特開 2023-151428 プログラム、学習済モデル生成方法、情報処理方法および情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151428

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】プログラム、学習済モデル生成方法、情報処理方法および情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/10 20160101AFI20231005BHJP

   A61M 29/02 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

A61B34/10

A61M29/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022061026

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000109543

【氏名又は名称】テルモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】金沢 祐弥

【テーマコード（参考）】

4C267

【Ｆターム（参考）】

4C267AA07

4C267AA61

4C267BB06

4C267BB12

4C267BB27

4C267BB43

4C267BB70

4C267CC09

4C267HH08

(57)【要約】

【課題】管腔器官の拡張に伴う損傷発生リスクに関する判断を支援するプログラム等を提供すること。
【解決手段】プログラムは、走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像５８に基づいて、管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定し、特定した前記リスクを出力する処理をコンピュータに実行させる。プログラムは、複数の断層像５８を取得し、取得した複数の断層像５８に関する情報を、管腔器官の内側から取得された複数の断層像５８に関する情報を入力した場合に、前記管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを出力するモデルに入力して、前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像に基づいて、管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定し、
特定した前記リスクを出力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。

【請求項2】

複数の断層像を取得し、
取得した複数の断層像に関する情報を、管腔器官の内側から取得された複数の断層像に関する情報を入力した場合に、前記管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを出力するモデルに入力して、前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定する
請求項１に記載のプログラム。

【請求項3】

前記複数の断層像に関する情報は、ＥＥＭ（External Elastic Membrane：外弾性板）厚さであり、
前記管腔器官は、血管であり、
前記管腔器官に損傷が生じるリスクは、前記血管に血管解離が生じるリスクである
請求項２に記載のプログラム。

【請求項4】

前記リスクは、前記管腔器官に損傷が生じる可能性を複数の段階に区分したものである
請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項5】

特定した前記リスクに応じて、前記管腔器官に使用するバルーンに関するバルーン情報を出力する
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項6】

前記管腔器官は、血管であり、
前記リスクは、前記血管に血管解離が生じるリスクである
請求項５に記載のプログラム。

【請求項7】

前記画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像に基づいて、前記管腔器官に使用するバルーンに関するバルーン情報を出力する
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項8】

血管造影画像を取得し、
前記画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像と、取得した血管造影画像とに基づいて、前記管腔器官に使用するバルーンに関するバルーン情報を出力する
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項9】

前記バルーン情報は、前記バルーンの拡張径および長さを含む
請求項５から請求項８のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項10】

前記バルーン情報は、前記バルーンの製品を特定する情報を含む
請求項５から請求項９のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項11】

前記バルーン情報は、前記バルーンの拡張圧を含む
請求項５から請求項１０のいずれか一つに記載のプログラム。

【請求項12】

走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて管腔器官の内側から取得された複数の断層像と、前記管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合の前記管腔器官に損傷状態とを関連づけて複数組記録した訓練データベースから訓練データを取得し、
前記訓練データに基づいて、管腔器官の内側から取得された複数の断層像に関する情報を入力した場合に、前記管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを出力する学習済モデルを生成する
学習済モデル生成方法。

【請求項13】

走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像に基づいて、管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定し、
特定した前記リスクを出力する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。

【請求項14】

制御部を備える情報処理装置であって、
前記制御部は、
走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像に基づいて、管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定し、
特定した前記リスクを出力する
情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プログラム、学習済モデル生成方法、情報処理方法および情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

血管狭窄部の治療に、先端に薬剤コーティングバルーン（ＤＣＢ：Drug-coated Balloon）を備える薬剤コーティングバルーンカテーテルが使用されている（特許文献１）。薬剤コーティングバルーンには、狭窄部治療用の薬剤が塗布されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２００３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

薬剤コーティングバルーンを血管等の管腔器官の狭窄部に挿入した後に拡張することにより、狭窄部の内面に薬剤が供給される。バルーンによる物理的な拡張と、供給された薬剤との両方の作用により、狭窄部の治療効果が得られる。なお、患者の状態によっては、薬剤をコーティングしていないバルーンを用いた治療が行なわれる場合もある。

【0005】

しかしながら、狭窄部付近の管腔器官の状態によっては、拡張により血管解離等の損傷が発生するリスクがある。損傷発生リスクの程度を判断するには、専門的知識と十分な臨床経験とが必要である。

【0006】

一つの側面では、管腔器官の拡張に伴う損傷発生リスクに関する判断を支援するプログラム等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

プログラムは、走査面を軸方向に移動させながら画像を取得する画像取得用カテーテルを用いて取得された複数の断層像に基づいて、管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合に前記管腔器官に損傷が生じるリスクを特定し、特定した前記リスクを出力する処理をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0008】

一つの側面では、管腔器官の拡張に伴う損傷発生リスクに関する判断を支援するプログラム等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】バルーンを用いた狭窄部の拡張手順の概要を説明する説明図である。

【図2】治療支援システムの構成を説明する説明図である。

【図3】分類モデルの構成を説明する説明図である。

【図4】リスク判定モデルの構成を説明する説明図である。

【図5】センサ位置判定モデルの構成を説明する説明図である。

【図6】断層像ＤＢのレコードレイアウトを説明する説明図である。

【図7】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8】三次元走査データ取得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。

【図9】バルーンサイズ判定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。

【図10】画面例である。

【図11】画面例である。

【図12】画面例である。

【図13】画面例である。

【図14】実施の形態２のリスク判定モデルの構成を説明する説明図である。

【図15】バルーンＤＢのレコードレイアウトを説明する説明図である。

【図16】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】実施の形態３の画面例である

【図18】実施の形態３の画面例である。

【図19】実施の形態４の情報処理装置の構成を説明する説明図である。

【図20】訓練ＤＢのレコードレイアウトを説明する説明図である。

【図21】リスク判定モデルを生成するプログラムの処理の流れを説明する説明図である。

【図22】実施の形態５のカテーテルシステムの構成を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態１］
図１は、バルーンを用いた狭窄部の拡張手順の概要を説明する説明図である。以下の説明では、医師が薬剤コーティングバルーンカテーテルを使用して、血管狭窄部の治療を行なう場合を例にして説明する。血管は、管腔器官の例示である。

【0011】

医師は、血管撮影装置（Angiography）１５（図２参照）を用いてリアルタイムにＸ線観察を行ないながら、以下に説明する手順を実施する。狭窄部の治療中は、原則として血管撮影装置１５は透視画像５２を常時撮影し続ける。

【0012】

医師は、必要に応じて血管に造影剤を注入する。透視画像５２の視野に造影剤が流れ込んでいる間、透視画像５２は血管の走行状態が描出された血管造影画像５１になる。しかしながら造影剤には副作用があるため、使用量は必要最小限に留められる。

【0013】

したがって血管撮影装置１５により撮影される透視画像５２は、殆どが非造影画像５３である。非造影画像５３では血管等の生体組織は殆ど描出されないが、Ｘ線不透過性を有するガイドワイヤ３８等は明瞭に描出される。なお、血管撮影装置１５は最新の血管造影画像５１とリアルタイムに撮影した非造影画像５３とを重畳させて、非造影画像５３上に血管を表示させてもよい。

