(ステップS559)。終了していないと判定した場合(ステップS559でNO)、制御部21はステップS624に戻る。終了したと判定した場合(ステップS559でYES)、制御部21は処理を終了する。 The control unit 21 determines whether processing of all non-biological tissue regions has been completed (step S559). If it is determined that processing has not been completed (NO in step S559), the control unit 21 returns to step S624. If it is determined that processing has been completed (YES in step S559), the control unit 21 terminates processing.

本実施の形態によると、医療器具の位置情報をヒントとして入力することにより、分類データ52を精度良く生成するカテーテルシステム10を提供できる。 According to this embodiment, a catheter system 10 can be provided that accurately generates classification data 52 by inputting location information of the medical instrument as a hint.

[変形例6-1]
図28は、変形例のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図28を使用して説明する処理は、図27を使用して説明した処理の代わりに実行される。
[Modification 6-1]
28 is a flowchart illustrating the flow of processing of the program of the modified example. The processing explained using FIG. 28 is executed instead of the processing explained using FIG.

制御部21は1フレームのRT形式カテーテル画像518を取得する(ステップS621)。制御部21は、医療器具の位置情報を取得する(ステップS622)。制御部21は、医療器具の位置情報の取得に成功したか否かを判定する(ステップS631)。たとえば、医療器具学習済モデル611から出力される信頼度が閾値よりも高い場合に、制御部21は位置情報の取得に成功したと判定する。 The control unit 21 acquires one frame of the RT format catheter image 518 (step S621). The control unit 21 acquires the position information of the medical instrument (step S622). The control unit 21 determines whether or not the acquisition of the position information of the medical instrument was successful (step S631). For example, if the reliability output from the medical instrument trained model 611 is higher than a threshold, the control unit 21 determines that the acquisition of the position information was successful.

なお、ステップS631の「成功」は、RT形式カテーテル画像518に医療器具が描出されており、閾値よりも高い信頼度で当該医療器具の位置情報を制御部21が取得できたことを意味する。「成功」しない場合には、たとえば、RT形式カテーテル画像518の撮影範囲に医療器具が存在しない場合、および、医療器具が生体組織領域の表面に密着していて明瞭に描出されない場合が含まれる。 Note that "success" in step S631 means that the medical instrument is depicted in the RT-format catheter image 518 and the control unit 21 was able to obtain position information for the medical instrument with a reliability higher than the threshold. Cases where "success" is not achieved include, for example, when the medical instrument is not present within the imaging range of the RT-format catheter image 518, and when the medical instrument is in close contact with the surface of the biological tissue region and is not clearly depicted.

位置情報の取得に成功したと判定した場合(ステップS631でYES)、制御部21は、RT形式カテーテル画像518と位置情報とをヒント有学習済モデル631に入力して、ヒント有分類データ561を取得する(ステップS623)。位置情報の取得に成功していないと判定した場合(ステップS631でNO)、制御部21はRT形式カテーテル画像518をヒント無学習済モデル632に入力してヒント無分類データを取得する(ステップS632)。If it is determined that the acquisition of the position information was successful (YES in step S631), the control unit 21 inputs the RT-format catheter image 518 and the position information into the hinted trained model 631 to acquire hinted classified data 561 (step S623). If it is determined that the acquisition of the position information was not successful (NO in step S631), the control unit 21 inputs the RT-format catheter image 518 into the non-hint trained model 632 to acquire non-hint classified data (step S632).

ヒント無学習済モデル632は、たとえば図7、図18または図21を使用して説明した分類モデル62である。同様にヒント無分類データは、分類モデル62から出力される分類データ52である。 The unhinted trained model 632 is, for example, the classification model 62 described using Figure 7, Figure 18, or Figure 21. Similarly, the unhinted classified data is the classified data 52 output from the classification model 62.

ステップS623またはステップS632の終了後、制御部21は、ヒント有分類データ561または分類モデル62から連続した1個の非生体組織領域を抽出する(ステップS624)。以後の処理は、図27を使用して説明した処理の流れと同一であるため、説明を省略する。After step S623 or step S632 is completed, the control unit 21 extracts one continuous non-biological tissue region from the classification data with hints 561 or the classification model 62 (step S624). The subsequent processing is the same as the processing flow described using Figure 27, so further description will be omitted.

ヒント有分類データ561は、第1データの例示である。ヒント有学習済モデル631は、カテーテル画像51と医療器具の位置情報とを入力した場合に第1データを出力する第1学習済モデルの例示である。ヒント有学習済モデル631の出力層は、第1データを出力する第1データ出力部の例示である。 The hinted classification data 561 is an example of the first data. The hinted trained model 631 is an example of a first trained model that outputs the first data when a catheter image 51 and position information of a medical instrument are input. The output layer of the hinted trained model 631 is an example of a first data output unit that outputs the first data.

ヒント無分類データは、第2データの例示である。ヒント無学習済モデル632は、カテーテル画像51を入力した場合に第2データを出力する第2学習済モデルおよび第2モデルの例示である。ヒント無学習済モデル632の出力層は、第2データ出力部の例示である。 The unclassified hint data is an example of the second data. The unclassified hint trained model 632 is an example of the second trained model and the second model that outputs the second data when the catheter image 51 is input. The output layer of the unclassified hint trained model 632 is an example of the second data output unit.

本変形例によると、位置情報の取得に成功していない場合には、位置情報の入力を必要としない分類モデル62を使用する。したがって、誤ったヒントをヒント有学習済モデル631に入力することによる誤動作を防止するカテーテルシステム10を提供できる。 According to this modified example, if location information is not successfully acquired, a classification model 62 that does not require the input of location information is used. Therefore, a catheter system 10 can be provided that prevents malfunctions caused by inputting incorrect hints into the hint-trained model 631.

[実施の形態7]
本実施の形態は、ヒント有学習済モデル631の出力とヒント無学習済モデル632の出力とを合成して合成データ536を生成するカテーテルシステム10に関する。実施の形態6と共通する部分については説明を省略する。なお、合成データ536は、図4を使用して説明したステップS504の出力である分類データ52の代わりに使用されるデータである。
Seventh Embodiment
This embodiment relates to a catheter system 10 that generates synthetic data 536 by synthesizing the output of a trained model with hints 631 and the output of a trained model without hints 632. Explanation of parts common to the sixth embodiment will be omitted. The synthetic data 536 is data that is used in place of the classification data 52 that is the output of step S504 described using FIG. 4 .

図29は、実施の形態7の分類モデル62の構成を説明する説明図である。分類モデル62は、位置分類解析部66および第3合成部543を含む。位置分類解析部66は、位置情報取得部65、ヒント有学習済モデル631、ヒント無学習済モデル632、第1合成部541および第2合成部542を含む。 Figure 29 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the classification model 62 in embodiment 7. The classification model 62 includes a position classification analysis unit 66 and a third synthesis unit 543. The position classification analysis unit 66 includes a position information acquisition unit 65, a trained model with hints 631, a trained model without hints 632, a first synthesis unit 541, and a second synthesis unit 542.

位置情報取得部65は、たとえば図6を使用して説明した医療器具学習済モデル611または、図16を使用して説明した位置情報モデル619から医療器具が描出されている位置を示す位置情報を取得する。ヒント有学習済モデル631は、実施の形態6と同様であるため、説明を省略する。ヒント無学習済モデル632は、たとえば図7、図18または図21を使用して説明した分類モデル62である。 The position information acquisition unit 65 acquires position information indicating the position at which the medical instrument is depicted, for example, from the medical instrument trained model 611 described using Figure 6 or the position information model 619 described using Figure 16. The trained model with hints 631 is the same as in embodiment 6, so its description will be omitted. The trained model without hints 632 is, for example, the classification model 62 described using Figure 7, Figure 18, or Figure 21.

第1合成部541の動作を説明する。第1合成部541は、ヒント有学習済モデル631から出力されたヒント有分類データ561と、ヒント無学習済モデル632から出力されたヒント無分類データとを合成して、分類情報を作成する。第1合成部541の入力端は、ヒント有分類データ561を取得する第1データ取得部、および、ヒント無分類データを取得する第2データ取得部の機能を果たす。第1合成部541の出力端は、ヒント有分類データ561とヒント無分類データとを合成した第1合成データを出力する第1合成データ出力部の機能を果たす。 The operation of the first synthesis unit 541 will be described. The first synthesis unit 541 synthesizes the hint-included classified data 561 output from the hint-included trained model 631 and the hint-unclassified data output from the hint-unclassified trained model 632 to create classification information. The input terminal of the first synthesis unit 541 functions as a first data acquisition unit that acquires the hint-included classified data 561 and a second data acquisition unit that acquires the hint-unclassified data. The output terminal of the first synthesis unit 541 functions as a first synthesized data output unit that outputs first synthesized data obtained by synthesizing the hint-included classified data 561 and the hint-unclassified data.

非生体組織領域が、第1内腔領域、第2内腔領域および非内腔領域に分類されていないデータが入力された場合、第1合成部541は分類データ変換部629の機能を果たして非生体組織領域の分類を行なう。 When data is input in which the non-biological tissue region is not classified into the first lumen region, the second lumen region, and the non-lumen region, the first synthesis unit 541 performs the function of the classification data conversion unit 629 and classifies the non-biological tissue region.

たとえば第1合成部541は、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功した場合には、ヒント有学習済モデル631の重みをヒント無学習済モデル632の重みよりも大きくして、両者を合成する。画像の重みづけ合成を行なう方法は公知であるため、説明を省略する。 For example, if the location information acquisition unit 65 successfully acquires location information, the first synthesis unit 541 increases the weight of the hinted trained model 631 compared to the weight of the hintless trained model 632 and synthesizes the two. Methods for weighted image synthesis are well known, so explanations will be omitted.

第1合成部541は、位置情報取得部65が取得した位置情報の信頼度に基づいて、ヒント有分類データ561とヒント無分類データとの重みづけを定めて合成しても良い。 The first synthesis unit 541 may determine the weighting of the hint-containing classified data 561 and the hint-uncontaining classified data based on the reliability of the location information acquired by the location information acquisition unit 65 and synthesize them.

第1合成部541は、ヒント有分類データ561およびヒント無分類データのそれぞれの領域の信頼度に基づいてヒント有分類データ561とヒント無分類データとを合成しても良い。分類データ52の信頼度に基づく合成は、たとえば実施の形態5で説明した分類データ合成部628と同様の処理により実行できる。 The first synthesis unit 541 may synthesize the hint-containing classified data 561 and the hint-unclassified data based on the reliability of each region of the hint-containing classified data 561 and the hint-unclassified data. Synthesis based on the reliability of the classified data 52 can be performed, for example, by processing similar to that of the classified data synthesis unit 628 described in embodiment 5.

なお、第1合成部541は、ヒント有学習済モデル631およびヒント無学習済モデル632から出力された医療器具領域を、隣接する非生体組織領域と同様に扱う。たとえば、第1内腔領域に医療器具領域が存在する場合、第1合成部541は医療器具領域を第1内腔領域と同様に扱う。同様に第2内腔領域に医療器具領域が存在する場合、第1合成部541は医療器具領域を第2内腔領域と同様に扱う。 The first synthesis unit 541 treats the medical device regions output from the hint-trained model 631 and the hint-untrained model 632 in the same way as adjacent non-biological tissue regions. For example, if a medical device region exists in the first lumen region, the first synthesis unit 541 treats the medical device region in the same way as the first lumen region. Similarly, if a medical device region exists in the second lumen region, the first synthesis unit 541 treats the medical device region in the same way as the second lumen region.

ヒント有学習済モデル631またはヒント無学習済モデル632のいずれか一方に、医療器具領域を出力しない学習済モデルを使用してもよい。したがって、図29の中央部に示すように、第1合成部541から出力される分類情報は、医療器具領域に関する情報を含まない。 A trained model that does not output medical equipment regions may be used for either the trained model with hints 631 or the trained model without hints 632. Therefore, as shown in the center of Figure 29, the classification information output from the first synthesis unit 541 does not include information regarding medical equipment regions.

第1合成部541は、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功したか否かに基づいて、ヒント有分類データ561とヒント無分類データとを切り替えるスイッチの機能を果たしてもよい。第1合成部541は、さらに分類データ変換部629の機能を果たしてもよい。 The first synthesis unit 541 may function as a switch that switches between the hint-containing classified data 561 and the hint-unclassified data based on whether the location information acquisition unit 65 has successfully acquired location information. The first synthesis unit 541 may also function as the classified data conversion unit 629.

具体的には、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功した場合、第1合成部541は、ヒント有学習済モデル631から出力されたヒント有分類データ561に基づいて分類情報を出力する。位置情報取得部65が位置情報の取得に成功していない場合、第1合成部541は、ヒント無学習済モデル632から出力されたヒント無分類データに基づいて分類情報を出力する。 Specifically, if the location information acquisition unit 65 succeeds in acquiring location information, the first synthesis unit 541 outputs classification information based on the hinted classification data 561 output from the hinted trained model 631. If the location information acquisition unit 65 does not succeed in acquiring location information, the first synthesis unit 541 outputs classification information based on the hint-unclassified data output from the hint-untrained model 632.

