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JP7586653B2 - Apparatus and program - Google Patents

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JP7586653B2
JP7586653B2 JP2020069038A JP2020069038A JP7586653B2 JP 7586653 B2 JP7586653 B2 JP 7586653B2 JP 2020069038 A JP2020069038 A JP 2020069038A JP 2020069038 A JP2020069038 A JP 2020069038A JP 7586653 B2 JP7586653 B2 JP 7586653B2
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ultrasound
trace line
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慈浩 大森
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Canon Medical Systems Corp
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、装置およびプログラムに関する。 The embodiments disclosed in this specification and drawings relate to an apparatus and a program.

従来、超音波診断装置において、頸動脈の2次元Bモード画像から、頸動脈の動脈壁の厚さを示す内膜中膜複合体厚(Intima Media Thickness:以下、IMTと呼ぶ)を、アルゴリズムによって自動的に検出するアルゴリズム(以下、自動IMT計測機能と呼ぶ)がある。自動IMT計測機能は、取得された2次元Bモード画像において、頸動脈のプラーク厚の計測に関するエリアがユーザにより指定されると、指定されたエリア内の輝度解析により血管壁を検出し、検出された血管壁からプラーク厚を計測する。 Conventionally, ultrasound diagnostic devices have an algorithm (hereinafter referred to as an automatic IMT measurement function) that automatically detects the intima media thickness (hereinafter referred to as IMT), which indicates the thickness of the carotid artery wall, from a two-dimensional B-mode image of the carotid artery. When an area for measuring the plaque thickness of the carotid artery is specified by the user in the acquired two-dimensional B-mode image, the automatic IMT measurement function detects the vascular wall by analyzing the brightness within the specified area and measures the plaque thickness from the detected vascular wall.

自動IMT計測機能によるIMTの計測は、2次元Bモード画像に混入するノイズ、2次元Bモード画像における頸動脈領域でのプラークの有無、2次元Bモード画像における頸動脈の分岐部分の有無により、本来検出されるべき血管壁を正常に識別することができずに、ユーザが期待する計測値が得られないという問題がある。また、自動IMT計測機能では、ユーザが計測したい場所を指定する必要があり、操作が煩雑であるという問題がある。 When measuring IMT using the automatic IMT measurement function, there is a problem that the vascular wall that should be detected cannot be correctly identified due to noise mixed into the two-dimensional B-mode image, the presence or absence of plaque in the carotid artery area in the two-dimensional B-mode image, and the presence or absence of a carotid artery branch in the two-dimensional B-mode image, and therefore the measurement value expected by the user cannot be obtained. In addition, the automatic IMT measurement function requires the user to specify the location to be measured, which makes the operation complicated.

特開2006-000456号公報JP 2006-000456 A

クリストファー M. ビショップ(Christopher M. Bishop)著、「パターン認識と機械学習(Pattern recognition and machine learning)」、(米国)、第1版、スプリンガー(Springer)、2006年、P.225-290Christopher M. Bishop, "Pattern recognition and machine learning", (USA), 1st edition, Springer, 2006, pp. 225-290

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、頸動脈における内膜中膜複合体厚の計測において操作性および精度を向上することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve is to improve operability and accuracy in measuring the intima-media thickness in the carotid artery. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve are not limited to the above problem. Problems that correspond to the effects of each configuration shown in the embodiments described below can also be positioned as other problems.

本実施形態に係る装置は、取得部と、検出部と、画像処理部とを備える。取得部は、被検体の頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得する。検出部は、複数の第2超音波データ各々における頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報前記複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに前記第1超音波データを入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出する。画像処理部は、前記検出されたトレースラインと前記最大値の位置とを含む情報を、前記第1超音波データに対応するBモード画像に重畳した重畳画像を生成する。記第2超音波データは、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかである。検出部は、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかである前記第1超音波データを前記学習済みモデルに入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出する。 The device according to the present embodiment includes an acquisition unit, a detection unit, and an image processing unit . The acquisition unit acquires first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to the carotid artery of a subject. The detection unit detects information including a trace line of the vascular wall of the carotid artery in the first ultrasound data and a position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line by inputting the first ultrasound data to a trained model trained using the plurality of second ultrasound data and information including a trace line of the vascular wall of the carotid artery and a position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line . The image processing unit generates a superimposed image in which the information including the detected trace line and the position of the maximum value is superimposed on a B-mode image corresponding to the first ultrasound data. The second ultrasound data is at least any one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio less than a predetermined threshold, ultrasound data related to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which the thickness of plaque varies depending on the position along the blood flow direction, and ultrasound data related to a carotid artery having a branching portion. The detection unit inputs the first ultrasound data, which is at least one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio below a predetermined threshold, ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which the thickness of plaque varies depending on the position along the blood flow direction, and ultrasound data relating to a carotid artery having a branching portion, into the trained model, and detects information including a trace line of the carotid artery vascular wall in the first ultrasound data and the position of the maximum value of the intima-media complex thickness of the carotid artery on the trace line.