【0014】

一連の手技は、医師のみにより行なわれるものではなく、医師と看護師および技士等のコメディカルスタッフとの共同作業により行なわれる。しかし、以下の説明では、各作業の主体が医師である場合を例にして説明する。医師は、本実施の形態の治療支援システム１０（図２参照）を使用するユーザの例示である。

【0015】

医師は、血管造影画像５１に基づいて血管の狭窄部位および狭窄の程度を確認する。その後、透視画像５２をガイドにして、狭窄部位に１本または複数本のガイドワイヤ３８を挿入する。医師は、ガイドワイヤ３８をガイドにして狭窄部位に画像取得用カテーテル３０（図２参照）を挿入する。画像取得用カテーテル３０の構成については、後述する。

【0016】

画像取得用カテーテル３０は、三次元走査用であり、走査面を軸方向に少しずつ移動させながら複数の断層像５８を連続して撮影できる。複数の断層像５８に基づいて、図示を
省略する三次元画像が構築される。以後の説明では、三次元画像を構築可能な複数の断層像５８をまとめて、断層像セット５７と記載する場合がある。

【0017】

医師は、画像取得用カテーテル３０を用いて三次元走査を行なう。三次元走査を行なう範囲は、狭窄部と、狭窄部の両側の正常な血管とを含む範囲であることが望ましい。仮に画像取得用カテーテル３０が三次元走査を可能な範囲よりも狭窄部が長い場合には、医師は三次元走査を複数回に分けて行ってもよい。

【0018】

医師は、画像取得用カテーテル３０により取得された断層像５８、構築された三次元画像、および透視画像５２等に基づいて、バルーン拡張による治療の適否を判断する。本実施の形態の制御部２０１（図２参照）は、図１に破線の枠で示す処理を行ない、医師の判断を支援する。

【0019】

具体的には、制御部２０１はそれぞれの断層像５８について、たとえば狭窄度、内腔径、ＥＥＭ（External Elastic Membrane：外弾性板）外径、ＥＥＭ厚さおよび石灰化の長さ、角度等の様々なパラメータを算出する。制御部２０１は、複数の断層像５８にかかるパラメータを統合して、血管解離の発生リスクを特定する。血管解離は、バルーン拡張に伴い管腔器官に生じる損傷の例示である。

【0020】

制御部２０１は、推奨するバルーンの外径、長さおよび拡張条件を判定する。拡張条件には、たとえば拡張圧、拡張時間および拡張回数を含む。制御部２０１は、医療機関で保有している種々の仕様のバルーンカテーテルの中から、条件に合致するバルーンカテーテルの型番を判定してもよい。

【0021】

制御部２０１は、透視画像５２と、三次元画像とを対応付ける。制御部２０１は、透視画像５２に、血管解離の発生リスクの高い場所を示す指標を重畳させて表示する。医師は、表示された情報を参照して、バルーン拡張による治療の適否を判断する。図示を省略するが、バルーン拡張による治療が適さないと判断した場合、医師はたとえばステント留置等、少ない拡張量でも効果を得られる治療方法を選択する。

【0022】

バルーン拡張による治療を行なうと判断した場合、医師はガイドワイヤ３８をガイドにしてバルーンカテーテルを狭窄部に挿入する。医師は、透視画像５２を参照してバルーンカテーテルが適切な位置に到達していることを確認した上で、バルーンを拡張させて狭窄部の治療を行なう。

【0023】

医師は、造影剤を注入して血管造影画像５１を撮影し、狭窄が解除されたことを確認する。必要であれば、バルーンの拡張を再度実施する。以上の手順により、狭窄部の治療が行なわれる。

【0024】

バルーンによる物理的な拡張により、狭窄部を治療できる。バルーンが、薬剤コーティングバルーンである場合には、拡張により狭窄部の内面に薬剤が供給される。バルーンによる物理的な拡張と、供給された薬剤との両方の作用により、通常のバルーンを使用する場合に比べて高い治療効果が得られる。

【0025】

狭窄部に対しては、ステント留置による治療が行なわれる場合もある。ステント留置による治療では、血管内壁がステントにより補強されるため、血管解離が発生するリスクを低減できる。その一方、薬剤コーティングバルーンによる治療に比べてステント留置による治療の方が、将来的に生じうる再狭窄への追加処置に制限がかかるリスクが高い。

【0026】

本実施の形態の治療支援システム１０は、バルーンを用いた狭窄部の拡張に伴う血管解
離の発生リスクに関する医師の判断を支援する。医師は、血管解離のリスクと、再狭窄のリスクとを考慮して、治療方法を選択する。

【0027】

図２は、治療支援システム１０の構成を説明する説明図である。治療支援システム１０は、血管撮影装置１５、電子カルテシステム１６、情報処理装置２００、ＭＤＵ３３および画像取得用カテーテル３０を有する。情報処理装置２００と、血管撮影装置１５と、電子カルテシステム１６とは、たとえばＨＩＳ（Hospital Information System）等のネットワークを介して接続されている。

【0028】

情報処理装置２００には、表示装置３５および入力装置３６が接続されている。表示装置３５は、たとえば液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置である。入力装置３６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３５と入力装置３６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３６と情報処理装置２００とは、一体に構成されていてもよい。

【0029】

画像取得用カテーテル３０は、ＭＤＵ３３を介して情報処理装置２００に接続されている。画像取得用カテーテル３０は、チューブ状のシース３１と、シース３１の内部に配置されたセンサ３２およびシャフト３４とを備える。センサ３２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３０は血管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。

【0030】

情報処理装置２００は、制御部２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、通信部２０４、表示部２０５、入力部２０６、カテーテル制御部２７１およびバスを備える。

【0031】

制御部２０１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２０１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２０１は、バスを介して情報処理装置２００を構成するハードウェア各部と接続されている。

【0032】

主記憶装置２０２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２０２には、制御部２０１が行なう処理の途中で必要な情報および制御部２０１で実行中のプログラムが一時的に保存される。

【0033】

補助記憶装置２０３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２０３には、分類モデル７２、リスク特定モデル７３、センサ位置モデル７４、断層像ＤＢ（Database）７６、制御部２０１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２０４は、情報処理装置２００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。

【0034】

表示部２０５は、表示装置３５とバスとを接続するインターフェースである。入力部２０６は、入力装置３６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３２の制御、および、センサ３２から受信した信号に基づく断層像５８の生成、および、断層像セット５７に基づく縦断層像の生成等を行なう等を行なう。

【0035】

ＭＤＵ３３は、シース３１の内部でセンサ３２を回転させる。カテーテル制御部２７１は、センサ３２の一回転ごとに１枚の断層像５８を生成する。生成される断層像５８は、シース３１を中心とし、シース３１に略垂直な横断層像である。

【0036】

ＭＤＵ３３は、シース３１の内部でセンサ３２を回転させながら、さらにセンサ３２を進退させる。センサ３２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はシース３１に略垂直な複数枚の断層像５８を連続的に生成する。連続的に生成された断層像５８は、三次元画像の構築に使用可能な断層像セット５７を構成する。

【0037】

センサ３２の進退操作には、シース３１とセンサ３２とを同時に進退させる操作と、シース３１の内部でセンサ３２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、医師により手動で行なわれても良い。

【0038】

なお、画像取得用カテーテル３０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３２を用いた、電子ラジアル走査型の画像取得用カテーテル３０であってもよい。

【0039】

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２０１が、カテーテル制御部２７１の機能を実現してもよい。