第2合成部542の動作を説明する。位置情報取得部65が位置情報の取得に成功した場合、第2合成部542はヒント有学習済モデル631から出力された医療器具領域を出力する。位置情報取得部65が位置情報の取得に成功しなかった場合、第2合成部542はヒント無分類データに含まれる医療器具領域を出力する。 The operation of the second synthesis unit 542 will be described. If the location information acquisition unit 65 is successful in acquiring location information, the second synthesis unit 542 outputs the medical instrument area output from the hinted trained model 631. If the location information acquisition unit 65 is not successful in acquiring location information, the second synthesis unit 542 outputs the medical instrument area included in the hint-unclassified data.

なお、ヒント無学習済モデル632に図21を使用して説明した第2分類学習済モデル622を使用することが望ましい。前述のとおり、第2分類学習済モデル622の学習には多数の訓練データを使用できるため、医療器具領域を精度よく抽出できる。 It is desirable to use the second classification trained model 622 described using Figure 21 for the hint-free trained model 632. As mentioned above, a large amount of training data can be used to train the second classification trained model 622, allowing for accurate extraction of the medical device area.

位置情報取得部65が位置情報の取得に成功しなかった場合、第2合成部542はヒント有分類データ561に含まれる医療器具領域と、ヒント無分類データに含まれる医療器具領域とを合成して出力してもよい。ヒント有分類データ561とヒント無分類データとの合成は、たとえば実施の形態5で説明した分類データ合成部628と同様の処理により実行できる。 If the location information acquisition unit 65 is unsuccessful in acquiring location information, the second synthesis unit 542 may synthesize and output the medical device area included in the classification data with hints 561 and the medical device area included in the classification data without hints. The synthesis of the classification data with hints 561 and the classification data without hints can be performed, for example, by processing similar to that of the classification data synthesis unit 628 described in embodiment 5.

第2合成部542の出力端は、ヒント有分類データ561の医療器具領域とヒント無分類データの医療器具領域とを合成した第2合成データを出力する第2合成データ出力部の機能を果たす。 The output terminal of the second synthesis unit 542 functions as a second synthesis data output unit that outputs second synthesis data obtained by synthesizing the medical device area of the classification data with hints 561 and the medical device area of the classification data without hints.

第3合成部543の動作を説明する。第3合成部543は、第1合成部541から出力された分類情報に、第2合成部542から出力された医療器具領域を重畳した合成データ536を出力する。図29においては重畳された医療器具領域を黒塗りで示す。 The operation of the third synthesis unit 543 will be described. The third synthesis unit 543 outputs synthesized data 536 in which the medical instrument area output from the second synthesis unit 542 is superimposed on the classification information output from the first synthesis unit 541. In Figure 29, the superimposed medical instrument area is shown in black.

第1合成部541の代わりに第3合成部543が、非生体組織領域を第1内腔領域、第2内腔領域および非内腔領域に分類する分類データ変換部629の機能を果たしてもよい。 Instead of the first synthesis unit 541, the third synthesis unit 543 may perform the function of the classification data conversion unit 629, which classifies non-biological tissue regions into first lumen regions, second lumen regions, and non-lumen regions.

位置分類解析部66を構成する複数の学習済モデルのうちの一部または全部が、時系列的に取得した複数のカテーテル画像51を受け付けて、最新のカテーテル画像51に対する情報を出力するモデルであってもよい。 Some or all of the multiple trained models that make up the position classification analysis unit 66 may be models that accept multiple catheter images 51 acquired in chronological order and output information for the most recent catheter image 51.

本実施の形態によると、医療器具の位置情報を高精度に取得して、分類情報と組み合わせて出力するカテーテルシステム10を提供できる。制御部21は、画像取得用カテーテル40の長手方向に沿って連続的に撮影された複数のカテーテル画像51のそれぞれに基づいて合成データ536を生成した後に、当該合成データ536を積層することで生体組織及び医療器具の三次元データを構築して、表示してもよい。 This embodiment provides a catheter system 10 that acquires positional information of medical instruments with high accuracy and outputs it in combination with classification information. The control unit 21 may generate composite data 536 based on each of multiple catheter images 51 captured continuously along the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40, and then stack the composite data 536 to construct and display three-dimensional data of the biological tissue and medical instruments.

[変形例7-1]
図30は、変形例の分類モデル62の構成を説明する説明図である。位置分類解析部66に、X%ヒント学習済モデル639が追加されている。X%ヒント学習済モデル639は、ヒント有訓練データDB72を使用して学習を行なう際に、訓練データのうちのXパーセントでは位置情報を入力し、(100-X)パーセントでは位置情報を入力しない条件で学習を行なったモデルである。以下の説明では、X%ヒント学習済モデル639から出力されるデータを、X%ヒント分類データと記載する。
[Modification 7-1]
30 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a modified classification model 62. An X% hint trained model 639 is added to the position classification analysis unit 66. The X% hint trained model 639 is a model trained using the hinted training data DB 72 under the condition that position information is input for X percent of the training data and not input for (100-X) percent. In the following description, the data output from the X% hint trained model 639 will be referred to as X% hint classification data.

X%ヒント学習済モデル639は、Xが「100」である場合にはヒント有学習済モデル631と同一であり、Xが「0」である場合にはヒント無学習済モデル632と同一である。Xは、たとえば「50」である。 The X% hint trained model 639 is identical to the hint trained model 631 when X is "100", and is identical to the no-hint trained model 632 when X is "0". X is, for example, "50".

第1合成部541は、ヒント有学習済モデル631と、ヒント無学習済モデル632と、X%ヒント学習済モデル639とのそれぞれから取得した分類データ52を、所定の重みづけに基づいて合成したデータを出力する。重みづけは、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功したか否かによって変化する。 The first synthesis unit 541 outputs data obtained by synthesizing the classification data 52 obtained from the trained model with hints 631, the trained model without hints 632, and the trained model with X% hints 639 based on a predetermined weighting. The weighting changes depending on whether the location information acquisition unit 65 successfully acquires location information.

たとえば、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功した場合、ヒント有学習済モデル631の出力とX%ヒント学習済モデル639の出力とが合成される。位置情報取得部65が位置情報の取得に失敗した場合、ヒント無学習済モデル632の出力とX%ヒント学習済モデル639の出力が合成される。合成時の重みづけは、位置情報取得部65が取得した位置情報の信頼度に基づいて変化してもよい。 For example, if the location information acquisition unit 65 succeeds in acquiring location information, the output of the hinted trained model 631 and the output of the X% hint trained model 639 are combined. If the location information acquisition unit 65 fails to acquire location information, the output of the no-hint trained model 632 and the output of the X% hint trained model 639 are combined. The weighting during combination may vary based on the reliability of the location information acquired by the location information acquisition unit 65.

位置分類解析部66に、複数のX%ヒント学習済モデル639が含まれていてもよい。たとえば、Xが「20」のX%ヒント学習済モデル639と、Xが「50」のX%ヒント学習済モデル639とを組み合わせて使用できる。 The location classification analysis unit 66 may include multiple X% hint trained models 639. For example, an X% hint trained model 639 where X is "20" and an X% hint trained model 639 where X is "50" can be used in combination.

臨床現場においては、カテーテル画像51から医療器具領域を抽出できない場合がある。たとえば、医療器具が第1腔に挿入されていない場合、および、医療器具が生体組織の表面に密着している場合等である。本変形例によると、このような臨床現場での実際の状況に合致した分類モデル62を実現できる。そのため、位置情報の検出および分類を精度良く行なえるカテーテルシステム10を提供できる。 In clinical settings, there are cases where it is not possible to extract a medical instrument region from the catheter image 51. For example, this occurs when the medical instrument is not inserted into the first cavity, or when the medical instrument is in close contact with the surface of biological tissue. This modified example makes it possible to realize a classification model 62 that matches the actual situation in such clinical settings. As a result, it is possible to provide a catheter system 10 that can accurately detect and classify position information.

[実施の形態8]
本実施の形態は、カテーテル画像51の三次元表示に関する。実施の形態7と共通する部分については、説明を省略する。図31は、実施の形態8の処理の概要を説明する説明図である。
Eighth Embodiment
This embodiment relates to three-dimensional display of a catheter image 51. Explanation of parts common to the seventh embodiment will be omitted. Fig. 31 is an explanatory diagram for explaining an outline of the processing of the eighth embodiment.

本実施の形態においては、画像取得用カテーテル40の長手方向に沿って連続的に撮影された複数のRT形式カテーテル画像518を使用する。制御部21は、複数のRT形式カテーテル画像518を、それぞれ実施の形態7で説明した位置分類解析部66に入力する。位置分類解析部66から、それぞれのRT形式カテーテル画像518に対応する分類情報と医療器具領域とが出力される。制御部21は、分類情報と医療器具情報とを第3合成部543に入力して合成データ536を合成する。 In this embodiment, multiple RT-format catheter images 518 captured continuously along the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40 are used. The control unit 21 inputs each of the multiple RT-format catheter images 518 to the position classification analysis unit 66 described in embodiment 7. The position classification analysis unit 66 outputs classification information and medical device regions corresponding to each RT-format catheter image 518. The control unit 21 inputs the classification information and medical device information to the third synthesis unit 543 to synthesize synthesized data 536.

制御部21は、複数の合成データ536に基づいて、生体組織の三次元構造を示す生体三次元データ551を作成する。生体三次元データ551は、たとえば三次元空間における体積格子ごとに、生体組織ラベル、第1内腔領域ラベル、第2内腔領域ラベル、非内腔領域ラベル等を示す値を記録した、ボクセルデータである。生体三次元データ551は、それぞれの領域の境界を示す複数のポリゴンにより構成されたポリゴンデータであってもよい。複数枚のRT形式のデータに基づいて三次元データ55を作成する方法は公知であるため、説明を省略する。 The control unit 21 creates biological three-dimensional data 551 representing the three-dimensional structure of biological tissue based on multiple composite data 536. The biological three-dimensional data 551 is, for example, voxel data that records values representing biological tissue labels, first lumen region labels, second lumen region labels, non-lumen region labels, etc. for each volumetric grid in three-dimensional space. The biological three-dimensional data 551 may also be polygon data composed of multiple polygons representing the boundaries of each region. Methods for creating three-dimensional data 55 based on multiple RT format data are well known, so explanations are omitted.

制御部21は、位置分類解析部66に含まれる位置情報取得部65から、それぞれのRT形式カテーテル画像518に描出されている医療器具の位置を示す位置情報を取得する。制御部21は、複数の位置情報に基づいて、医療器具の三次元的な形状を示す医療器具三次元データ552を作成する。医療器具三次元データ552の詳細については、後述する。 The control unit 21 acquires position information indicating the position of the medical instrument depicted in each RT format catheter image 518 from the position information acquisition unit 65 included in the position classification analysis unit 66. The control unit 21 creates medical instrument three-dimensional data 552 indicating the three-dimensional shape of the medical instrument based on the multiple pieces of position information. Details of the medical instrument three-dimensional data 552 will be described later.

制御部21は、生体三次元データ551と医療器具三次元データ552とを合成して三次元データ55を生成する。三次元データ55は、図4を使用して説明したステップS513の「3D表示」に使用される。なお、三次元データ55を合成する際に、制御部21は合成データ536に含まれる医療器具領域を空白領域、または、非生体領域に置換した後に、医療器具三次元データ552を合成する。制御部21は、位置分類解析部66に含まれる第1合成部541から出力される分類情報を用いて生体三次元データ551を生成してもよい。 The control unit 21 generates three-dimensional data 55 by combining the biological three-dimensional data 551 and the medical instrument three-dimensional data 552. The three-dimensional data 55 is used for the "3D display" in step S513 described using FIG. 4. When combining the three-dimensional data 55, the control unit 21 replaces the medical instrument area included in the combined data 536 with a blank area or a non-biological area, and then combines the medical instrument three-dimensional data 552. The control unit 21 may generate the biological three-dimensional data 551 using classification information output from the first combination unit 541 included in the position classification analysis unit 66.

図32Aから図32Dは、位置情報の修正過程の概要を説明する説明図である。図32Aから図32Dは、画像取得用カテーテル40を図の右方向に引きながらカテーテル画像51を撮影している状態を時系列順に示す模式図である。太い円筒は、第1腔の内面を模式的に示す。 Figures 32A to 32D are explanatory diagrams outlining the process of correcting position information. Figures 32A to 32D are schematic diagrams showing, in chronological order, the state in which catheter images 51 are captured while the image acquisition catheter 40 is pulled to the right in the figure. The thick cylinder schematically shows the inner surface of the first cavity.

図32Aにおいては、3枚のカテーテル画像51が撮影済である。それぞれのカテーテル画像51から抽出された医療器具の位置情報を白丸で示す。図32Bは、4枚目のカテーテル画像51を撮影した状態を示す。4枚目のカテーテル画像51から抽出された医療器具の位置情報を黒丸で示す。 In Figure 32A, three catheter images 51 have been taken. The position information of the medical device extracted from each catheter image 51 is indicated by a white circle. Figure 32B shows the state after the fourth catheter image 51 has been taken. The position information of the medical device extracted from the fourth catheter image 51 is indicated by a black circle.