図1は、実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment. 図2は、実施形態に係り、被検体の頸動脈の内膜中膜複合体厚(IMT)の計測の運用時における学習済みモデルの入出力の関係の一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of the input/output relationship of a trained model during operation of measuring the intima-media thickness (IMT) of a subject's carotid artery in the embodiment. 図3は、実施形態に係るIMT検出処理の手順の一例を示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure of an IMT detection process according to the embodiment. 図4は、実施形態に係り、表示装置に表示された重畳画像の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a superimposed image displayed on a display device according to the embodiment. 図5は、実施形態に係るモデル生成処理において、多層化のネットワークを学習させるデータの入出力の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of input and output of data for training a multi-layered network in the model generation process according to the embodiment. 図6は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられる多ノイズデータの一例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of multi-noise data used in generating a trained model according to an embodiment. 図7は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられるプラーク有無データのうちプラークを有さない頸動脈に関する超音波データの一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of ultrasound data relating to a carotid artery that does not have plaque, among plaque presence/absence data used in generating a trained model according to an embodiment. 図8は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられるプラーク有無データのうちプラークを有する頸動脈に関する超音波データの一例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, among plaque presence/absence data used in generating a trained model according to an embodiment. 図9は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられる厚み相違データの一例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of thickness difference data used in generating a trained model according to an embodiment. 図10は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられる分岐有無データのうち分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of ultrasound data relating to a carotid artery having a branching portion, among branching presence/absence data used in generating a trained model according to an embodiment. 図11は、実施形態に係り、学習済みモデルの生成において用いられる非平行データの走査断面(被走査領域)と頸動脈との位置関係の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of the positional relationship between a scanning section (scanned region) of non-parallel data used in generating a trained model and a carotid artery according to an embodiment. 図12は、実施形態の応用例に係るIMT検出処理の手順の一例を示すフローチャート。FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a procedure of an IMT detection process according to an application example of the embodiment.

以下、図面を参照しながら、本実施形態に関する装置およびプログラムについて説明する。説明を具体的にするために、本実施形態に係る装置として、超音波診断装置を例にとり説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。 The device and program according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. To make the description more specific, an ultrasound diagnostic device will be used as an example of the device according to this embodiment. In the following embodiment, parts with the same reference numerals perform similar operations, and duplicate descriptions will be omitted as appropriate.

(実施形態)
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置100の構成例を示す図である。図1に示すように、超音波診断装置100は、超音波プローブ1と、入力装置(入力部)3と、表示装置(表示部)5と、装置本体7とを有する。
(Embodiment)
1 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasound diagnostic device 100 according to this embodiment. As shown in Fig. 1, the ultrasound diagnostic device 100 includes an ultrasound probe 1, an input device (input section) 3, a display device (display section) 5, and a device main body 7.

超音波プローブ1は、複数の圧電振動子、圧電振動子に設けられる整合層、及び圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ1は、装置本体7と着脱自在に接続される。複数の圧電振動子は、装置本体7における超音波送信回路71から供給された駆動信号に基づいて、超音波を発生する。なお、超音波プローブ1には、フリーズ操作などの各種操作の際に押下されるボタンが配置されてもよい。 The ultrasonic probe 1 has a number of piezoelectric transducers, a matching layer provided on the piezoelectric transducers, and a backing material that prevents the propagation of ultrasonic waves backward from the piezoelectric transducers. The ultrasonic probe 1 is detachably connected to the device body 7. The multiple piezoelectric transducers generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from an ultrasonic transmission circuit 71 in the device body 7. The ultrasonic probe 1 may also be provided with buttons that are pressed for various operations such as a freeze operation.

超音波プローブ1から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。反射された超音波は、反射波信号(以下、エコー信号と呼ぶ)として超音波プローブ1が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信されたエコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して周波数偏移を受ける。超音波プローブ1は、被検体Pからのエコー信号を受信して電気信号に変換する。本実施形態においては、超音波プローブ1は、例えば、複数の圧電振動子が所定の方向に沿って配列された1Dアレイプローブ、複数の圧電振動子が二次元マトリックス状に配列された2Dアレイプローブ、または圧電振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に煽りながら超音波走査を実行可能なメカニカル4Dプローブ等である。 When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1 to the subject P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another by the acoustic impedance discontinuity surfaces in the internal tissues of the subject P. The reflected ultrasonic waves are received as reflected wave signals (hereinafter referred to as echo signals) by multiple piezoelectric transducers of the ultrasonic probe 1. The amplitude of the received echo signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuity surface where the ultrasonic waves are reflected. Note that when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the surface of a moving blood flow or a heart wall, the echo signal undergoes a frequency shift depending on the velocity component of the moving body in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. The ultrasonic probe 1 receives the echo signal from the subject P and converts it into an electrical signal. In this embodiment, the ultrasonic probe 1 is, for example, a 1D array probe in which multiple piezoelectric transducers are arranged along a predetermined direction, a 2D array probe in which multiple piezoelectric transducers are arranged in a two-dimensional matrix, or a mechanical 4D probe capable of performing ultrasonic scanning while mechanically tilting the piezoelectric transducer array in a direction perpendicular to the arrangement direction.