【0040】

本実施の形態の情報処理装置２００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、以後に説明では、主に制御部２０１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、種々のモデルは、それぞれ専用のハードウェアにより実現されてもよい。

【0041】

情報処理装置２００は、たとえばパソコン、タブレット等の汎用の情報機器と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインターフェースを介して接続された外付け型のカテーテル制御部２７１とにより構成されていてもよい。

【0042】

情報処理装置２００と血管撮影装置１５とは、一体に構成されていてもよい。情報処理装置２００は、血管撮影装置１５に内蔵されており、血管撮影装置１５の制御装置を兼ねてもよい。血管撮影装置１５の制御装置が、情報処理装置２００の機能を実現してもよい。

【0043】

図３は、分類モデル７２の構成を説明する説明図である。分類モデル７２は、断層像５８を受け付けて、断層像５８を構成する各画素をたとえばカテーテル領域４１、内腔領域４２、内側組織領域４３、ＥＥＭ領域４４、腔外領域４５等の複数の領域に分類し、画素の位置と、分類結果を示すラベルとを関連づけた分類データ５６を出力する。

【0044】

図３においては、分類画像を用いて分類データ５６を模式的に図示する。分類画像は、たとえば断層像５８においてカテーテル領域４１のラベルに対応する画素を第１色、内腔領域４２のラベルに対応する画素を第２色、内側組織領域４３のラベルに対応する画素を第３色、ＥＥＭ領域４４のラベルに対応する画素を第４色、腔外領域４５のラベルに対応する画素を第５色にそれぞれ定めた画像である。図３においては第１色を白色で、第２色を右下がりのハッチングで、第３色を左下がりのハッチングで、第４色を縦線のハッチングで、第５色を格子状のハッチングで示す。

【0045】

なお、以上に説明した分類モデル７２は例示である。分類モデル７２は、断層像５８を構成する各画素を、画像取得用カテーテル３０と同時に使用されるガイドワイヤ３８等の器具に対応する器具領域、石灰化領域またはプラーク領域等の、任意の領域に分類してもよい。

【0046】

分類モデル７２は、たとえば断層像５８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７２は、断層像５８と、当該断層像５８を医師等の専門家が領域ごとに塗り分けた正解データとの組を多数組記録した訓練データを使用して、機械学習により生成されたモデルである。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の生成は従来から行なわれているため、詳細については説明を省略する。

【0047】

図３では、管腔器官の実際の断面形状に対応するいわゆるＸＹ形式で断層像５８を示したが、分類モデル７２はセンサ３２により生成された走査線を平行に配列した、いわゆるＲＴ形式の断層像５８の入力を受け付けるモデルであってもよい。

【0048】

図４は、リスク特定モデル７３の構成を説明する説明図である。リスク特定モデル７３は、複数の分類データ５６と、患者情報とに基づいて、それぞれの断層像５８の位置における解離の発生リスクを出力するモデルである。

【0049】

制御部２０１は、断層像セット５７を構成するそれぞれの断層像５８を分類モデル７２に入力して、分類データ５６を取得する。制御部２０１は、それぞれの分類データ５６に基づいて、狭窄度、内腔径、ＥＥＭ外径、ＥＥＭ厚さおよび石灰化の長さ、角度等の様々な特性値を算出する。それぞれの特性値の算出方法は公知であるため、詳細については説明を省略する。

【0050】

制御部２０１は、複数の分類データ５６に基づく特性値を算出してもよい。たとえば制御部２０１は、「ＥＥＭの最小厚さが閾値を下回る分類データ５６が連続する枚数」、または、「狭窄度が閾値を超える分類データ５６が連続する枚数」などを特性値に使用できる。

【0051】

制御部２０１は、分類データ５６に基づく特性値に加えて断層像５８に基づく特性値を算出してもよい。たとえば、それぞれの領域のスペックルパターンの性状、または、それぞれの領域における輝度ムラの程度等を特性値に使用できる。

【0052】

リスク特定モデル７３は、それぞれの特性値と、患者の年齢、性別、体格および既往症等を含む患者情報とを受け付けて、それぞれの断層像５８の位置において解離が発生する可能性の程度、すなわち解離発生リスクを出力するモデルである。図４におけるＮｏ．は、断層像セット５７を構成する断層像５８の番号を示す。

【0053】

図４においては、それぞれの断層像５８の位置における解離発生リスクを「低」、「中」および「高」の三段階に区分して出力するリスク特定モデル７３の例を示す。リスク特定モデル７３は解離発生リスクを二段階または四段階以上に区分して出力するモデルであってもよい。リスク特定モデル７３は、それぞれの断層像５８の位置において解離が発生する確率を出力してもよい。

【0054】

リスク特定モデル７３は、特性値および患者情報に加えて、使用するバルーンのサイズを受け付けて、当該バルーンを推奨圧力で拡張した場合に、それぞれの断層像５８の位置において解離が発生するリスクを出力してもよい。

【0055】

リスク特定モデル７３は、たとえばランダムフォレストまたはＸＧＢｏｏｓｔ（eXtrem
e Gradient Boosting）等の決定木構造に関する機械学習アルゴリズムにより生成された学習済モデルである。リスク特定モデル７３は、断層像セット５７に基づいて算出された様々な特性値および患者情報と、正解データである治療後の解離の発生状態との組を多数組記録した訓練データを使用して作成される。リスク特定モデル７３は、ＣＮＮ（Convolutional Neural Network）のニューラルネットワーク構造を使用して生成された学習済モデルであってもよい。訓練データを使用した学習済モデルの生成は、従来から行なわれているため、詳細については説明を省略する。

【0056】

リスク特定モデル７３は、断層像セット５７を受け付けて、解離発生リスクを出力する学習済モデルであってもよい。このようなモデルは、断層像セット５７と、正解データである治療後の解離の発生状態との組を多数組記録した訓練データを使用して、機械学習によりＣＮＮのニューラルネットワーク構造のパラメータを調整することにより生成される。

【0057】

リスク特定モデル７３は、断層像セット５７から生成された複数の分類データ５６を受け付けて、解離発生リスクを出力する学習済モデルであってもよい。このようなモデルは、断層像セット５７から生成された複数の分類データ５６と、正解データである治療後の解離の発生状態との組を多数組記録した訓練データを使用して、機械学習によりＣＮＮのニューラルネットワーク構造のパラメータを調整することにより生成される。

【0058】

リスク特定モデル７３は、断層像セット５７または複数の分類データ５６に加えて患者情報を受け付けて、解離発生リスクを出力するモデルであってもよい。

【0059】

リスク特定モデル７３は、所定の診断基準等に基づいて特定された解離発生リスクを出力するルールベースのモデルであってもよい。なお、ＥＥＭが厚いほど、解離発生リスクが低く、９０度以上３６０度未満の石灰化領域が存在する場合には解離発生リスクが高いことが知られている。これらの知見に基づいて、ルールベースのリスク特定モデル７３が作成されてもよい。

【0060】

図５は、センサ位置モデル７４の構成を説明する説明図である。センサ位置モデル７４は、非造影画像５３の入力を受け付けて、センサ３２の位置を出力するモデルである。前述の通り、非造影画像５３では血管等の生体組織は殆ど描出されない。