先に撮影された3枚のカテーテル画像51とは明らかに異なる場所に医療器具が検出されている。一般的に、IVRで使用する医療器具は、ある程度の剛性を有し急激に屈曲することは考えにくい。したがって、黒丸で示す位置情報は誤検出である可能性が高い。 The medical device has been detected in a location that is clearly different from the three catheter images 51 taken previously. Medical devices used in IVR generally have a certain degree of rigidity and are unlikely to bend suddenly. Therefore, the location information indicated by the black circle is likely to be a false detection.

図32Cにおいては、さらに2枚のカテーテル画像51を撮影済である。それぞれのカテーテル画像51から抽出された医療器具の位置情報を白丸で示す。5個の白丸は、画像取得用カテーテル40の長手方向に沿ってほぼ一列に並んでいるが、黒丸は大きく離れており、誤検出であることが明らかである。 In Figure 32C, two more catheter images 51 have been taken. The position information of the medical device extracted from each catheter image 51 is shown by the white circles. The five white circles are aligned almost in a line along the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40, but the black circles are far apart, clearly indicating a false detection.

図32Dにおいては、5個の白丸に基づいて補完した位置情報を×印で示す。黒丸で示す位置情報の代わりに、×印で示す位置情報を使用することにより、第1腔内の医療器具の形状を三次元画像に正しく表示できる。In Figure 32D, the positional information interpolated based on the five white circles is indicated by crosses. By using the positional information indicated by the crosses instead of the positional information indicated by the black circles, the shape of the medical device in the first cavity can be correctly displayed in the three-dimensional image.

なお、位置情報取得部65が位置情報の取得に成功しなかった場合、制御部21は位置分類解析部66に含まれる第2合成部542から取得した医療器具領域の代表点を位置情報に使用してもよい。たとえば医療器具領域の重心を代表点に使用できる。 If the location information acquisition unit 65 is not successful in acquiring location information, the control unit 21 may use, as location information, a representative point of the medical instrument region acquired from the second synthesis unit 542 included in the location classification analysis unit 66. For example, the center of gravity of the medical instrument region can be used as the representative point.

図33は、実施の形態8のプログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。図33を使用して説明するプログラムは、図4を使用して説明したステップS505でユーザが三次元表示を指定していると判定した場合(ステップS505で3D)に実行されるプログラムである。 Figure 33 is a flowchart illustrating the processing flow of the program of embodiment 8. The program described using Figure 33 is a program executed when it is determined in step S505 described using Figure 4 that the user has specified three-dimensional display (3D in step S505).

図33のプログラムは、画像取得用カテーテル40の長手方向に沿って、複数のカテーテル画像51が撮影されている途中で実行可能である。図33のプログラムの実行に先立ち、撮影済のカテーテル画像51についてはそれぞれ分類情報および位置情報が生成済であり、補助記憶装置23または外部の大容量記憶装置に記憶されている場合を例にして説明する。 The program in Figure 33 can be executed while multiple catheter images 51 are being captured along the longitudinal direction of the image acquisition catheter 40. Prior to execution of the program in Figure 33, classification information and location information have already been generated for each of the captured catheter images 51, and this will be explained using an example in which this information has been stored in the auxiliary storage device 23 or an external mass storage device.

制御部21は、1枚のカテーテル画像51に対応する位置情報を取得し、主記憶装置22または補助記憶装置23に記録する(ステップS641)。なお、制御部21は、一連のカテーテル画像51のうち、先に記憶されたカテーテル画像51から順番に処理を行なう。ステップS641において制御部21は、一連のカテーテル画像51のうち最初の数枚のカテーテル画像51から位置情報を取得して記録してもよい。The control unit 21 acquires position information corresponding to one catheter image 51 and records it in the main memory device 22 or the auxiliary memory device 23 (step S641). The control unit 21 processes the series of catheter images 51 in order, starting with the catheter image 51 that was stored first. In step S641, the control unit 21 may acquire and record position information from the first few catheter images 51 in the series of catheter images 51.

制御部21は、次の1枚のカテーテル画像51に対応する位置情報を取得する(ステップS642)。以下の説明では、処理中の位置情報を第1位置情報と記載する。制御部21は、ステップS641および過去のステップS641で取得した位置情報の中から、第1位置情報に最も近接する位置情報を抽出する(ステップS643)。以下の説明ではステップS643で抽出した位置情報を、第2位置情報と記載する。 The control unit 21 acquires position information corresponding to the next catheter image 51 (step S642). In the following description, the position information being processed will be referred to as first position information. The control unit 21 extracts the position information closest to the first position information from the position information acquired in step S641 and previous steps S641 (step S643). In the following description, the position information extracted in step S643 will be referred to as second position information.

なお、ステップS642においては、複数のカテーテル画像51を画像取得用カテーテル40に直交する一つの平面に投影した状態で、位置情報間の距離を比較する。すなわち、第2位置情報を抽出する際には、画像取得用カテーテル40の長手方向の距離については考慮しない。 In step S642, the distances between the positional information are compared while projecting the multiple catheter images 51 onto a plane perpendicular to the image acquisition catheter 40. In other words, when extracting the second positional information, the longitudinal distance of the image acquisition catheter 40 is not taken into consideration.

制御部21は、第1位置情報と第2位置情報との間の距離が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS644)。閾値は、たとえば3ミリメートルである。閾値以下であると判定した場合(ステップS644でYES)、制御部21は第2位置情報を主記憶装置22または補助記憶装置23に記録する(ステップS645)。 The control unit 21 determines whether the distance between the first position information and the second position information is equal to or less than a predetermined threshold (step S644). The threshold is, for example, 3 millimeters. If it is determined that the distance is equal to or less than the threshold (YES in step S644), the control unit 21 records the second position information in the main memory device 22 or the auxiliary memory device 23 (step S645).

閾値を超えると判定した場合(ステップS644でNO)、またはステップS645の終了後、制御部21は、記録されている位置情報の処理を終了したか否かを判定する(ステップS646)。終了していないと判定した場合(ステップS646でNO)、制御部21はステップS642に戻る。If it is determined that the threshold value is exceeded (NO in step S644), or after step S645 is completed, the control unit 21 determines whether processing of the recorded location information has been completed (step S646). If it is determined that processing has not been completed (NO in step S646), the control unit 21 returns to step S642.

図32において黒丸で示した位置情報は、ステップS644で閾値を超えると判定される位置情報の例示である。制御部21は、このような位置情報をステップS645で記録せずに無視する。制御部21は、ステップS644でNOと判定した場合の処理により、所定の条件を満たさない位置情報を除外する除外部の機能を実現する。なお制御部21は、ステップS644で閾値を超えると判定した位置情報に「エラー」を示すフラグを付けて記録してもよい。 The location information indicated by black circles in Figure 32 is an example of location information that is determined to exceed the threshold in step S644. The control unit 21 ignores such location information without recording it in step S645. By processing when the control unit 21 determines NO in step S644, the control unit 21 realizes the function of an exclusion unit that excludes location information that does not satisfy predetermined conditions. Note that the control unit 21 may record location information that is determined to exceed the threshold in step S644 by attaching a flag indicating an "error."

終了したと判定した場合(ステップS646でYES)、制御部21は、ステップS641およびステップS645で記録した位置情報に基づいて、位置情報の補完を行なえるか否かを判定する(ステップS647)。可能であると判定した場合(ステップS647でYES)、制御部21は位置情報を補完する(ステップS648)。If it is determined that the process has ended (YES in step S646), the control unit 21 determines whether or not the location information can be complemented based on the location information recorded in steps S641 and S645 (step S647). If it is determined that the location information can be complemented (YES in step S647), the control unit 21 complements the location information (step S648).

ステップS648において制御部21は、たとえばステップS644で閾値を超えると判定された位置情報を代替する位置情報を補完する。制御部21は、カテーテル画像51同士の間の位置情報を補完してもよい。補完は、たとえば線形補間、スプライン補間、ラグランジェ補間またはニュートン補間等の任意の手法を用いて行なえる。制御部21は、ステップS648により位置情報に補完情報を加える補完部の機能を実現する。 In step S648, the control unit 21 complements position information that replaces the position information determined to exceed the threshold in step S644, for example. The control unit 21 may complement position information between catheter images 51. The complementation can be performed using any method, such as linear interpolation, spline interpolation, Lagrange interpolation, or Newtonian interpolation. In step S648, the control unit 21 realizes the function of a complementing unit that adds complementary information to the position information.

位置情報の補完を行なえないと判定した場合(ステップS647でNO)、またはステップS648の終了後、制御部21は、三次元表示のサブルーチンを起動する(ステップS649)。三次元表示のサブルーチンは、一連のカテーテル画像51に基づく三次元表示を行なうサブルーチンである。三次元表示のサブルーチンの処理の流れは後述する。 If it is determined that the position information cannot be complemented (NO in step S647), or after step S648 is completed, the control unit 21 starts a three-dimensional display subroutine (step S649). The three-dimensional display subroutine is a subroutine that performs three-dimensional display based on a series of catheter images 51. The processing flow of the three-dimensional display subroutine will be described later.

制御部21は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS650)。たとえば、MDU33により新たなプルバック操作、すなわち三次元画像の生成に用いるカテーテル画像51の撮影が開始された場合、制御部21は処理を終了すると判定する。 The control unit 21 determines whether to terminate the processing (step S650). For example, if the MDU 33 starts a new pullback operation, i.e., starts capturing a catheter image 51 to be used to generate a three-dimensional image, the control unit 21 determines to terminate the processing.

処理を終了しないと判定した場合(ステップS650でNO)、制御部21はステップS642に戻る。処理を終了すると判定した場合(ステップS650でYES)、制御部21は処理を終了する。If it is determined that the processing should not be terminated (NO in step S650), the control unit 21 returns to step S642. If it is determined that the processing should be terminated (YES in step S650), the control unit 21 terminates the processing.

なお、制御部21は、図33のプログラムの実行と平行して、新たに撮影されたカテーテル画像51に基づいて、分類情報および位置情報を生成して記録する。すなわち、ステップS646で終了したと判定した場合に、ステップS647以降が実行されるが、ステップS647からステップS650までを実行する間に、新たな位置情報および分類情報が生成されている可能性がある。 In parallel with the execution of the program in Figure 33, the control unit 21 generates and records classification information and position information based on the newly captured catheter image 51. In other words, if it is determined that the process has ended in step S646, steps S647 and onward are executed, but new position information and classification information may have been generated while steps S647 to S650 are being executed.

図34は、三次元表示のサブルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。三次元表示のサブルーチンは、一連のカテーテル画像51に基づく三次元表示を行なうサブルーチンである。三次元表示のサブルーチンにより、制御部21は三次元出力部の機能を実現する。 Figure 34 is a flowchart explaining the processing flow of the three-dimensional display subroutine. The three-dimensional display subroutine is a subroutine that performs three-dimensional display based on a series of catheter images 51. The three-dimensional display subroutine enables the control unit 21 to realize the functions of the three-dimensional output unit.

制御部21は、一連のカテーテル画像51に対応する合成データ536を取得する(ステップS661)。制御部21は、一連の合成データ536に基づいて生体組織の三次元構造を示す生体三次元データ551を作成する(ステップS662)。The control unit 21 acquires composite data 536 corresponding to the series of catheter images 51 (step S661). The control unit 21 creates biological three-dimensional data 551 showing the three-dimensional structure of biological tissue based on the series of composite data 536 (step S662).

なお、前述のとおり三次元データ55を合成する際に、制御部21は合成データ536に含まれる医療器具領域を空白領域、または、非生体領域に置換した後に、医療器具三次元データ552を合成する。制御部21は、位置分類解析部66に含まれる第1合成部541から出力される分類情報を用いて生体三次元データ551を生成してもよい。制御部21は、図18を使用して説明した第1分類データ521に基づいて生体三次元データ551を生成してもよい。すなわち制御部21は、複数の第1分類データ521に直接的に基づいて生体三次元データ551を生成できる。 As described above, when synthesizing the three-dimensional data 55, the control unit 21 replaces the medical instrument area included in the synthesized data 536 with a blank area or a non-biological area, and then synthesizes the medical instrument three-dimensional data 552. The control unit 21 may generate the biological three-dimensional data 551 using classification information output from the first synthesis unit 541 included in the position classification analysis unit 66. The control unit 21 may also generate the biological three-dimensional data 551 based on the first classification data 521 described using FIG. 18. In other words, the control unit 21 can generate the biological three-dimensional data 551 directly based on multiple first classification data 521.

制御部21は、複数の第1分類データ521に間接的に基づいて生体三次元データ551を生成してもよい。「間接的に基づく」とは、たとえば図31を使用して説明したように、複数の第1分類データ521を用いて生成した複数の合成データ536に基づいて生体三次元データ551を生成することを意味する。制御部21は、第1複数の分類データ521を用いて生成した合成データ536とは異なる複数のデータに基づいて、生体三次元データ551を生成してもよい。 The control unit 21 may generate the biometric three-dimensional data 551 indirectly based on the plurality of first classification data 521. "Indirectly based" means generating the biometric three-dimensional data 551 based on a plurality of synthetic data 536 generated using the plurality of first classification data 521, as explained using Figure 31, for example. The control unit 21 may generate the biometric three-dimensional data 551 based on a plurality of data different from the synthetic data 536 generated using the first plurality of classification data 521.