入力装置3は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路87に出力する。入力装置3は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等を有する。なお、本実施形態において、入力装置3は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、入力装置3とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路87へ出力する電気信号の処理回路も入力装置3の例に含まれる。また、入力装置3は、装置本体7に設けられてもよい。また、入力装置3は、装置本体7と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The input device 3 receives various input operations from the operator, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 87. The input device 3 includes, for example, a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, and a touch panel display. In this embodiment, the input device 3 is not limited to a device that includes physical operating parts such as a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, and a touch panel display. For example, an example of the input device 3 includes an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the input device 3 and outputs the electrical signal to the processing circuit 87. The input device 3 may also be provided in the device main body 7. The input device 3 may also be configured as a tablet terminal or the like that can wirelessly communicate with the device main body 7.

例えば、入力装置3における終了ボタンの押下やフリーズボタンの押下(以下、フリーズ操作と呼ぶ)に応答して、超音波の送受信は終了し、超音波診断装置100は、一時停止状態となる。また、フリーズ操作に応答して、超音波診断装置100は、超音波の送受信に伴って生成された超音波画像がリアルタイムに表示されるリアルタイム表示モードから、画像メモリ83に記憶された複数の超音波画像を時系列的に沿って連続的に表示(以下、シネ表示と呼ぶ)可能なシネ表示モードに移行する。このとき、操作者がトラックボール等を回転させると、超音波診断装置100は、トラックボールの回転方向に応じて、画像メモリ83に格納された複数フレーム分の超音波画像を、シネ表示する。当該トラックボールの回転は、フリーズ操作の入力後において時系列に沿った一連の超音波画像を時間方向に沿ってスクロールさせるスクロール操作に相当する。 For example, in response to pressing an end button or a freeze button on the input device 3 (hereinafter referred to as a freeze operation), the transmission and reception of ultrasound waves ends, and the ultrasound diagnostic device 100 enters a paused state. In response to the freeze operation, the ultrasound diagnostic device 100 transitions from a real-time display mode in which ultrasound images generated in conjunction with the transmission and reception of ultrasound waves are displayed in real time to a cine display mode in which multiple ultrasound images stored in the image memory 83 can be displayed continuously in chronological order (hereinafter referred to as a cine display). At this time, when the operator rotates a trackball or the like, the ultrasound diagnostic device 100 cine-displays multiple frames of ultrasound images stored in the image memory 83 according to the direction of rotation of the trackball. The rotation of the trackball corresponds to a scroll operation that scrolls a series of chronological ultrasound images along the time direction after the freeze operation is input.

表示装置5は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。なお、表示装置5は、装置本体7に組み込まれてもよい。また、表示装置5は、デスクトップ型でもよいし、装置本体7と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The display device 5 may be, for example, a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT) display, an organic electroluminescence display (OELD), a plasma display, or any other display, as appropriate. The display device 5 may be incorporated into the device body 7. The display device 5 may be a desktop type, or may be configured as a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the device body 7.

表示装置5は、各種の情報を表示する。例えば、表示装置5は、処理回路87や画像生成回路79によって生成された超音波画像や、操作者からの各種操作を受け付けるためのユーザインタフェース(以下、GUI(Graphical User Interface)と呼ぶ)等を表示する。表示装置5は、シネ表示モードにおいて、入力装置3を介した操作者の指示により、時系列に沿って超音波画像を表示する。また、表示装置5は、フリーズ操作の入力後(シネ表示)においてスクロール操作が入力されると、スクロール操作の操作量に応じて、シネ表示におけるフレーム番号(収集順のインデックス)に対応する超音波画像を、コマ送り(またはコマ戻し)で表示する(シネめくりともいう)。 The display device 5 displays various information. For example, the display device 5 displays ultrasound images generated by the processing circuit 87 and the image generating circuit 79, a user interface (hereinafter referred to as a GUI (Graphical User Interface)) for receiving various operations from the operator, and the like. In the cine display mode, the display device 5 displays ultrasound images in chronological order in response to an instruction from the operator via the input device 3. In addition, when a scroll operation is input after a freeze operation is input (cine display), the display device 5 displays the ultrasound images corresponding to the frame numbers (indexes in the acquisition order) in the cine display frame by frame (or frame by frame) according to the amount of the scroll operation (also called cine flipping).