【0061】

しかしながら、ガイドワイヤ３８に加えて、画像取得用カテーテル３０のうち、シャフト３４およびセンサ３２の部分は、非造影画像５３に明瞭に描出される。なお、画像取得用カテーテル３０が図示を省略するＸ線不透過マーカを有する場合は、Ｘ線不透過マーカも同様に非造影画像５３に描出される。

【0062】

センサ位置モデル７４は、たとえば画像処理とルールベースによる判定処理との組み合わせにより、非造影画像５３からセンサ３２の位置を抽出するモデルである。センサ位置モデル７４は、画像処理とパターンマッチングとの組み合わせにより、非造影画像５３からセンサ３２の位置を抽出するモデルであってもよい。

【0063】

センサ３２の位置は、たとえばセンサ３２の中心等の、センサ３２の代表点を示す座標により表される。センサ３２の位置は、非造影画像５３においてセンサ３２が描出されている画素の位置により表されてもよい。

【0064】

センサ位置モデル７４は、非造影画像５３が入力された場合に、非造影画像５３の位置を出力するように訓練された学習済モデルであってもよい。学習済モデルは、非造影画像５３と、当該非造影画像５３におけるセンサ３２の位置とを対応づけて多数組記録した訓
練データを使用して機械学習により生成される。

【0065】

学習済モデルは、たとえばＣＮＮのニューラルネットワーク構造を使用して生成される。センサ位置モデル７４を実現する学習済モデル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。

【0066】

センサ位置モデル７４は、血管造影画像５１と非造影画像５３とのいずれの透視画像５２が入力された場合であっても、センサ３２の位置を出力するモデルであってもよい。

【0067】

図６は、断層像ＤＢ７６のレコードレイアウトを説明する説明図である。断層像ＤＢ７６は、断層像５８と、センサ３２の位置とを関連づけて記録するＤＢである。

【0068】

断層像ＤＢ７６は、三次元走査ＩＤ（Identifier）フィールド、断層番号フィールド、断層像フィールドおよびセンサ位置フィールドを有する。センサ位置フィールドは、ＸフィールドとＹフィールドとを有する。

【0069】

三次元走査ＩＤフィールドには、三次元走査ごとに固有に付与される三次元走査ＩＤが記録されている。断層番号フィールドには、断層像セット５７を構成する個々の断層像５８に連番で付与される断層番号が記録されている。断層像フィールドには、断層像５８が記録されている。断層像５８は、ＸＹ形式で記録されていても、ＲＴ形式で記録されていても、ＸＹ形式とＲＴ形式との両方で記録されていてもよい。断層像５８の代わりに、断層像５８の生成に用いる音線データが記録されていてもよい。

【0070】

ＸフィールドおよびＹフィールドには、センサ３２の代表点のＸ座標およびＹ座標がそれぞれ記録されている、断層像ＤＢ７６は、一枚の断層像５８について、一つのレコードを有する。断層像ＤＢ７６には、たとえばセンサ３２の先端およびシャフト３４側の端部等の、複数の代表点をそれぞれ記録するフィールドを有してもよい。

【0071】

図７は、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。医師は、画像取得用カテーテル３０を用いた三次元走査を開始する前に、図７を使用して説明するプログラムを起動する。制御部２０１は、画像取得用カテーテル３０が患者に挿入されたことを検出した場合に、自動的に図７のプログラムを起動してもよい。

【0072】

制御部２０１は、最新の血管造影画像５１を血管撮影装置１５から取得する（ステップＳ５０１）。制御部２０１は、三次元走査データ取得のサブルーチンを起動する（ステップＳ５０２）。三次元走査データ取得のサブルーチンは、三次元走査中に、断層像５８と、非造影画像５３におけるセンサ３２の位置とを取得して、断層像ＤＢ７６に記録するサブルーチンである。三次元走査データ取得のサブルーチンの処理の流れは後述する。

【0073】

制御部２０１は、断層像ＤＢ７６に記録した断層像５８を分類モデル７２にそれぞれ入力して、分類データ５６を取得する（ステップＳ５０３）。制御部２０１は、分類データ５６および断層像５８に基づいて、たとえば狭窄度、内腔径、ＥＥＭ外径、ＥＥＭ厚さおよび石灰化の長さ、角度等の種々の特性値を算出する（ステップＳ５０４）。

【0074】

内腔径を例にして説明する。制御部２０１は、たとえば内側組織領域４３の外側の境界線で囲まれる領域の面積と等価の面積を有する円の直径を算出して、内腔径に使用する。制御部２０１は、内側組織領域４３の最大径と最小径との平均値を算出して、内腔径に使用してもよい。制御部２０１は等価の面積を有する円の直径、最大径、最小径、および平
均値の４通りの内腔径をそれぞれ内腔径に使用してもよい。

【0075】

制御部２０１は、複数の断層像５８に基づいて特性値を算出してもよい。たとえば、制御部２０１は、内腔径が所定の閾値以下である断層像５８が連続する数を算出して、特性値に使用してもよい。

【0076】

制御部２０１は、バルーンサイズ判定のサブルーチンを起動する（ステップＳ５０５）。バルーンサイズ判定のサブルーチンは、断層像セット５７に基づいて適切なバルーンのサイズを判定するサブルーチンである。バルーンサイズ判定のサブルーチンの処理の流れは後述する。

【0077】

制御部２０１は、ステップＳ５０４で算出した特性値およびＨＩＳを介して電子カルテシステム１６から取得した患者情報をリスク特定モデル７３に入力して、それぞれの断層像５８の位置において血管解離が生じるリスクを取得する（ステップＳ５０６）。

【0078】

制御部２０１は、リスクが高いと特定された断層像５８が存在するか否かを判定する（ステップＳ５０７）。リスクが高いと特定された断層像５８が存在しないと判定した場合（ステップＳ５０７でＮＯ）、制御部２０１は、解離発生リスクが低いことと、バルーンサイズ判定のサブルーチンで判定したバルーンのサイズと、拡張するべき範囲とを表示装置３５に表示させる（ステップＳ５０８）。制御部２０１は処理を終了する。

【0079】

リスクが高いと特定された断層像５８が存在すると判定した場合（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、制御部２０１は予測解離長を算出する（ステップＳ５１１）。予測解離長は、たとえばリスクが高いと特定された断層像５８が連続する枚数と、断層像５８間の距離との積により算出される。

【0080】

制御部２０１は、解離発生リスクが高いことと、予測解離長と、解離が発生するリスクが高い場所とを表示装置３５に表示させる（ステップＳ５１２）。制御部２０１は処理を終了する。

【0081】

なお制御部２０１はステップＳ５０７において、リスクが高いと特定された断層像５８の数が所定の閾値を上回る場合に、ステップＳ５１１に進んでもよい。制御部２０１はステップＳ５０７において、それぞれの断層像５８のリスクの程度を点数化し、合計点数が所定の閾値を上回る場合にステップＳ５１１に進んでもよい。

【0082】

図８は、三次元走査データ取得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。三次元走査データ取得のサブルーチンは、三次元走査中に、断層像５８と、非造影画像５３におけるセンサ３２の位置とを取得して、断層像ＤＢ７６に記録するサブルーチンである。

【0083】

三次元走査データ取得のサブルーチンは、カテーテル制御部２７１から取得した断層像５８と、血管撮影装置１５から取得した透視画像５２とを平行して処理する。カテーテル制御部２７１の動作と、血管撮影装置１５の動作とは同期していないためである。