制御部21は、図33を使用して説明したプログラムのステップS641およびステップS645で記録された一連の位置情報およびステップS648で補完された補完情報により定められる曲線に太さ情報を付与する(ステップS663)。太さ情報は、IVRの手技で一般的に使用される医療器具の太さであることが望ましい。制御部21は、使用中の医療器具に関する情報を受け付けて、当該医療器具に対応する太さ情報を付与してもよい。太さ情報の付与により、医療器具の三次元形状が再現される。 The control unit 21 assigns thickness information to the curve defined by the series of positional information recorded in steps S641 and S645 of the program described using FIG. 33 and the complementary information complemented in step S648 (step S663). The thickness information is preferably the thickness of a medical instrument commonly used in IVR procedures. The control unit 21 may also accept information about the medical instrument currently in use and assign thickness information corresponding to that medical instrument. By assigning thickness information, the three-dimensional shape of the medical instrument is reproduced.

制御部21は、ステップS662で生成した生体三次元データ551に、ステップS662で生成した医療器具の三次元形状を合成する(ステップS664)。制御部21は合成後の三次元データ55を表示装置31に表示する(ステップS665)。The control unit 21 synthesizes the three-dimensional shape of the medical instrument generated in step S662 with the three-dimensional biological data 551 generated in step S662 (step S664). The control unit 21 displays the synthesized three-dimensional data 55 on the display device 31 (step S665).

制御部21は、三次元表示した画像に対する回転、断面の変更、拡大、縮小等の指示をユーザから受け付けて、表示を変更する。三次元表示した画像に対する指示の受付および表示の変更は従来から行われているため、説明を省略する。制御部21は処理を終了する。 The control unit 21 accepts instructions from the user for rotating, changing the cross section, enlarging, reducing, etc., the three-dimensionally displayed image, and changes the display. Since accepting instructions for three-dimensionally displayed images and changing the display have been done conventionally, explanations will be omitted. The control unit 21 then ends processing.

本実施の形態によると、位置情報の誤検出による影響を除去し、当な形状の医療器具を表示するカテーテルシステム10を提供できる。ユーザは、たとえばブロッケンブロー針と、卵円窩との位置関係を容易に把握して、IVRの手技を行なえる。 This embodiment provides a catheter system 10 that eliminates the effects of erroneous position information detection and displays the correct shape of the medical instrument. The user can easily grasp the positional relationship between, for example, the Brockenbrough needle and the fossa ovalis, and perform IVR procedures.

なお、ステップS643からステップS645の処理を行なう代わりに、複数の位置情報をクラスタリング処理することにより、他の位置情報から大きく離れた異常な位置情報を除去してもよい。 Instead of performing the processes from step S643 to step S645, abnormal location information that is significantly different from other location information may be removed by performing clustering processing on multiple location information.

[変形例8-1]
本変形例は、医療器具が誤検出されていない場合には、カテーテル画像51から検出した医療器具領域に基づいて三次元表示を行なうカテーテルシステム10に関する。実施の形態8と共通する部分については、説明を省略する。
[Modification 8-1]
This modification relates to a catheter system 10 that, when no medical instrument is erroneously detected, performs three-dimensional display based on a medical instrument region detected from a catheter image 51. Explanation of parts common to the eighth embodiment will be omitted.

制御部21は、図34を使用して説明したサブルーチンのステップS663において、たとえばヒント有学習済モデル631またはヒント無学習済モデル632から出力された医療器具領域に基づいて医療器具の太さを定める。ただし、位置情報が誤りであると判定されたカテーテル画像51については、前後のカテーテル画像51の医療器具領域に基づいて太さ情報を補完する。 In step S663 of the subroutine described using Figure 34, the control unit 21 determines the thickness of the medical instrument based on the medical instrument region output, for example, from the trained model with hints 631 or the trained model without hints 632. However, for a catheter image 51 whose position information is determined to be incorrect, the thickness information is complemented based on the medical instrument regions of the previous and next catheter images 51.

本変形例によると、たとえばシースから針を突出させた状態の医療器具等、途中で太さが変化する医療器具を三次元画像中に適切に表示するカテーテルシステム10を提供できる。 This modified example makes it possible to provide a catheter system 10 that can appropriately display medical instruments whose thickness changes along the way, such as a medical instrument with a needle protruding from a sheath, in a three-dimensional image.

[実施の形態9]
本実施の形態は、ラジアル走査型の画像取得用カテーテル40を用いて取得したRT形式カテーテル画像518を処理する学習済モデルに適したパディング処理に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
Ninth Embodiment
This embodiment relates to padding processing suitable for a trained model that processes RT-format catheter images 518 acquired using a radial scanning imaging catheter 40. Explanation of parts common to the first embodiment will be omitted.

パディング処理は、畳込み処理を行なう前に入力データの周囲にデータを付加する処理である。画像の入力を受け付ける入力層の直後の畳込み処理においては、入力データは入力された画像である。入力層の直後以外の畳込み処理においては、入力データは前の段階で抽出された特徴マップである。画像データを処理する学習済モデルにおいては、畳込層に入力された入力データの周囲に「0」のデータを付与する、いわゆるゼロパディング処理が一般的に行なわれる。 Padding is the process of adding data around input data before performing convolution processing. In convolution processing immediately after the input layer that accepts image input, the input data is the input image. In convolution processing other than immediately after the input layer, the input data is the feature map extracted in the previous stage. In trained models that process image data, so-called zero padding is commonly performed, in which "0" data is added around the input data input to the convolution layer.

図35は、実施の形態9のパディング処理を説明する説明図である。図35の右端は、畳込層に入力される入力データの模式図である。畳込層は、たとえば医療器具学習済モデル611に含まれる第1畳込層、および、角度学習済モデル612に含まれる第2畳込層の例示である。畳込層は、ラジアル走査型の画像取得用カテーテル40を用いて撮影したカテーテル画像51の処理に用いる任意の学習済モデルに含まれる畳込層であってもよい。 Figure 35 is an explanatory diagram illustrating padding processing in embodiment 9. The right end of Figure 35 is a schematic diagram of input data input to the convolutional layer. The convolutional layer is an example of, for example, the first convolutional layer included in the medical instrument trained model 611 and the second convolutional layer included in the angle trained model 612. The convolutional layer may be a convolutional layer included in any trained model used to process catheter images 51 captured using a radial scanning type image acquisition catheter 40.

入力データはRT形式であり、横方向はセンサ42からの距離に、縦方向は走査角度に対応する。入力データの右上端部および左下端部を拡大した模式図を、図35の中央に示す。それぞれの枠は画素に対応し、枠内の数値は画素値に対応する。 The input data is in RT format, with the horizontal direction corresponding to the distance from the sensor 42 and the vertical direction corresponding to the scanning angle. A schematic diagram enlarging the upper right and lower left corners of the input data is shown in the center of Figure 35. Each frame corresponds to a pixel, and the numerical value within the frame corresponds to the pixel value.

図35の右端は、本実施の形態のパディング処理を行なった後のデータの模式図である。斜体で示す数値が、パディング処理により付加されたデータを示す。入力データの左右の端に「0」のデータが付加される。入力データの上端に、パディング処理を行なう前にデータの下端の「A」で示すデータがコピーされる。入力データの下端に、パディング処理を行なう前にデータの上端の「B」で示すデータがコピーされている。 The right side of Figure 35 is a schematic diagram of the data after padding processing in this embodiment has been performed. The numbers in italics indicate the data added by the padding processing. Data "0" is added to the left and right ends of the input data. The data indicated by "A" at the bottom of the data before padding processing is copied to the top of the input data. The data indicated by "B" at the top of the data before padding processing is copied to the bottom of the input data.

すなわち図35の右端においては、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータが付加されており、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータが付加されている。以下の説明では、図35を使用して説明したパディング処理をポーラーパディング処理と記載する。 That is, at the right end of Figure 35, the same data as on the side with a larger scan angle is added to the outside of the side with a smaller scan angle, and the same data as on the side with a smaller scan angle is added to the outside of the side with a larger scan angle. In the following explanation, the padding process described using Figure 35 will be referred to as polar padding process.

ラジアル走査型の画像取得用カテーテル40ではRT形式カテーテル画像518の上端と下端とは略同一である。たとえば一つの医療器具または病変部等が、RT形式カテーテル画像518の上下に分離する場合がある。ポーラーパディング処理は、このような特徴を利用した処理である。 In a radial scanning imaging catheter 40, the top and bottom of the RT catheter image 518 are approximately the same. For example, a single medical device or lesion may be separated into the top and bottom of the RT catheter image 518. Polar padding processing takes advantage of this characteristic.

本実施の形態によると、RT形式の画像の上下の情報を十分に反映する学習済モデルを生成できる。 According to this embodiment, a trained model can be generated that fully reflects the information at the top and bottom of RT format images.

学習済モデルが含むすべての畳込層でポーラーパディング処理を行なっても、一部の畳込層でポーラーパディング処理を行なってもよい。 Polar padding may be performed on all convolutional layers contained in a trained model, or on only some of the convolutional layers.

図35は入力データの四方にそれぞれ1個のデータを付加するパディング処理を行なう例を示すが、パディング処理は複数個のデータを付加する処理であっても良い。畳込み処理に用いるフィルタのサイズおよびストライド量に応じて、ポーラーパディング処理で付加するデータの数が選択される。 Figure 35 shows an example of padding in which one piece of data is added to each side of the input data, but the padding process may also add multiple pieces of data. The number of pieces of data added in the polar padding process is selected depending on the size and stride amount of the filter used in the convolution process.

[変形例9-1]
図36は、変形例のポーラーパディング処理を説明する説明図である。本変形例のポーラーパディング処理は、RT形式カテーテル画像518を最初に処理する段階の畳込層に有効である。
[Modification 9-1]
36 is an explanatory diagram illustrating a modified polar padding process. The modified polar padding process is effective for the convolution layer at the stage where the RT format catheter image 518 is first processed.

図36の上側は、センサ42を右向きに引きながらラジアル走査を行なう状態を模式的に示す。センサ42が一回転する間に取得した走査線データに基づいて図36の左下に模式的に示す1枚のRT形式カテーテル画像518が生成される。RT形式カテーテル画像518は、センサ42の回転に従い上側から下側に向けて形成される。 The upper part of Figure 36 shows a schematic diagram of radial scanning performed while the sensor 42 is pulled to the right. A single RT catheter image 518, shown schematically in the lower left of Figure 36, is generated based on the scan line data acquired during one rotation of the sensor 42. The RT catheter image 518 is formed from top to bottom as the sensor 42 rotates.

図36の右下は、RT形式カテーテル画像518にパディング処理を行なった状態を模式的に示す。RT形式カテーテル画像518の上側に、左下がりのハッチングで示す一回転前のRT形式カテーテル画像518の終端部のデータが付加される。RT形式カテーテル画像518の下側に、右下がりのハッチングで示す一回転後ろのRT形式カテーテル画像518の開始部のデータが付加される。RT形式カテーテル画像518の左右に「0」のデータが付加される。 The bottom right of Figure 36 shows a schematic diagram of the state after padding has been performed on the RT format catheter image 518. Data from the end of the RT format catheter image 518 one rotation before, indicated by hatching slanting downward to the left, is added to the top of the RT format catheter image 518. Data from the beginning of the RT format catheter image 518 one rotation after, indicated by hatching slanting downward to the right, is added to the bottom of the RT format catheter image 518. Data "0" is added to the left and right of the RT format catheter image 518.

本変形例によると、実際の走査線データに基づいたパディング処理を行なうため、さらに正確にRT形式の画像の上下の情報を十分に反映する学習済モデルを生成できる。 In this variant, padding processing is performed based on actual scan line data, making it possible to generate a trained model that more accurately reflects the information above and below the RT format image.

[実施の形態10]
図37は、実施の形態10のカテーテルシステム10の構成を説明する説明図である。本実施の形態は、カテーテル制御装置27と、MDU33と、画像取得用カテーテル40と、汎用のコンピュータ90と、プログラム97とを組み合わせて動作させることにより、本実施の形態のカテーテルシステム10を実現する形態に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
[Embodiment 10]
37 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a catheter system 10 according to a tenth embodiment. This embodiment relates to a configuration in which the catheter system 10 according to the tenth embodiment is realized by combining and operating a catheter control device 27, an MDU 33, an image acquisition catheter 40, a general-purpose computer 90, and a program 97. Explanations of parts common to the first embodiment will be omitted.

カテーテル制御装置27は、MDU33の制御、センサ42の制御、および、センサ42から受信した信号に基づく横断層像および縦断層像の生成等を行なう、IVUS用の超音波診断装置である。カテーテル制御装置27の機能および構成は、従来から使用されている超音波診断装置と同様であるため、説明を省略する。 The catheter control device 27 is an ultrasound diagnostic device for IVUS that controls the MDU 33, the sensor 42, and generates transverse and longitudinal images based on signals received from the sensor 42. The function and configuration of the catheter control device 27 are similar to those of conventional ultrasound diagnostic devices, so a detailed description will be omitted.

本実施の形態のカテーテルシステム10は、コンピュータ90を含む。コンピュータ90は、制御部21、主記憶装置22、補助記憶装置23、通信部24、表示部25、入力部26、読取部29およびバスを備える。コンピュータ90は、汎用のパーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォンまたはサーバコンピュータ等の情報機器である。 The catheter system 10 of this embodiment includes a computer 90. The computer 90 is equipped with a control unit 21, a main memory device 22, an auxiliary memory device 23, a communication unit 24, a display unit 25, an input unit 26, a reading unit 29, and a bus. The computer 90 is an information device such as a general-purpose personal computer, tablet, smartphone, or server computer.

プログラム97は、可搬型記録媒体96に記録されている。制御部21は、読取部29を介してプログラム97を読み込み、補助記憶装置23に保存する。また制御部21は、コンピュータ90内に実装されたフラッシュメモリ等の半導体メモリ98に記憶されたプログラム97を読出してもよい。さらに、制御部21は、通信部24および図示しないネットワークを介して接続される図示しない他のサーバコンピュータからプログラム97をダウンロードして補助記憶装置23に保存してもよい。 The program 97 is recorded on a portable recording medium 96. The control unit 21 reads the program 97 via the reading unit 29 and stores it in the auxiliary storage device 23. The control unit 21 may also read the program 97 stored in a semiconductor memory 98, such as a flash memory, implemented in the computer 90. Furthermore, the control unit 21 may download the program 97 from another server computer (not shown) connected via the communication unit 24 and a network (not shown) and store it in the auxiliary storage device 23.

プログラム97は、コンピュータ90の制御プログラムとしてインストールされ、主記憶装置22にロードして実行される。これにより、コンピュータ90は上述した情報処理装置20として機能する。 Program 97 is installed as a control program for computer 90, loaded into main memory device 22, and executed, thereby causing computer 90 to function as the information processing device 20 described above.

コンピュータ90は、汎用のパソコン、タブレット、スマートフォン、大型計算機、大型計算機上で動作する仮想マシン、クラウドコンピューティングシステム、または、量子コンピュータである。コンピュータ90は、分散処理を行なう複数のパソコン等であってもよい。 Computer 90 is a general-purpose personal computer, tablet, smartphone, mainframe computer, virtual machine running on a mainframe computer, cloud computing system, or quantum computer. Computer 90 may also be multiple personal computers performing distributed processing.

[実施の形態11]
図38は、実施の形態11の情報処理装置20の機能ブロック図である。情報処理装置20は、画像取得部81と、第1位置情報出力部83とを備える。画像取得部81は、ラジアル走査型の画像取得用カテーテル40により得られたカテーテル画像51を取得する。
[Embodiment 11]
38 is a functional block diagram of an information processing device 20 according to embodiment 11. The information processing device 20 includes an image acquisition unit 81 and a first position information output unit 83. The image acquisition unit 81 acquires a catheter image 51 obtained by a radial scanning type imaging catheter 40.

第1位置情報出力部83は、カテーテル画像51を入力した場合に、カテーテル画像51に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデル611に、取得したカテーテル画像51を入力して、第1位置情報を出力する。 When a catheter image 51 is input, the first position information output unit 83 inputs the acquired catheter image 51 into the medical instrument learned model 611, which outputs first position information regarding the position of the medical instrument contained in the catheter image 51, and outputs the first position information.

(付記A1)
第1腔に挿入された画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得する画像取得部と、
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記第1腔の内側である第1内腔領域および前記画像取得用カテーテルが挿入されていない第2腔の内側である第2内腔領域を含む非生体組織領域と、生体組織領域とを異なる領域として分類した第1分類データを出力する第1分類学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1分類データを出力する第1分類データ出力部とを備え、
前記第1分類学習済モデルは、少なくとも、前記第1内腔領域および前記第2内腔領域を含む前記非生体組織領域と、前記生体組織領域と、が明示された第1訓練データを用いて生成されている
情報処理装置。
(Appendix A1)
an image acquisition unit that acquires a catheter image obtained by an image acquisition catheter inserted into the first cavity;
a first classified data output unit that, when the catheter image is input, outputs first classified data in which a non-living tissue region including a first lumen region that is the inside of the first cavity and a second lumen region that is the inside of a second cavity into which the image acquisition catheter is not inserted and a living tissue region are classified as different regions; and
The first classification trained model is generated using first training data that explicitly specifies at least the non-biological tissue region including the first lumen region and the second lumen region, and the biological tissue region.

(付記A2)
前記第1分類データにおいて、前記非生体組織領域から前記第1内腔領域と前記第2内腔領域とをそれぞれ抽出する内腔領域抽出部と、
前記第1分類データを、前記第1内腔領域と、前記第2内腔領域と、前記生体組織領域とをそれぞれ区別できる態様に変更して出力する第1態様出力部とを備える
付記A1に記載の情報処理装置。
(Appendix A2)
a lumen region extraction unit that extracts the first lumen region and the second lumen region from the non-biological tissue region in the first classified data;
The information processing device according to Appendix A1, further comprising: a first format output unit that converts the first classification data into a format that allows the first lumen region, the second lumen region, and the biological tissue region to be distinguished from one another, and outputs the converted data.

(付記A3)
前記第1分類データにおいて、前記非生体組織領域から前記第1内腔領域でも前記第2内腔領域でもない非内腔領域を抽出し、
前記第1分類データを、前記第1内腔領域と、前記第2内腔領域と、前記非内腔領域と、前記生体組織領域とをそれぞれ区別できる態様に変更して出力する第2態様出力部とを備える
付記A1または付記A2に記載の情報処理装置。
(Appendix A3)
extracting a non-luminal region that is neither the first lumen region nor the second lumen region from the non-biological tissue region in the first classified data;
the information processing device according to Appendix A1 or A2, further comprising: a second format output unit that converts the first classification data into a format that allows the first lumen region, the second lumen region, the non-lumen region, and the biological tissue region to be distinguished from one another, and outputs the converted data.

(付記A4)
前記第1分類学習済モデルは、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記生体組織領域と、前記第1内腔領域と、前記第2内腔領域と、前記非内腔領域とをそれぞれ異なる領域として分類した前記第1分類データを出力する
付記A3に記載の情報処理装置。
(Appendix A4)
The information processing device described in Appendix A3, wherein when the catheter image is input, the first classification trained model outputs the first classification data in which the biological tissue region, the first lumen region, the second lumen region, and the non-lumen region are classified as different regions.

(付記A5)
前記画像取得用カテーテルは、ラジアル走査型の断層像取得用カテーテルであり、
前記カテーテル画像は、前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像であり、
前記第1分類データは、前記RT形式画像における各画素の分類結果である
付記A1から付記A4のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix A5)
the imaging catheter is a radial scanning type tomographic imaging catheter,
the catheter image is an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle;
The information processing device according to any one of Appendix A1 to Appendix A4, wherein the first classification data is a classification result of each pixel in the RT format image.

(付記A6)
前記第1分類学習済モデルは、
複数の畳込層を含み、
複数の前記畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている
付記A5に記載の情報処理装置。
(Appendix A6)
The first classification trained model is
It includes multiple convolutional layers,
The information processing device described in Appendix A5, wherein at least one of the plurality of convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle.

(付記A7)
前記第1分類学習済モデルは、時系列的に取得した複数の前記カテーテル画像を入力した場合に、複数の前記カテーテル画像のうちの最新の前記カテーテル画像に関して前記非生体組織領域と前記生体組織領域とを分類した前記第1分類データを出力する
付記A1から付記A6のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix A7)
The information processing device according to any one of Appendix A1 to Appendix A6, wherein the first classification trained model, when inputting a plurality of catheter images acquired in time series, outputs the first classification data that classifies the latest catheter image among the plurality of catheter images into the non-biological tissue region and the biological tissue region.

(付記A8)
前記第1分類学習済モデルは、
過去に入力された前記カテーテル画像に関する情報を保持するメモリ部を備え、
前記メモリ部に保持した情報と、複数の前記カテーテル画像のうちの最新の前記カテーテル画像とに基づいて、前記第1分類データを出力する
付記A7に記載の情報処理装置。
(Appendix A8)
The first classification trained model is
a memory unit for storing information about the catheter image previously input;
The information processing device according to Appendix A7, wherein the first classified data is output based on the information stored in the memory unit and the latest catheter image among the plurality of catheter images.

(付記A9)
前記第1分類学習済モデルは、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記生体組織領域と、前記非生体組織領域と、前記第1腔または前記第2腔に挿入されている医療器具を示す医療器具領域とをそれぞれ異なる領域として分類した前記第1分類データを出力する
付記A1から付記A8のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix A9)
The information processing device described in any one of Appendix A1 to Appendix A8, wherein, when the catheter image is input, the first classification trained model outputs the first classification data in which the biological tissue region, the non-biological tissue region, and a medical instrument region indicating a medical instrument inserted into the first cavity or the second cavity are classified as different regions.

(付記A10)
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記第1内腔領域を含む前記非生体組織領域と、前記生体組織領域とを異なる領域として分類した第2分類データを出力する第2分類学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、出力される第2分類データを取得する第2分類データ取得部と、
前記第1分類データに前記第2分類データを合成した合成分類データを出力する合成分類データ出力部とを備え、
前記第2分類学習済モデルは、前記非生体組織領域のうち前記第1内腔領域のみが明示された第2訓練データを用いて生成されている
付記A1から付記A9のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix A10)
a second classified data acquisition unit that inputs the acquired catheter image into a second classification trained model that outputs second classified data in which the non-biological tissue region including the first lumen region and the biological tissue region are classified as different regions when the catheter image is input, and acquires the second classified data to be output;
a combined classification data output unit that outputs combined classification data obtained by combining the first classification data with the second classification data,
The information processing device described in any one of Appendix A1 to Appendix A9, wherein the second classification trained model is generated using second training data in which only the first lumen region is explicitly indicated among the non-biological tissue regions.

(付記A11)
前記第2分類学習済モデルは、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記生体組織領域と、前記非生体組織領域と、前記第1腔または前記第2腔に挿入されている医療器具を示す医療器具領域とをそれぞれ異なる領域として分類した前記第2分類データを出力する
付記A10に記載の情報処理装置。
(Appendix A11)
The information processing device described in Appendix A10, wherein, when the catheter image is input, the second classification trained model outputs the second classification data in which the biological tissue region, the non-biological tissue region, and a medical instrument region indicating a medical instrument inserted into the first cavity or the second cavity are classified as different regions.

(付記A12)
前記第1分類学習済モデルは、前記カテーテル画像のそれぞれの部分について前記生体組織領域である確率または前記非生体組織領域である確率をさらに出力し、
前記第2分類学習済モデルは、前記カテーテル画像のそれぞれの部分について前記生体組織領域である確率または前記非生体組織領域である確率をさらに出力し、
前記合成分類データ出力部は、前記カテーテル画像のそれぞれの部分について前記生体組織領域である確率または前記非生体組織領域である確率を演算した結果に基づいて前記第1分類データに前記第2分類データを合成した合成分類データを出力する
付記A10または付記A11に記載の情報処理装置。
(Appendix A12)
The first classification trained model further outputs a probability that each portion of the catheter image is the biological tissue region or the non-biological tissue region;
The second classification trained model further outputs a probability that each portion of the catheter image is the biological tissue region or the non-biological tissue region;
The information processing device described in Appendix A10 or A11, wherein the composite classification data output unit outputs composite classification data obtained by combining the first classification data with the second classification data based on a result of calculating a probability that each part of the catheter image is the biological tissue region or the non-biological tissue region.

(付記A13)
前記画像取得用カテーテルは、前記画像取得用カテーテルの長手方向に沿って複数の前記カテーテル画像を順次取得する三次元走査用カテーテルである
付記A1から付記A12のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix A13)
The information processing device according to any one of Appendix A1 to Appendix A12, wherein the image acquisition catheter is a three-dimensional scanning catheter that sequentially acquires a plurality of the catheter images along a longitudinal direction of the image acquisition catheter.

(付記A14)
取得した複数の前記カテーテル画像からそれぞれ生成した複数の前記第1分類データに基づいて生成した三次元画像を出力する三次元出力部を備える
付記A13に記載の情報処理装置。
(Appendix A14)
The information processing device according to Appendix A13, further comprising a three-dimensional output unit that outputs a three-dimensional image generated based on the plurality of first classification data generated from the plurality of acquired catheter images.

(付記A15)
第1腔に挿入された画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得し、
少なくとも、前記第1腔の内側である第1内腔領域、および、前記画像取得用カテーテルが挿入されていない第2腔の内側である第2内腔領域を含む非生体組織領域と、生体組織領域と、が明示された第1訓練データを用いて生成されており、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記非生体組織領域と前記生体組織領域とを異なる領域として分類した第1分類データを出力する第1分類学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1分類データを出力する
処理をコンピュータに実行させる情報処理方法。
(Appendix A15)
Acquiring a catheter image obtained by an image acquisition catheter inserted into the first cavity;
an information processing method for causing a computer to execute a process of inputting an acquired catheter image into a first classification trained model that outputs first classification data in which the acquired catheter image is input, the first classification trained model being generated using first training data that explicitly specifies a non-living tissue region including at least a first lumen region that is the inside of the first cavity and a second lumen region that is the inside of a second cavity into which the image acquisition catheter is not inserted, and a living tissue region, and that outputs first classification data in which the non-living tissue region and the living tissue region are classified as different regions when the catheter image is input.