【0084】

制御部２０１は、血管撮影装置１５から非造影画像５３を取得する（ステップＳ５２１）。心臓の拍動の影響を受ける場所の治療を行なう場合、非造影画像５３は心電図（ＥＣＧ：Electrocardiogram）同期法により取得される。

【0085】

制御部２０１は、取得した非造影画像５３をセンサ位置モデル７４に入力して、センサ３２の位置を取得する（ステップＳ５２２）。制御部２０１は、処理を終了するか否かを
判定する（ステップＳ５２３）。たとえば、医師が処理の終了を指示した場合、血管撮影装置１５の動作が停止した場合、または、画像取得用カテーテル３０が患者から抜去されたことを検出した場合、制御部２０１は処理を終了すると判定する。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ５２３でＮＯ）、制御部２０１はステップＳ５２１に戻る。

【0086】

制御部２０１は、変数「番号」を初期値０に設定する（ステップＳ５３１）。制御部２０１は、変数「番号」に１を加算する（ステップＳ５３２）。制御部２０１は、カテーテル制御部２７１から断層像５８を取得する（ステップＳ５３３）。制御部２０１は、ステップＳ５２２で取得された最新のセンサ３２の位置を取得する（ステップＳ５３４）。

【0087】

前述のとおり、カテーテル制御部２７１は、センサ３２の一回転ごとに１枚の断層像５８を生成する。断層像５８のフレームレートは、３０ｆｐｓ（Frames per Second）から１２０ｆｐｓ程度である。心電図に同期した非造影画像５３のフレームレートは、１ｆｐｓ前後である。したがって、ステップＳ５３４で取得されるセンサ３２の位置は、複数の断層像５８について同一になる。

【0088】

制御部２０１は、ステップＳ５３４で取得したセンサ３２の位置を補正する（ステップＳ５３５）。たとえば制御部２０１は、ステップＳ５３４で取得したセンサ３２の位置が変化した時刻からの経過時間と、ＭＤＵ３３がセンサ３２を押し引きする速度と、非造影画像５３における画像取得用カテーテル３０の向きとに基づいて、センサ３２の位置を補正する。

【0089】

制御部２０１は、断層像ＤＢ７６に新規レコードを作成する。制御部２０１は、三次元走査ＩＤフィールドに三次元走査ＩＤを、断層番号フィールドに変数「番号」を、断層像フィールドに、ステップＳ５３３で取得した断層像５８を、ＸフィールドおよびＹフィールドに、ステップＳ５３５で補正したセンサ３２の位置をそれぞれ記録する（ステップＳ５３６）。

【0090】

制御部２０１は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ５３７）。たとえば、医師が処理の終了を指示した場合、血管撮影装置１５の動作が停止した場合、または、画像取得用カテーテル３０が患者から抜去されたことを検出した場合、制御部２０１は処理を終了すると判定する。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ５３７でＮＯ）、制御部２０１はステップＳ５３２に戻る。

【0091】

ステップＳ５２３およびステップＳ５３７の双方で処理を終了すると判定した場合（ステップＳ５２３およびステップＳ５３７でＹＥＳ）、制御部２０１は処理を終了する。

【0092】

制御部２０１は、センサ３２の位置が変化した時刻間で、センサ３２の位置を補間することにより、センサ３２の位置を補正してもよい。制御部２０１は、断層像５８に描出された血管分岐と、透視画像５２に表示された血管分岐との位置合わせにより、センサ３２の位置を補正してもよい。これらの補正手法を用いる場合には、制御部２０１は、センサ３２の位置を補正するステップＳ５３５を、ステップＳ５３７で処理を終了すると判定した後に実行する。

【0093】

図９は、バルーンサイズ判定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。バルーンサイズ判定のサブルーチンは、断層像セット５７に基づいて適切なバルーンのサイズを判定するサブルーチンである。

【0094】

制御部２０１は、狭窄のない正常領域の内腔断面積を算出する（ステップＳ５４１）。制御部２０１は、たとえば画像取得用カテーテル３０により三次元走査を行なった範囲の
うち、両端の所定枚数の断層像５８について算出した内腔断面積の平均値を算出する。なお、内腔断面積は、図３を使用して説明した分類データ５６において、カテーテル領域４１、および内腔領域４２の面積の合計である。

【0095】

制御部２０１は、三次元走査で取得した断層像セット５７に基づいて血管の縦断層像を表示し、医師による正常範囲の指定を受け付けてもよい。制御部２０１は、複数の分類データ５６に基づいて分類データ５６の縦断層像を表示し、医師による正常範囲の指定を受け付けてもよい。

【0096】

制御部２０１は、狭窄部であるか否かの判定に使用する内腔断面積の閾値を算出する（ステップＳ５４２）。閾値は、たとえばステップＳ５４１で算出した正常部の内腔断面積の半分である。閾値は、正常部の内腔断面積に、医師により指定された係数を積算した値であってもよい。

【0097】

制御部２０１は、推奨拡張範囲を判定する（ステップＳ５４３）。推奨拡張範囲は、内腔断面積がステップＳ５４２以下で算出した閾値以下である断層像５８が連続している範囲である。三次元走査を行なった範囲に、推奨拡張範囲が２か所存在しており、推奨拡張範囲同士の間の断層像５８が所定の枚数を下回る場合には、制御部２０１は連続した一つの推奨拡張範囲であると判定する。複数の推奨拡張範囲が存在する場合、制御部２０１はその旨を表示し、どの推奨拡張範囲の拡張を行なうかについて、医師による指示を受け付けてもよい。

【0098】

制御部２０１は、推奨拡張範囲の拡張に適した推奨バルーンの径を判定する（ステップＳ５４４）。たとえば制御部２０１は正常部のＥＥＭに基づいて推奨バルーンの径を判定する。具体的には制御部２０１は、図３を使用して説明した分類データ５６において、ＥＥＭ領域４４の外側の境界線、すなわちカテーテル領域４１、内腔領域４２、内側組織領域４３およびＥＥＭ領域４４の面積の合計と同じ面積を有する円の直径である基準径を算出する。

【0099】

制御部２０１は、市販されているバルーンの径のなかから、基準径にもっとも近い値を選択し、推奨バルーンの径に使用する。制御部２０１は、市販されているバルーンの径のなかから、基準径未満の最大の径を選択し、推奨バルーンの径に使用してもよい。解離発生リスクが高いと算出された場合、制御部２０１は、算出した直径から０．５ミリメートル程度小さい値を基準径に使用してもよい。制御部２０１は、その基準径にもっとも近い値を選択し、推奨バルーンの径に使用して、推奨バルーンを表示する。

【0100】

制御部２０１は、推奨バルーンの長さを判定する（ステップＳ５４５）。たとえば制御部２０１は、ステップＳ５４３で判定した推奨拡張範囲を基準長さに定める。制御部２０１は市販されているバルーンの長さのなかから基準長さを超える長さを選択し、推奨バルーンの長さに使用する。制御部２０１は、推奨拡張範囲に所定の余裕長を加えた長さを基準長さに定めてもよい。

【0101】

図１０から図１３は、画面例である。図１０は、ステップＳ５０８で制御部２０１が表示装置３５に表示する画面の例を示す。画面には、血管造影画像欄６１、断層像欄６２、リスク欄６３、バルーン情報欄６４、拡張範囲表示ボタン６８１および表示切替ボタン６８２が表示されている。図１０は、拡張範囲表示ボタン６８１が選択されており、表示切替ボタン６８２で「ＩＶＵＳ」が選択されている場合の例を示す。