(付記A16)
第1腔に挿入された画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得し、
少なくとも、前記第1腔の内側である第1内腔領域、および、前記画像取得用カテーテルが挿入されていない第2腔の内側である第2内腔領域を含む非生体組織領域と、生体組織領域と、が明示された第1訓練データを用いて生成されており、前記カテーテル画像を入力した場合に、前記非生体組織領域と前記生体組織領域とを異なる領域として分類した第1分類データを出力する第1分類学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1分類データを出力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
(Appendix A16)
Acquiring a catheter image obtained by an image acquisition catheter inserted into the first cavity;
a program that causes a computer to execute a process of inputting an acquired catheter image into a first classification trained model that outputs first classification data that classifies the non-living tissue region and the living tissue region as different regions when the catheter image is input, the first classification trained model being generated using first training data that explicitly specifies a non-living tissue region that includes at least a first lumen region that is inside the first cavity and a second lumen region that is inside the second cavity into which the image acquisition catheter is not inserted, and a living tissue region, and outputting the first classification data.

(付記A17)
第1腔に挿入された画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像と、前記カテーテル画像の各部分に対して、生体組織領域であることを示す生体組織領域ラベルと、前記第1腔の内側であることを示す第1内腔領域、前記画像取得用カテーテルが挿入されていない第2腔の内側であることを示す第2内腔領域、および、前記第1内腔領域でも前記第2内腔領域でもない非内腔領域を含む非生体組織領域ラベルと、を有する複数のラベルを付与したラベルデータと、を関連づけて記録した複数組の訓練データを取得し、
前記複数組の訓練データを用いて、前記カテーテル画像を入力、前記ラベルデータを出力として、前記カテーテル画像が入力された場合に、前記カテーテル画像の各部分に対して、前記生体組織領域ラベルと前記非生体組織領域ラベルとを出力する学習済モデルを生成する
学習済モデルの生成方法。
(Appendix A17)
acquires a plurality of sets of training data in which catheter images obtained by an image acquisition catheter inserted into a first cavity and label data to which a plurality of labels are assigned, the labels including a biological tissue region label indicating that each portion of the catheter image is a biological tissue region, a first lumen region indicating that the region is the inside of the first cavity, a second lumen region indicating that the region is the inside of a second cavity into which the image acquisition catheter is not inserted, and a non-lunmen region including neither the first lumen region nor the second lumen region, and
A trained model generation method using the plurality of sets of training data to generate a trained model that, when the catheter image is input, outputs the biological tissue region label and the non-biological tissue region label for each part of the catheter image, with the catheter image as input and the label data as output.

(付記A18)
前記複数組の訓練データの前記非生体組織領域ラベルは、前記第1内腔領域を示す第1内腔領域ラベル、前記第2内腔領域を示す第2内腔領域ラベルおよび前記非内腔領域を示す非内腔領域ラベルを有し、
前記複数組の訓練データを用いて、前記カテーテル画像を入力、前記ラベルデータを出力として、前記カテーテル画像が入力された場合に、前記カテーテル画像の各部分に対して、前記生体組織領域ラベル、前記第1内腔領域ラベル、前記第2内腔領域ラベルおよび前記非内腔領域ラベルを出力する学習済モデルを生成する
付記A17に記載の学習済モデルの生成方法。
(Appendix A18)
the non-biological tissue region labels of the plurality of sets of training data include a first lumen region label indicating the first lumen region, a second lumen region label indicating the second lumen region, and a non-lumen region label indicating the non-lumen region;
The trained model generating method described in Appendix A17, wherein the plurality of sets of training data are used to generate a trained model in which, when the catheter image is input, the catheter image is input and the label data is output, and the trained model outputs the biological tissue region label, the first lumen region label, the second lumen region label, and the non-lumen region label for each part of the catheter image.

(付記A19)
第1腔に挿入された画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像と、前記カテーテル画像における前記第1腔の内側の境界線を示す境界線データを基に生成された、生体組織領域であることを示す生体組織領域ラベルと、前記第1腔の内側であることを示す第1内腔領域を含む非生体組織領域ラベルとを有する複数のラベルを付与したラベルデータと、を関連づけて記録した複数組の訓練データを取得し、
前記複数組の訓練データを用いて、前記カテーテル画像を入力、前記ラベルデータを出力として、前記カテーテル画像が入力された場合に、前記カテーテル画像の各部分に対して、前記生体組織領域ラベルと前記非生体組織領域ラベルとを出力する学習済モデルを生成する
学習済モデルの生成方法。
(Appendix A19)
acquiring a plurality of sets of training data in which a catheter image obtained by an image acquisition catheter inserted into a first cavity and label data to which a plurality of labels are assigned, the labels including a biological tissue region label indicating a biological tissue region and a non-biological tissue region label including a first lumen region indicating the inside of the first cavity, the biological tissue region label being generated based on boundary data indicating the inner boundary of the first cavity in the catheter image, are associated and recorded;
A trained model generation method using the plurality of sets of training data to generate a trained model that, when the catheter image is input, outputs the biological tissue region label and the non-biological tissue region label for each part of the catheter image, with the catheter image as input and the label data as output.

(付記A20)
前記カテーテル画像は、ラジアル走査型の前記画像取得用カテーテルにより得られた、一回転分の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像であり、
前記学習済モデルは複数の畳込層を含み、
前記畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習する
付記A17から付記A19のいずれか一つに記載の学習済モデルの生成方法。
(Appendix A20)
the catheter image is an RT format image in which scanning line data for one rotation obtained by the radial scanning type imaging catheter is arranged in parallel in order of scanning angle,
the trained model includes a plurality of convolutional layers;
At least one of the convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a smaller scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle. The method for generating a trained model described in any one of Appendix A17 to Appendix A19.

(付記B1)
ラジアル走査型の画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得する画像取得部と、
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1位置情報を出力する第1位置情報出力部と
を備える情報処理装置。
(Appendix B1)
an image acquisition unit that acquires a catheter image obtained by a radial scanning type image acquisition catheter;
and a first position information output unit that inputs the acquired catheter image into a medical instrument trained model that outputs first position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and outputs the first position information.

(付記B2)
前記第1位置情報出力部は、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置を用いて前記第1位置情報を出力する
付記B1に記載の情報処理装置。
(Appendix B2)
The information processing device according to Appendix B1, wherein the first position information output unit outputs the first position information using a position of one pixel included in the catheter image.

(付記B3)
前記第1位置情報出力部は、時系列的に得られた複数の前記カテーテル画像にそれぞれ対応する時系列的な前記第1位置情報を取得する第1位置情報取得部と
時系列的な前記第1位置情報から、所定の条件を満たさない前記第1位置情報を除外する除外部と、
時系列的な前記第1位置情報に、所定の条件を満たす補完情報を加える補完部と
を備える付記B1または付記B2に記載の情報処理装置。
(Appendix B3)
The first position information output unit includes: a first position information acquisition unit that acquires the time-series first position information corresponding to each of the plurality of catheter images obtained in time series; and an exclusion unit that excludes the first position information that does not satisfy a predetermined condition from the time-series first position information.
and a complementing unit that adds complementary information that satisfies a predetermined condition to the first position information in time series.

(付記B4)
前記医療器具学習済モデルは、時系列的に取得した複数の前記カテーテル画像を入力した場合に、複数の前記カテーテル画像のうちの最新の前記カテーテル画像に関して前記第1位置情報を出力する
付記B1から付記B3のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix B4)
The information processing device according to any one of Appendix B1 to Appendix B3, wherein, when a plurality of catheter images acquired in time series are input, the medical instrument trained model outputs the first position information regarding the latest catheter image among the plurality of catheter images.

(付記B5)
前記医療器具学習済モデルは、
過去に入力された前記カテーテル画像に関する情報を保持するメモリ部を備え、
前記メモリ部に保持した情報と、複数の前記カテーテル画像のうちの最新の前記カテーテル画像とに基づいて、前記第1位置情報を出力する
付記B4に記載の情報処理装置。
(Appendix B5)
The medical instrument trained model is
a memory unit for storing information about the catheter image previously input;
The information processing device according to Appendix B4, wherein the first position information is output based on information stored in the memory unit and the latest catheter image among the plurality of catheter images.

(付記B6)
前記医療器具学習済モデルは、
前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像で前記カテーテル画像の入力を受け付け、
複数の第1畳込層を含み、
複数の前記第1畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている
付記B1から付記B5のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix B6)
The medical instrument trained model is
receiving input of the catheter image in an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle;
a plurality of first convolution layers;
The information processing device according to any one of Appendix B1 to Appendix B5, wherein at least one of the plurality of first convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a smaller scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle.

(付記B7)
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する走査角度情報を出力する角度学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、出力された前記走査角度情報を取得する走査角度情報取得部と、
前記医療器具学習済モデルから出力された前記第1位置情報と、前記角度学習済モデルから出力された前記走査角度情報とに基づいて、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第2位置情報を出力する第2位置情報出力部とを備える
付記B1から付記B6のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix B7)
a scanning angle information acquisition unit that inputs the acquired catheter image into an angle-trained model that outputs scanning angle information related to the position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and acquires the output scanning angle information;
and a second position information output unit that outputs second position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image based on the first position information output from the medical instrument trained model and the scanning angle information output from the angle trained model.

(付記B8)
前記角度学習済モデルは、
前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像で前記カテーテル画像の入力を受け付け、
複数の第2畳込層を含み、
複数の前記第2畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている
付記B7に記載の情報処理装置。
(Appendix B8)
The angle-trained model is
receiving input of the catheter image in an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle;
a plurality of second convolutional layers;
At least one of the plurality of second convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle. The information processing device described in Appendix B7.

(付記B9)
前記医療器具学習済モデルは、前記カテーテル画像と、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置とを関連づけて記録した複数組の訓練データを用いて生成されている
付記B1から付記B8のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix B9)
The information processing device according to any one of Appendix B1 to Appendix B8, wherein the medical instrument trained model is generated using a plurality of sets of training data in which the catheter image and the position of the medical instrument included in the catheter image are recorded in association with each other.

(付記B10)
前記訓練データは、
前記画像取得用カテーテルにより得られた前記カテーテル画像を表示し、
前記カテーテル画像に対する一回のクリック操作または一回のタップ操作により、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置を受け付け、
前記カテーテル画像と、医療器具の位置とを関連づけて記憶する処理により生成されている
付記B9に記載の情報処理装置。
(Appendix B10)
The training data is
displaying the catheter image obtained by the image acquisition catheter;
Accepting the position of the medical instrument included in the catheter image by a single click or tap on the catheter image;
The information processing device according to Appendix B9, wherein the catheter image is generated by a process of associating the catheter image with a position of a medical instrument and storing the associated catheter image.

(付記B11)
前記訓練データは、
前記医療器具学習済モデルに前記カテーテル画像を入力し、
前記医療器具学習済モデルから出力された前記第1位置情報を、入力した前記カテーテル画像に重畳して表示し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けない場合、前記カテーテル画像と前記第1位置情報とを関連づけた非訂正データを前記訓練データとして記憶し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けた場合、前記カテーテル画像と前記訂正指示に基づく医療器具の位置に関する情報とを関連づけた訂正データを前記訓練データとして記憶する処理により生成されている
付記B9に記載の情報処理装置。
(Appendix B11)
The training data is
inputting the catheter image into the medical instrument trained model;
The first position information output from the medical instrument trained model is superimposed on the input catheter image and displayed;
if a correction instruction regarding the position of the medical instrument included in the catheter image is not received, storing uncorrected data in which the catheter image is associated with the first position information as the training data;
The information processing device described in Appendix B9, wherein, when a correction instruction regarding the position of a medical instrument included in the catheter image is received, correction data that associates the catheter image with information regarding the position of the medical instrument based on the correction instruction is generated by a process of storing the correction data as the training data.

(付記B12)
画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像と、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報とを関連づけて記録した複数組の訓練データを取得し、
複数組の前記訓練データに基づいて、前記カテーテル画像が入力された場合に前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する学習済モデルを生成する
学習済モデルの生成方法。
(Appendix B12)
acquiring a plurality of sets of training data in which catheter images acquired by an image acquisition catheter and first position information relating to the position of a medical instrument included in the catheter images are recorded in association with each other;
A trained model generation method for generating a trained model based on multiple sets of training data, which outputs first position information regarding the position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input.

(付記B13)
前記第1位置情報は、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置に関する情報である
付記B12に記載の学習済モデルの生成方法。
(Appendix B13)
The method for generating a trained model described in Appendix B12, wherein the first position information is information regarding the position of one pixel included in the catheter image.

(付記B14)
画像取得用カテーテルにより得られた内腔を含むカテーテル画像を表示し、
前記カテーテル画像に対する一回のクリック操作または一回のタップ操作により、前記カテーテル画像に含まれる前記内腔に挿入された医療器具の位置に関する第1位置情報を受け付け、
前記カテーテル画像と、前記第1位置情報とを関連づけた訓練データを記憶する
処理をコンピュータに実行させる訓練データ生成方法。
(Appendix B14)
Displaying a catheter image including a lumen obtained by the image acquisition catheter;
receiving, by a single click or tap on the catheter image, first position information relating to a position of the medical instrument inserted into the lumen, the first position information being included in the catheter image;
and storing training data that associates the catheter image with the first position information.

(付記B15)
前記第1位置情報は、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置に関する情報である
付記B14に記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B15)
The training data generation method according to Appendix B14, wherein the first position information is information relating to the position of one pixel included in the catheter image.

(付記B16)
前記カテーテル画像に対して前記第1位置情報を受け付けた場合、
時系列的に連続して得られた別のカテーテル画像を表示する
付記B14または付記B15に記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B16)
When the first position information is received for the catheter image,
The training data generation method according to Appendix B14 or B15, wherein different catheter images obtained successively in time series are displayed.

(付記B17)
前記画像取得用カテーテルは、ラジアル走査型の断層像取得用カテーテルであり、
前記カテーテル画像の表示は、前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像と、前記走査線データに基づくデータを前記画像取得用カテーテルの周囲に放射状に配置したXY形式画像との2枚を並べて表示し、
前記第1位置情報は、前記RT形式画像と前記XY形式画像とのいずれの画像からも受け付ける
付記B14から付記B16のいずれか一つに記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B17)
the imaging catheter is a radial scanning type tomographic imaging catheter,
The catheter image is displayed by displaying two images side by side: an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the imaging catheter are arranged in parallel in order of scanning angle, and an XY format image in which data based on the scanning line data are arranged radially around the imaging catheter;
The training data generation method according to any one of Appendix B14 to Appendix B16, wherein the first position information is accepted from either the RT format image or the XY format image.

(付記B18)
画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を入力した場合に前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、前記カテーテル画像を入力し、
前記医療器具学習済モデルから出力された前記第1位置情報を、入力した前記カテーテル画像に重畳して表示し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けない場合、前記カテーテル画像と前記第1位置情報とを関連づけた非訂正データを訓練データとして記憶し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けた場合、前記カテーテル画像と受け付けた医療器具の位置に関する情報とを関連づけた訂正データを前記訓練データとして記憶する
処理をコンピュータに実行させる訓練データ生成方法。
(Appendix B18)
inputting a catheter image obtained by an image acquisition catheter into a medical instrument trained model that outputs first position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input;
The first position information output from the medical instrument trained model is superimposed on the input catheter image and displayed;
if a correction instruction regarding the position of the medical instrument included in the catheter image is not received, storing uncorrected data associating the catheter image with the first position information as training data;
When a correction instruction regarding the position of a medical instrument included in the catheter image is received, correction data that associates the catheter image with information regarding the received position of the medical instrument is stored as the training data.

(付記B19)
前記非訂正データおよび前記訂正データは、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置に関するデータである
付記B18に記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B19)
The training data generation method according to Appendix B18, wherein the uncorrected data and the corrected data are data relating to the position of one pixel included in the catheter image.

(付記B20)
時系列的に得られた複数の前記カテーテル画像を順番に前記医療器具学習済モデルに入力し、
出力されたそれぞれの位置を入力した前記カテーテル画像に重畳して順番に表示する
付記B18または付記B19に記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B20)
A plurality of the catheter images obtained in time series are input into the medical instrument trained model in order;
The training data generation method according to Appendix B18 or B19, wherein each of the output positions is displayed in order by being superimposed on the input catheter image.

(付記B21)
前記医療器具の位置は、一回のクリック操作または一回のタップ操作により受け付ける
付記B18から付記B20のいずれか一つに記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B21)
The training data generation method of any one of Appendix B18 to Appendix B20, wherein the position of the medical instrument is accepted by a single click or tap.

(付記B22)
前記画像取得用カテーテルは、ラジアル走査型の断層像取得用カテーテルであり、
前記カテーテル画像の表示は、前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像と、前記走査線データに基づくデータを前記画像取得用カテーテルの周囲に放射状に配置したXY形式画像との2枚を並べて表示し、
前記医療器具の位置は、前記RT形式画像と前記XY形式画像とのいずれの画像からも受け付ける
付記B18から付記B21のいずれか一つに記載の訓練データ生成方法。
(Appendix B22)
the imaging catheter is a radial scanning type tomographic imaging catheter,
The catheter image is displayed by displaying two images side by side: an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the imaging catheter are arranged in parallel in order of scanning angle, and an XY format image in which data based on the scanning line data are arranged radially around the imaging catheter;
The training data generation method according to any one of Appendix B18 to Appendix B21, wherein the position of the medical instrument is accepted from both the RT format image and the XY format image.

(付記C1)
画像取得用カテーテルにより得られた内腔を含むカテーテル画像を取得する画像取得部と、
前記カテーテル画像に含まれる前記内腔に挿入された医療器具の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記カテーテル画像と前記位置情報とを入力した場合に、前記カテーテル画像のそれぞれの領域を、生体組織領域、前記医療器具が存在する医療器具領域および非生体組織領域の少なくとも3つに分類した第1データを出力する第1学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像と、取得した前記位置情報とを入力して前記第1データを出力する第1データ出力部と
を備える情報処理装置。
(Appendix C1)
an image acquisition unit for acquiring a catheter image including a lumen obtained by an image acquisition catheter;
a position information acquiring unit that acquires position information regarding a position of a medical instrument inserted into the lumen, the position information being included in the catheter image;
and a first data output unit that, when the catheter image and the position information are input, outputs first data in which each region of the catheter image is classified into at least three regions: a biological tissue region, a medical device region where the medical device is present, and a non-biological tissue region, and inputs the acquired catheter image and the acquired position information into a first trained model, and outputs the first data.

(付記C2)
前記位置情報取得部は、
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる前記位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得する
付記C1に記載の情報処理装置。
(Appendix C2)
The location information acquisition unit
The information processing device described in Appendix C1, wherein the acquired catheter image is input into a medical instrument trained model that outputs the position information included in the catheter image when the catheter image is input, and the position information is acquired from the medical instrument trained model.

(付記C3)
前記位置情報を入力せずに前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像のそれぞれの領域を、生体組織領域、前記医療器具が存在する医療器具領域および非生体組織領域の少なくとも3つに分類した第2データを出力する第2モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して前記第2データを取得する第2データ取得部と
前記第1データと前記第2データとを合成した合成データを出力する合成データ出力部とを備える
付記C2に記載の情報処理装置。
(Appendix C3)
The information processing device according to Appendix C2, further comprising: a second data acquisition unit that inputs the acquired catheter image into a second model that outputs second data in which, when the catheter image is input without inputting the position information, each region of the catheter image is classified into at least three regions: a biological tissue region, a medical device region where the medical device is present, and a non-biological tissue region, and acquires the second data; and a composite data output unit that outputs composite data obtained by combining the first data and the second data.

(付記C4)
前記合成データ出力部は、
前記第1データおよび前記第2データのうち、前記生体組織領域および前記非生体組織領域に分類された生体組織関連領域に関するデータを合成した第1合成データを出力する第1合成データ出力部と、
前記第1データおよび前記第2データのうち、前記医療器具領域に関するデータを合成した第2合成データを出力する第2合成データ出力部とを備える
付記C3に記載の情報処理装置。
(Appendix C4)
The composite data output unit
a first combined data output unit that outputs first combined data obtained by combining data related to the biological tissue-related regions classified as the biological tissue region and the non-biological tissue region out of the first data and the second data;
The information processing device according to Appendix C3, further comprising: a second combined data output unit configured to output second combined data obtained by combining data relating to the medical instrument region out of the first data and the second data.

(付記C5)
前記第2合成データ出力部は、
前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得できた場合、前記第1データに含まれる前記医療器具領域に関するデータを使用して前記第2合成データを出力し、
前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得できなかった場合、前記第2データに含まれる前記医療器具領域に関するデータを使用して前記第2合成データを出力する
付記C4に記載の情報処理装置。
(Appendix C5)
The second combined data output unit
When the position information can be acquired from the medical instrument trained model, the second combined data is output using data related to the medical instrument region included in the first data;
When the position information cannot be acquired from the medical instrument trained model, the information processing device described in Appendix C4 outputs the second combined data using data related to the medical instrument region included in the second data.

(付記C6)
前記合成データ出力部は、前記第1データの信頼度および前記第2データの信頼度に応じた重みづけに基づいて前記医療器具領域に関するデータを合成した前記第2合成データを出力する
付記C4に記載の情報処理装置。
(Appendix C6)
The information processing device according to Appendix C4, wherein the composite data output unit outputs the second composite data obtained by combining data related to the medical device region based on weighting according to the reliability of the first data and the reliability of the second data.

(付記C7)
前記信頼度は、前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得できたか否かに基づいて定められる
付記C6に記載の情報処理装置。
(Appendix C7)
The information processing device according to Appendix C6, wherein the reliability is determined based on whether the position information can be acquired from the medical instrument trained model.

(付記C8)
前記合成データ出力部は、
前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得できた場合、前記第1データの信頼度を前記第2データの信頼度よりも高く設定し、
前記医療器具学習済モデルから前記位置情報を取得できない場合、前記第1データの信頼度を前記第2データの信頼度よりも低く設定する
付記C6に記載の情報処理装置。
(Appendix C8)
The composite data output unit
If the location information can be acquired from the medical instrument trained model, the reliability of the first data is set to be higher than the reliability of the second data;
The information processing device according to Appendix C6, wherein, when the position information cannot be acquired from the medical instrument trained model, the reliability of the first data is set to be lower than the reliability of the second data.

(付記C9)
前記画像取得用カテーテルは、前記画像取得用カテーテルの長手方向に沿って複数の前記カテーテル画像を順次取得する三次元走査用カテーテルである
付記C1から付記C8のいずれか一つに記載の情報処理装置。
(Appendix C9)
The information processing device according to any one of Appendix C1 to Appendix C8, wherein the image acquisition catheter is a three-dimensional scanning catheter that sequentially acquires a plurality of the catheter images along a longitudinal direction of the image acquisition catheter.

(付記C10)
画像取得用カテーテルにより得られた内腔を含むカテーテル画像を取得し、
前記カテーテル画像に含まれる前記内腔に挿入された医療器具の位置に関する位置情報を取得し、
前記カテーテル画像と前記カテーテル画像に含まれる前記医療器具の位置に関する位置情報とを入力した場合に、前記カテーテル画像のそれぞれの領域を、生体組織領域、前記医療器具が存在する医療器具領域および非生体組織領域の少なくとも3つに分類した第1データを出力する第1学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像と、取得した位置情報とを入力して前記第1データを出力する
処理をコンピュータに実行させる情報処理方法。
(Appendix C10)
Acquiring a catheter image including a lumen obtained by an image acquisition catheter;
acquiring position information relating to a position of a medical instrument inserted into the lumen, the position information being included in the catheter image;
an information processing method for causing a computer to execute a process of inputting the acquired catheter image and the acquired position information into a first trained model that outputs first data in which, when the catheter image and position information regarding the position of the medical instrument included in the catheter image are input, each region of the catheter image is classified into at least three regions: a biological tissue region, a medical instrument region where the medical instrument is present, and a non-biological tissue region, and outputting the first data.

(付記C11)
画像取得用カテーテルにより得られた内腔を含むカテーテル画像を取得し、
前記カテーテル画像に含まれる前記内腔に挿入された医療器具の位置に関する位置情報を取得し、
前記カテーテル画像と前記カテーテル画像に含まれる前記医療器具の位置に関する位置情報とを入力した場合に、前記カテーテル画像のそれぞれの領域を、生体組織領域、前記医療器具が存在する医療器具領域および非生体組織領域の少なくとも3つに分類した第1データを出力する第1学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像と、取得した位置情報とを入力して前記第1データを出力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
(Appendix C11)
Acquiring a catheter image including a lumen obtained by an image acquisition catheter;
acquiring position information relating to a position of a medical instrument inserted into the lumen, the position information being included in the catheter image;
a first trained model that outputs first data in which, when the catheter image and positional information regarding the position of the medical instrument included in the catheter image are input, the first trained model classifies each region of the catheter image into at least three regions: a biological tissue region, a medical instrument region where the medical instrument is present, and a non-biological tissue region; and a program that causes a computer to execute a process of inputting the acquired catheter image and the acquired positional information into the first trained model and outputting the first data.