【0102】

血管造影画像欄６１には、最新の血管造影画像５１が表示されている。血管造影画像５１には、推奨拡張範囲を示す拡張範囲指標６５１が太い実線で重畳表示されている。拡張
範囲指標６５１の両端には、拡張端部指標６５２が表示されている。

【0103】

断層像欄６２には、断層像セット５７を元に生成された縦断層像が表示されている。縦断層像の代わりに、複数の分類データ５６に基づいて生成された、縦断面方向の分類画像が表示されていてもよい。医師は、図示を省略する公知の制御用ユーザインターフェイスを操作して、縦断面の向きを適宜変更できる。断層像欄６２にも、拡張範囲指標６５１および拡張端部指標６５２が重畳表示されている。

【0104】

リスク欄６３には解離リスクが表示されている。解離リスクは「低」のように解離リスクの程度を示す文字で表示されても、解離発生確率を示す数値で表示されてもよい。バルーン情報欄６４には、適正バルーン径欄６４１、最大拡張径欄６４２および適正バルーン長欄６４３が表示されている。

【0105】

適正バルーン径欄６４１には、たとえばステップＳ５４４で判定した推奨バルーン径が表示されている。最大拡張径欄６４２には、たとえば推奨バルーン径よりも０．５ミリメートル大きい値が表示されている。適正バルーン長欄６４３には、ステップＳ５４５で判定した推奨バルーンの長さが表示されている。医師は、バルーン情報欄６４を介して狭窄部の拡張に使用するバルーンに関するバルーン情報を確認できる。

【0106】

図１１は、拡張範囲表示ボタン６８１が選択されていない場合の画面例を示す。血管造影画像欄６１に、拡張範囲指標６５１および拡張端部指標６５２が重畳表示されていない。医師は、拡張範囲指標６５１および拡張端部指標６５２に妨げられずに、血管造影画像５１を観察できる。

【0107】

図１２は、表示切替ボタン６８２で「リアルタイム」が選択されている場合の例を示す。制御部２０１は、表示切替ボタン６８２の選択を受け付けるたびに、表示切替ボタン６８２の設定を「ＩＶＵＳ」と「リアルタイム」とに切り替わる。なお制御部２０１は、表示切替ボタン６８２の設定を、「ＩＶＵＳ（拡張範囲表示あり）」と、「ＩＶＵＳ（拡張範囲表示なし）」と、「リアルタイム」との３通りに切り替えてもよい。制御部２０１は、表示切替ボタン６８２の設定を４通り以上に切り替えてもよい。

【0108】

図１２では、断層像欄６２の代わりにリアルタイム透視像欄６６が表示されている。制御部２０１は、血管撮影装置１５から取得した最新の透視画像５２をリアルタイム透視像欄６６に表示する。リアルタイム透視像欄６６には、血管造影画像欄６１と同じ位置に拡張端部指標６５２が重畳表示されている。

【0109】

たとえばバルーンカテーテルを挿入した場合、バルーンカテーテルに設けられたＸ線不透過指標が透視画像５２内に描出される。医師は、透視画像５２をガイドにしてバルーンの位置を定めて、拡張する。

【0110】

図１３は、ステップＳ５１２で制御部２０１が表示装置３５に表示する画面の例を示す。画面には、血管造影画像欄６１、断層像欄６２、リスク欄６３、バルーン情報欄６４、拡張範囲表示ボタン６８１および表示切替ボタン６８２に加えて、リスク表示欄６７が表示されている。図１３は、図１０と同様に拡張範囲表示ボタン６８１が選択されており、表示切替ボタン６８２で「ＩＶＵＳ」が選択されている場合の例を示す。

【0111】

図１３においては、血管造影画像欄６１および断層像欄６２に、拡張範囲指標６５１および拡張端部指標６５２に加えて白抜きした太線で示す高リスク指標６５３が重畳表示されている。高リスク指標６５３は、ステップＳ５１１で算出した予測解離長に対応する部分を示す。リスク表示欄６７には、ステップＳ５１１で算出した予測解離長が、目立つ態
様で表示されている。

【0112】

バルーン情報欄６４には、推奨バルーン径欄６４５、最大拡張径欄６４２および推奨バルーン長欄６４６が表示されている。推奨バルーン径欄６４５には、図１０から図１２の適正バルーン径欄６４１と同様に、たとえばステップＳ５４４で判定した推奨バルーン径が表示されている。ただし、バルーンを拡張した場合の解離リスクが高いため、当該バルーンを使用することが「適正」であるとはいえない。そのため、「適正バルーン径」の代わりに「推奨バルーン径」の表現が使用されている。

【0113】

最大拡張径欄６４２には、バルーンの拡張を推奨しない旨を示す「－」が表示されている。推奨バルーン長欄６４６には、図１０から図１２の適正バルーン長欄６４３と同様に、ステップＳ５４５で判定した推奨バルーンの長さが表示されている。推奨バルーン長欄６４６についても推奨バルーン径欄６４５と同様に、「適正バルーン長さ」の代わりに「推奨バルーン長さ」の表現が使用されている。

【0114】

図１０から図１３を使用して説明した画面例は、いずれも例示である。制御部２０１は、それぞれ解離が発生するリスクの程度に応じてバルーン情報欄６４に出力する情報の項目を変更してもよい。制御部２０１は、解離が発生するリスクが大きい場合には、バルーン情報欄６４を表示しなくてもよい。医師は、バルーン情報が表示されない画面により、バルーンによる拡張が推奨されないことを容易に認識できる。

【0115】

なお、バルーンを用いて拡張する管腔器官は、血管に限定しない。たとえば、食道、小腸または大腸等の狭窄部に対しても、バルーンを用いて拡張する治療が行なわれる。本実施の形態の治療支援システム１０は、任意の管腔器官を拡張する治療にも使用できる。

【0116】

本実施の形態によると、画像取得用カテーテル３０を用いて取得した断層像セット５７を使用して、管腔器官の拡張に伴う損傷発生リスクに関する医師の判断を支援する治療支援システム１０を提供できる。本実施の形態によると、拡張範囲および拡張に用いるバルーンの仕様の決定に関する医師の判断を支援する治療支援システム１０を提供できる。

【0117】

本実施の形態によると、透視画像５２と断層像５８との位置関係を対応づけることにより、画像取得用カテーテル３０を用いて得た情報を、透視画像５２に重畳表示する治療支援システム１０を提供できる。画像取得用カテーテル３０は、血管撮影装置１５に比べて管腔器官の状態に関する詳細な情報を取得できるが、管腔器官自体の屈曲等に関する情報を取得できない。両者による情報を重畳表示することにより、治療方針等に関する医師の判断を適切に支援する治療支援システム１０を提供できる。

【0118】

［実施の形態２］
本実施の形態は、複数の分類データ５６および患者情報に加えて血管造影画像５１に基づく特性値の入力を受け付けるリスク特定モデル７３を使用する治療支援システム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。

【0119】

図１４は、実施の形態２のリスク特定モデル７３の構成を説明する説明図である。本実施の形態のリスク特定モデル７３は、図４を使用して説明した実施の形態１のリスク特定モデル７３の代わりに使用される。