各実施例で記載されている技術的特徴(構成要件)はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
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、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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 technical features (constituent elements) described in each embodiment can be combined with each other, and by combining them, new technical features can be formed.
The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered as limiting. The scope of the present invention is defined by the claims, not by the above meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

10 カテーテルシステム
20 情報処理装置
21 制御部
22 主記憶装置
23 補助記憶装置
24 通信部
25 表示部
26 入力部
27 カテーテル制御装置
271 カテーテル制御部
29 読取部
31 表示装置
32 入力装置
33 MDU
37 画像診断装置
40 画像取得用カテーテル
41 プローブ部
42 センサ
43 シャフト
44 先端マーカ
45 コネクタ部
46 ガイドワイヤルーメン
51 カテーテル画像
518 RT形式カテーテル画像(カテーテル画像)
519 XY形式カテーテル画像
52 分類データ(ヒント無分類データ、第2データ)
521 第1分類データ(ラベルデータ)
522 第2分類データ(ラベルデータ)
526 合成分類データ
528 RT形式分類データ
529 XY形式分類データ
536 合成データ
541 第1合成部
542 第2合成部
543 第3合成部
55 三次元データ
551 生体三次元データ
552 医療器具三次元データ
561 ヒント有分類データ(第1データ)
611 医療器具学習済モデル
612 角度学習済モデル
615 位置情報合成部
619 位置情報モデル
62 分類モデル(第2モデル)
621 第1分類学習済モデル
622 第2分類学習済モデル
626 合成分類モデル
628 分類データ合成部
629 分類データ変換部
631 ヒント有学習済モデル(第1学習済モデル)
632 ヒント無学習済モデル(第2学習済モデル)
639 X%ヒント学習済モデル
65 位置情報取得部
66 位置分類解析部
71 医療器具位置訓練データDB
72 ヒント有訓練データDB
781 カーソル
782 制御ボタンエリア
81 画像取得部
82 第1分類データ出力部
90 コンピュータ
96 可搬型記録媒体
97 プログラム
98 半導体メモリ
REFERENCE SIGNS LIST 10 Catheter system 20 Information processing device 21 Control unit 22 Main memory device 23 Auxiliary memory device 24 Communication unit 25 Display unit 26 Input unit 27 Catheter control device 271 Catheter control unit 29 Reading unit 31 Display device 32 Input device 33 MDU
37 Diagnostic imaging device 40 Catheter for image acquisition 41 Probe section 42 Sensor 43 Shaft 44 Tip marker 45 Connector section 46 Guide wire lumen 51 Catheter image 518 RT format catheter image (catheter image)
519 XY format catheter image 52 Classification data (hint unclassified data, second data)
521 First classification data (label data)
522 Second Classification Data (Label Data)
526 Composite classification data 528 RT format classification data 529 XY format classification data 536 Composite data
541 First synthesis unit 542 Second synthesis unit 543 Third synthesis unit 55 Three-dimensional data 551 Living body three-dimensional data 552 Medical instrument three-dimensional data 561 Classification data with hints (first data)
611 Medical instrument trained model 612 Angle trained model 615 Position information synthesis unit 619 Position information model 62 Classification model (second model)
621 First classification trained model 622 Second classification trained model 626 Synthesized classification model 628 Classification data synthesis unit 629 Classification data conversion unit 631 Hint-included trained model (first trained model)
632 Hint-free trained model (second trained model)
639 X% hint trained model 65 Location information acquisition unit 66 Location classification analysis unit 71 Medical instrument location training data DB
72 Hint training data DB
781 Cursor 782 Control button area 81 Image acquisition unit 82 First classified data output unit 90 Computer 96 Portable recording medium 97 Program 98 Semiconductor memory

Claims (17)

ラジアル走査型の画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得する画像取得部と、
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1位置情報を出力する第1位置情報出力部と
を備え、
前記医療器具学習済モデルは、
前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像で前記カテーテル画像の入力を受け付け、
複数の第1畳込層を含み、
複数の前記第1畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている
情報処理装置。
an image acquisition unit that acquires a catheter image obtained by a radial scanning type image acquisition catheter;
a first position information output unit that inputs the acquired catheter image into a medical instrument trained model that outputs first position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and outputs the first position information;
The medical instrument trained model is
receiving input of the catheter image in an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle;
a plurality of first convolution layers;
At least one of the plurality of first convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle.
Information processing device.
前記第1位置情報出力部は、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置を用いて前記第1位置情報を出力する
請求項1に記載の情報処理装置。
The information processing device according to claim 1 , wherein the first position information output unit outputs the first position information using a position of one pixel included in the catheter image.
前記第1位置情報出力部は
時系列的に得られた複数の前記カテーテル画像にそれぞれ対応する時系列的な前記第1位置情報を取得する第1位置情報取得部と
時系列的な前記第1位置情報から、所定の条件を満たさない前記第1位置情報を除外する除外部と、
時系列的な前記第1位置情報に、所定の条件を満たす補完情報を加える補完部と
を備える請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。
The first position information output unit
a first position information acquisition unit that acquires the first position information in time series corresponding to each of the plurality of catheter images acquired in time series; and an exclusion unit that excludes the first position information that does not satisfy a predetermined condition from the first position information in time series.
The information processing device according to claim 1 or 2, further comprising: a complementing unit that adds complementary information that satisfies a predetermined condition to the first time-series position information.
前記医療器具学習済モデルは、
過去に入力された前記カテーテル画像に関する情報を保持するメモリ部を備え、
前記メモリ部に保持した情報と、複数の前記カテーテル画像のうちの最新の前記カテーテル画像とに基づいて、前記第1位置情報を出力する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の情報処理装置。
The medical instrument trained model is
a memory unit for storing information about the catheter image previously input;
The first position information is output based on the information stored in the memory unit and the latest catheter image among the plurality of catheter images.
4. The information processing device according to claim 1 .
前記医療器具学習済モデルは、The medical instrument trained model is
過去に入力された前記カテーテル画像に対する出力を、前記最新の前記カテーテル画像と共に入力する再帰入力部を備え、a recursive input unit that inputs an output for the catheter image that has been input in the past together with the latest catheter image;
前記最新の前記カテーテル画像と、前記再帰入力部からの入力とに基づいて、前記第1位置情報を出力するoutputting the first position information based on the latest catheter image and the input from the recursive input unit;
請求項4に記載の情報処理装置。The information processing device according to claim 4 .
前記パディング処理は、複数の前記第1畳込層のうち、前記カテーテル画像を最初に処理する段階の畳込層で実行するThe padding process is performed in a convolutional layer that processes the catheter image first among the plurality of first convolutional layers.
請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の情報処理装置。6. The information processing device according to claim 1.
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する走査角度情報を出力する角度学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、出力された前記走査角度情報を取得する走査角度情報取得部と、
前記医療器具学習済モデルから出力された前記第1位置情報と、前記角度学習済モデルから出力された前記走査角度情報とに基づいて、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第2位置情報を出力する第2位置情報出力部とを備える
請求項1から請求項6のいずれか一つに記載の情報処理装置。
a scanning angle information acquisition unit that inputs the acquired catheter image into an angle-trained model that outputs scanning angle information related to the position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and acquires the output scanning angle information;
7. The information processing device according to claim 1, further comprising: a second position information output unit that outputs second position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image based on the first position information output from the medical instrument trained model and the scanning angle information output from the angle trained model.
前記角度学習済モデルは、
前記画像取得用カテーテルから取得した複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像で前記カテーテル画像の入力を受け付け、
複数の第2畳込層を含み、
複数の前記第2畳込層の少なくとも一つは、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を行なって学習されている
請求項7に記載の情報処理装置。
The angle-trained model is
receiving input of the catheter image in an RT format image in which a plurality of scanning line data acquired from the image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle;
a plurality of second convolutional layers;
8. The information processing device according to claim 7, wherein at least one of the second convolutional layers is trained by performing padding processing in which the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a smaller scanning angle, and the same data as on the side with a larger scanning angle is added to the outside of the side with a larger scanning angle.
前記医療器具学習済モデルは、前記カテーテル画像と、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置とを関連づけて記録した複数組の訓練データを用いて生成されている
請求項1から請求項8のいずれか一つに記載の情報処理装置。
The information processing device according to claim 1 , wherein the medical instrument trained model is generated using a plurality of sets of training data in which the catheter images and positions of medical instruments included in the catheter images are recorded in association with each other.
前記訓練データは、
前記画像取得用カテーテルにより得られた前記カテーテル画像を表示し、
前記カテーテル画像に対する一回のクリック操作または一回のタップ操作により、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置を受け付け、
前記カテーテル画像と、医療器具の位置とを関連づけて記憶する処理により生成されている
請求項9に記載の情報処理装置。
The training data is
displaying the catheter image obtained by the image acquisition catheter;
Accepting the position of the medical instrument included in the catheter image by a single click or tap on the catheter image;
The information processing device according to claim 9 , wherein the catheter image is generated by a process of storing the catheter image in association with the position of the medical instrument.
前記訓練データは、
前記医療器具学習済モデルに前記カテーテル画像を入力し、
前記医療器具学習済モデルから出力された前記第1位置情報を、入力した前記カテーテル画像に重畳して表示し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けない場合、前記カテーテル画像と前記第1位置情報とを関連づけた非訂正データを前記訓練データとして記憶し、
前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する訂正指示を受け付けた場合、前記カテーテル画像と前記訂正指示に基づく医療器具の位置に関する情報とを関連づけた訂正データを前記訓練データとして記憶する処理により生成されている
請求項9に記載の情報処理装置。
The training data is
inputting the catheter image into the medical instrument trained model;
The first position information output from the medical instrument trained model is superimposed on the input catheter image and displayed;
if a correction instruction regarding the position of the medical instrument included in the catheter image is not received, storing uncorrected data in which the catheter image is associated with the first position information as the training data;
The information processing device according to claim 9, wherein, when a correction instruction regarding the position of a medical instrument included in the catheter image is received, correction data that associates the catheter image with information regarding the position of the medical instrument based on the correction instruction is generated by a process of storing the correction data as the training data.
画像取得用カテーテルにより得られた複数の走査線データを走査角度順に平行に配列したRT形式画像でのカテーテル画像と、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報とを関連づけて記録した複数組の訓練データを取得し、
複数の第1畳込層を含むモデルを準備し、
複数組の前記訓練データに基づいて、前記カテーテル画像が入力された場合に、複数の前記第1畳込層の少なくとも一つにおいて、走査角度が小さい側の外側に走査角度が大きい側と同じデータを付加し、走査角度が大きい側の外側に走査角度が小さい側と同じデータを付加するパディング処理を実行しながら、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する学習済モデルを生成する
学習済モデルの生成方法。
acquiring a plurality of sets of training data in which catheter images in an RT format image in which a plurality of scanning line data obtained by an image acquisition catheter are arranged in parallel in order of scanning angle and first position information relating to the position of a medical instrument included in the catheter images are associated and recorded;
providing a model including a plurality of first convolutional layers;
a trained model generating method for generating a trained model that, when the catheter image is input , outputs first position information regarding the position of a medical instrument included in the catheter image while performing padding processing in at least one of the plurality of first convolutional layers, based on a plurality of sets of the training data, to add the same data as on the side with a larger scanning angle to the outside of the side with a smaller scanning angle and to add the same data as on the side with a smaller scanning angle to the outside of the side with a larger scanning angle.
前記第1位置情報は、前記カテーテル画像に含まれる1個の画素の位置に関する情報である
請求項12に記載の学習済モデルの生成方法。
The method for generating a trained model according to claim 12 , wherein the first position information is information relating to the position of one pixel included in the catheter image.
前記パディング処理は、複数の前記第1畳込層のうち、前記カテーテル画像を最初に処理する段階の畳込層で実行するThe padding process is performed in a convolutional layer that processes the catheter image first among the plurality of first convolutional layers.
請求項12に記載の学習済モデルの生成方法。The method for generating a trained model according to claim 12.
ラジアル走査型の画像取得用カテーテルにより得られたカテーテル画像を取得する画像取得部と、
前記カテーテル画像を入力した場合に、前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報を出力する医療器具学習済モデルに、取得した前記カテーテル画像を入力して、前記第1位置情報を出力する第1位置情報出力部と
を備え
前記医療器具学習済モデルは、
過去入力された前記カテーテル画像に関する情報を保持するメモリ部を備え、
前記メモリ部に保持した前記情報と最新前記カテーテル画像とに基づいて前記第1位置情報を出力する
情報処理装置。
an image acquisition unit that acquires a catheter image obtained by a radial scanning type image acquisition catheter;
a first position information output unit that inputs the acquired catheter image into a medical instrument trained model that outputs first position information regarding a position of a medical instrument included in the catheter image when the catheter image is input, and outputs the first position information ;
The medical instrument trained model is
a memory unit for storing information about the catheter image previously input;
The first position information is output based on the information stored in the memory unit and the latest catheter image.
Information processing device.
前記医療器具学習済モデルは、The medical instrument trained model is
過去に入力された前記カテーテル画像に対する出力を、前記最新の前記カテーテル画像と共に入力する再帰入力部を備え、a recursive input unit that inputs an output for the catheter image that has been input in the past together with the latest catheter image;
前記最新の前記カテーテル画像と、前記再帰入力部からの入力とに基づいて、前記第1位置情報を出力するoutputting the first position information based on the latest catheter image and the input from the recursive input unit;
請求項15に記載の情報処理装置。The information processing device according to claim 15.
画像取得用カテーテルにより得られた時系列的に撮影された複数のカテーテル画像と、複数の前記カテーテル画像に含まれる医療器具の位置に関する第1位置情報とを関連づけて記録した複数組の訓練データを取得し、
時系列的な入力を受け付けるモデルを準備し、
複数組の前記訓練データに基づいて、入力層に複数の前記カテーテル画像を入力された場合に、出力層から時系列的に最後の前記カテーテル画像に関連づけられた医療器具の位置に関する第1位置情報出力されるように前記モデルのパラメータを調整することにより、学習済モデルを生成する
学習済モデルの生成方法。
acquiring a plurality of sets of training data in which a plurality of catheter images photographed in time series by an image acquisition catheter are recorded in association with first position information relating to the positions of the medical instrument included in the plurality of catheter images;
Prepare a model that accepts time-series input,
A method for generating a trained model, which generates a trained model by adjusting parameters of the model based on multiple sets of the training data so that when multiple catheter images are input to the input layer, first position information regarding the position of a medical instrument associated with the last catheter image in chronological order is output from the output layer.
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