【0120】

制御部２０１は、血管造影画像５１内の、それぞれの断層像５８を取得した際のセンサ３２の位置における特性値を算出する。特性値は、それぞれのセンサ３２の位置における血管の曲率、血管の太さ、血管の太さの変化率等である。

【0121】

本実施の形態によると、画像取得用カテーテル３０で取得可能な特性値に加えて、血管撮影装置１５で取得可能な特性値を利用するため、血管解離の発生リスクを高い精度で特定できる治療支援システム１０を提供できる。

【0122】

［実施の形態３］
本実施の形態は、バルーンの型番を表示する治療支援システム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。

【0123】

図１５は、バルーンＤＢ７７のレコードレイアウトを説明する説明図である。バルーンＤＢ７７は、バルーンカテーテルのメーカ名、商品名および仕様を関連づけて記録するＤＢである。バルーンＤＢ７７は、ＨＩＳ等を介して医療器材の在庫管理システムと連動しており、医療機関で現に保有しているバルーンカテーテルに関する情報が記録されている。

【0124】

バルーンＤＢ７７は、メーカ名フィールド、商品名フィールド、型番フィールドおよび仕様フィールドを有する。仕様フィールドは、バルーン径フィールド、バルーン長さフィールドおよびコンプライアンスチャートフィールドを有する。バルーンＤＢ７７は、１機種のバルーンカテーテルについて、一つのレコードを有する。

【0125】

メーカ名フィールドには、バルーンカテーテルを供給するメーカの名称が記録されている。商品名フィールドには、商品名が記録されている。商品名は、いわゆるペットネームである。型番フィールドには、バルーンカテーテルの機種ごとに定められた型番が記録されている。

【0126】

バルーン径フィールドには、バルーン径の公称値が記録されている。バルーン長さフィールドには、バルーン長の公称値が記録されている。コンプライアンスチャートフィールドには、バルーン径の公称値と、バルーンに加える拡張圧と、拡張したバルーンの外径との関係を示すコンプライアンスチャートのデータが記録されている。コンプライアンスチャートには、バルーンカテーテルのメーカが推奨する推奨拡張圧、および、バルーンカテーテルを安全に使用できる上限である最大拡張圧も記録されている。

【0127】

図１５に示すように、バルーンメーカーは、同一の商品名で種々の寸法のバルーンカテーテルを提供している。同一寸法のバルーンカテーテルが、複数のメーカから提供されている。図示を省略するが、一つのメーカが複数の商品名で同一寸法のバルーンカテーテルを提供している場合もある。

【0128】

バルーンの寸法が同一のバルーンカテーテルであっても、メーカおよび商品により挿入する際の感触、および、拡張した際の挙動等の特性が異なる場合がある。医師は、商品名とバルーンカテーテルの特徴との関係を記憶しており、商品名に基づいて用途に応じた適切なバルーンカテーテルを選択できる場合が多い。

【0129】

図１６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。ステップＳ５０５までの処理は、図７を使用して説明した実施の形態１のフローチャートの処理と同様であるため、説明を省略する。

【0130】

制御部２０１は、バルーンサイズ判定のサブルーチンで判定した推奨バルーンの径および推奨バルーンの長さの両方をキーとしてバルーンＤＢ７７を検索し、条件に合う寸法を有するバルーンカテーテルを抽出する（ステップＳ５６１）。

【0131】

制御部２０１は、ステップＳ５０４で算出した特性値およびＨＩＳを介して電子カルテ
システム１６から取得した患者情報をリスク特定モデル７３に入力して、それぞれの断層像５８の位置において血管解離が生じるリスクを取得する（ステップＳ５０６）。

【0132】

制御部２０１は、リスクが高いと特定された断層像５８が存在するか否かを判定する（ステップＳ５０７）。リスクが高いと特定された断層像５８が存在すると判定した場合（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、以後の処理は図７を使用して説明した実施の形態１のフローチャートの処理と同様であるため、説明を省略する。

【0133】

リスクが高いと特定された断層像５８が存在しないと判定した場合（ステップＳ５０７でＮＯ）、制御部２０１は、解離発生リスクが低いことと、バルーンサイズ判定のサブルーチンで判定したバルーンのサイズと、拡張するべき範囲とに加えて、バルーンカテーテルの選択肢を表示装置３５に表示させる（ステップＳ５７１）。

【0134】

制御部２０１は、バルーンカテーテルの選択を受け付ける（ステップＳ５７２）。制御部２０１は、選択されたバルーンカテーテルをキーにしてバルーンＤＢ７７を検索し、コンプライアンスチャート取得する。制御部２０１は、コンプライアンスチャートから推奨拡張圧を取得する（ステップＳ５７３）。制御部２０１は、推奨拡張圧を表示する（ステップＳ５７４）。制御部２０１は、処理を終了する。

【0135】

図１７および図１８は、実施の形態３の画面例である。図１７は、ステップＳ５７１で制御部２０１が表示装置３５に表示する画面の例を示す。画面には、血管造影画像欄６１、断層像欄６２、リスク欄６３、バルーン情報欄６４、拡張範囲表示ボタン６８１および表示切替ボタン６８２に加えて、商品選択欄６９が表示されている。

【0136】

バルーン情報欄６４は、適正バルーン径欄６４１および適正バルーン長欄６４３を含む。図１７は、拡張範囲表示ボタン６８１が選択されており、表示切替ボタン６８２で「ＩＶＵＳ」が選択されている場合の例を示す。

【0137】

商品選択欄６９は、プルダウンメニュー形式である。右端の逆三角形が選択された場合に、制御部２０１はステップＳ５６１で抽出したバルーンの商品名を一覧表示して、選択を受け付ける。医師は、プルダウンメニューを介して狭窄部の拡張に使用するバルーンの製品を特定する情報を確認できる。なお、ステップＳ５６１で抽出したバルーンが１種類だけである場合、制御部２０１は商品選択欄６９にプルダウンメニューを表示する代わりに抽出した１機種を表示してもよい。

【0138】

図１８は、ステップＳ５７４で制御部２０１が表示装置３５に表示する画面の例を示す。商品選択欄６９を介して「ＳＳ社製ＳＳ」のバルーンカテーテルが選択されている。制御部２０１は、適正バルーン径欄６４１に表示した適正バルーン径、適正バルーン長欄６４３に表示した適正バルーン長さおよび商品選択欄６９を介して受け付けた「ＳＳ」をキーとしてバルーンＤＢ７７を検索し、コンプライアンスチャートを取得する。制御部２０１は、コンプライアンスチャートに記載された推奨拡張圧を、推奨拡張圧欄６４７に表示する。

【0139】

医師は、コンプライアンスチャートを探すことなく、選択したバルーンカテーテルの推奨拡張圧を確認できる。なお、制御部２０１は表示装置３５にコンプライアンスチャートを表示してもよい。医師は、コンプライアンスチャートを参照して、拡張圧を微調整できる。

【0140】

制御部２０１は図示を省略するバルーン拡張用ポンプにコンプライアンスチャートから取得した推奨拡張圧を出力してもよい。医師は、バルーン拡張用ポンプの動作スイッチを
操作するだけで、推奨拡張圧でバルーンを膨らませることができる。

【0141】

本実施の形態によると、医師は商品選択欄６９を介して医療機関で保有しているバルーンカテーテルのなかから、条件に合うバルーンカテーテルを選択できる。制御部２０１は、商品選択欄６９を介して選択されたバルーンカテーテルを、たとえば器材準備を担当するスタッフに通知してもよい。スタッフが、選択されたバルーンカテーテルを速やかに使用できるように準備することにより、医師はスムーズに治療を行なえる。

【0142】

［実施の形態４］
本実施の形態は、リスク特定モデル７３を生成するプログラムに関する。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。

【0143】

図１９は、実施の形態４の情報処理装置２１０の構成を説明する説明図である。情報処理装置２１０は、制御部２１１、主記憶装置２１２、補助記憶装置２１３、通信部２１４、表示部２１５、入力部２１６およびバスを備える。

【0144】

制御部２１１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２１１には、一または複数のＣＰＵ、ＧＰＵ、ＴＰＵまたはマルチコアＣＰＵ等が使用される。制御部２１１は、バスを介して情報処理装置２１０を構成するハードウェア各部と接続されている。

【0145】

主記憶装置２１２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置である。主記憶装置２１２には、制御部２１１が行なう処理の途中で必要な情報および制御部２１１で実行中のプログラムが一時的に保存される。

【0146】

補助記憶装置２１３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２１３には、訓練ＤＢ７９、制御部２１１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２１４は、情報処理装置２１０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。

【0147】

表示部２１５は、たとえば液晶表示パネルまたは有機ＥＬ表示パネルである。入力部２１６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。表示部２１５と入力部２１６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。

【0148】

本実施の形態の情報処理装置２１０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。情報処理装置２１０は、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、量子コンピュータ、または、分散処理を行なう複数のパソコン等であってもよい。

【0149】

図２０は、訓練ＤＢ７９のレコードレイアウトを説明する説明図である。訓練ＤＢ７９は、管腔器官の内側に挿入された画像取得用カテーテル３０を使用して取得された複数の断層像５８により構成された断層像セット５７と、前記管腔器官の内部でバルーンを拡張した場合の前記管腔器官に損傷状態とを関連づけて複数組記録したＤＢであり、機械学習によるリスク特定モデル７３の生成に使用される。訓練ＤＢ７９は、断層像セットフィールドと、解離状態フィールドとを有する。

【0150】

断層像セットフィールドには、バルーンによる狭窄部の拡張に先立って画像取得用カテーテル３０を使用して取得された断層像セット５７が記録されている。解離状態フィール
ドには、バルーンを拡張した後に発生した管腔器官の損傷状態が記録されている。「解離なし」は、バルーンを拡張した後に解離が発生しなかったことを示す。「Ｎｏ．１２～Ｎｏ．３２」は、Ｎｏ．１２の断層像５８の位置から、Ｎｏ．３２の断層像５８の位置にかけて、解離が発生したことを示す。訓練ＤＢ７９は、狭窄部を拡張した１回の治療記録について、一つのレコードを有する。

【0151】

図２１は、リスク特定モデル７３を生成するプログラムの処理の流れを説明する説明図である。図２１を使用して、ランダムフォレストのアルゴリズムを用いたリスク特定モデル７３を生成する方法の概要を説明する。プログラムの実行に先立ち、図４を使用して説明した特性値のリストが用意されている。同様にプログラムの実行に先立ち訓練ＤＢ７９からテストデータが取り出されている。

【0152】

制御部２１１は、訓練ＤＢ７９から所定数の訓練レコードを取得する（ステップＳ６０１）。制御部２１１は、使用する特性値を選択する（ステップＳ６０２）。特性値の選択は、ランダムに行なわれることが望ましい。

【0153】

制御部２１１は、ステップＳ６０１で抽出した訓練レコードに記録された断層像セット５７について、ステップＳ６０２で選択された特性値を算出する（ステップＳ６０３）。制御部２１１は、解離状態を出力する決定木を作成する（ステップＳ６０４）。

【0154】

制御部２１１は、決定木の作成を終了するか否かを判定する（ステップＳ６０５）。たとえば制御部２１１は、所定の数の決定木を作成した場合に処理を終了すると判定する。制御部２１１は、作成済の決定木にテストデータを入力し、決定木間の多数決による結論の精度が所定の閾値を超えた場合に、決定木の作成を終了すると判定してもよい。

【0155】

終了しないと判定した場合（ステップＳ６０５でＮＯ）、制御部２１１はステップＳ６０１に戻る。終了すると判定した場合（ステップＳ６０５でＹＥＳ）、制御部２１１は処理を終了する。本実施の形態によると、機械学習によりリスク特定モデル７３を生成できる。

【0156】

［実施の形態５］
図２２は、実施の形態５の治療支援システム１０の構成を説明する説明図である。本実施の形態は、血管撮影装置１５、電子カルテシステム１６と、カテーテル制御装置２７と、ＭＤＵ３３と、画像取得用カテーテル３０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、本実施の形態の治療支援システム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。

【0157】

カテーテル制御装置２７は、ＭＤＵ３３の制御、センサ３２の制御、センサ３２から受信した信号に基づく断層像５８の生成、および、断層像セット５７に基づく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。

【0158】

コンピュータ９０は、制御部２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、通信部２０４、表示部２０５、入力部２０６、読取部２０９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。

【0159】

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２０１は、読取部２０９を介してプログラム９７を読み込み、補助記憶装置２０３に保存する。また制御部２０１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２０１は、通信部２０４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２０３に保存してもよい。

【0160】

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２０２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２００として機能する。

【0161】

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。

【0162】

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、特許請求の範囲によって示され、特許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。

【符号の説明】

【0163】

１０ 治療支援システム
１５ 血管撮影装置
１６ 電子カルテシステム
２００ 情報処理装置
２０１ 制御部
２０２ 主記憶装置
２０３ 補助記憶装置
２０４ 通信部
２０５ 表示部
２０６ 入力部
２０９ 読取部
２１０ 情報処理装置
２１１ 制御部
２１２ 主記憶装置
２１３ 補助記憶装置
２１４ 通信部
２１５ 表示部
２１６ 入力部
２７ カテーテル制御装置
２７１ カテーテル制御部
３０ 画像取得用カテーテル
３１ シース
３２ センサ
３３ ＭＤＵ
３４ シャフト
３５ 表示装置
３６ 入力装置
３８ ガイドワイヤ
４１ カテーテル領域
４２ 内腔領域
４３ 内側組織領域
４４ ＥＥＭ領域
４５ 腔外領域
５１ 血管造影画像
５２ 透視画像
５３ 非造影画像
５６ 分類データ
５７ 断層像セット
５８ 断層像
６１ 血管造影画像欄
６２ 断層像欄
６３ リスク欄
６４ バルーン情報欄
６４１ 適正バルーン径欄
６４２ 最大拡張径欄
６４３ 適正バルーン長欄
６４５ 推奨バルーン径欄
６４６ 推奨バルーン長欄
６４７ 推奨拡張圧欄
６５１ 拡張範囲指標
６５２ 拡張端部指標
６５３ 高リスク指標
６６ リアルタイム透視像欄
６７ リスク表示欄
６８１ 拡張範囲表示ボタン
６８２ 表示切替ボタン
６９ 商品選択欄
７２ 分類モデル
７３ リスク特定モデル
７４ センサ位置モデル
７６ 断層像ＤＢ
７７ バルーンＤＢ
７９ 訓練ＤＢ
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】