装置本体7は、超音波プローブ1が受信したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体7は、図1に示すように、超音波送信回路71、超音波受信回路73、Bモード処理回路75、ドプラ処理回路77、画像生成回路79、内部記憶回路(記憶部)81、画像メモリ83(シネメモリまたはキャッシュとも称される)、通信インタフェース85、及び処理回路87を有する。 The device body 7 is a device that generates an ultrasound image based on the echo signal received by the ultrasound probe 1. As shown in FIG. 1, the device body 7 has an ultrasound transmission circuit 71, an ultrasound reception circuit 73, a B-mode processing circuit 75, a Doppler processing circuit 77, an image generation circuit 79, an internal memory circuit (storage unit) 81, an image memory 83 (also called a cine memory or cache), a communication interface 85, and a processing circuit 87.

超音波送信回路71は、超音波プローブ1に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路71は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、及びパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、処理回路87におけるシステム制御機能871により、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波プローブ1から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、各レートパルスに対して与える。パルサ回路は、システム制御機能871により、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ1に駆動信号(駆動パルス)を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向が任意に調整可能となる。 The ultrasonic transmission circuit 71 is a processor that supplies a drive signal to the ultrasonic probe 1. The ultrasonic transmission circuit 71 is realized by, for example, a trigger generation circuit, a delay circuit, and a pulser circuit. The trigger generation circuit repeatedly generates a rate pulse for forming a transmission ultrasonic wave at a predetermined rate frequency by the system control function 871 in the processing circuit 87. The delay circuit provides each rate pulse with a delay time for each piezoelectric transducer required to focus the ultrasonic waves generated from the ultrasonic probe 1 into a beam and determine the transmission directivity. The pulser circuit applies a drive signal (drive pulse) to the ultrasonic probe 1 by the system control function 871 at a timing based on the rate pulse. By changing the delay time provided to each rate pulse by the delay circuit, the transmission direction from the piezoelectric transducer surface can be adjusted arbitrarily.

超音波受信回路73は、超音波プローブ1が受信したエコー信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路73は、例えば、アンプ回路、A/D変換器、受信遅延回路、及び加算器等により実現される。アンプ回路は、超音波プローブ1が受信したエコー信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。A/D変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた複数のデジタル信号を加算する。加算器の加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が生成される。 The ultrasonic receiving circuit 73 is a processor that performs various processes on the echo signals received by the ultrasonic probe 1 to generate received signals. The ultrasonic receiving circuit 73 is realized by, for example, an amplifier circuit, an A/D converter, a reception delay circuit, an adder, and the like. The amplifier circuit amplifies the echo signals received by the ultrasonic probe 1 for each channel and performs gain correction processing. The A/D converter converts the gain-corrected echo signals into digital signals. The reception delay circuit gives the digital signals a delay time required to determine the reception directivity. The adder adds multiple digital signals that have been given a delay time. The addition process of the adder generates a received signal in which the reflected components from the direction corresponding to the reception directivity are emphasized.

Bモード処理回路75は、超音波受信回路73から受け取った受信信号に基づき、Bモードデータを生成するプロセッサである。Bモード処理回路75は、超音波受信回路73から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、及び対数増幅処理等を施し、信号強度を輝度の明るさで表現したデータ(以下、Bモードデータと呼ぶ)を生成する。生成されたBモードデータは、2次元的な超音波走査線上のBモードRAWデータとして不図示のRAWデータメモリに記憶される。 The B-mode processing circuit 75 is a processor that generates B-mode data based on the reception signal received from the ultrasonic reception circuit 73. The B-mode processing circuit 75 performs envelope detection processing, logarithmic amplification processing, and the like on the reception signal received from the ultrasonic reception circuit 73, and generates data in which the signal strength is expressed as brightness (hereinafter referred to as B-mode data). The generated B-mode data is stored in a raw data memory (not shown) as B-mode raw data on a two-dimensional ultrasonic scan line.

ドプラ処理回路77は、超音波受信回路73から受け取った受信信号に基づき、ドプラ波形、及びドプラデータを生成するプロセッサである。ドプラ処理回路77は、受信信号から血流信号を抽出し、抽出された血流信号からドプラ波形を生成すると共に、血流信号から平均速度、分散、及びパワー等の情報を多点について抽出したデータ(以下、ドプラデータと呼ぶ)を生成する。生成されたドプラデータは、2次元的な超音波走査線上のドプラRAWデータとして不図示のRAWデータメモリに記憶される。 The Doppler processing circuit 77 is a processor that generates a Doppler waveform and Doppler data based on the reception signal received from the ultrasound reception circuit 73. The Doppler processing circuit 77 extracts a blood flow signal from the reception signal, generates a Doppler waveform from the extracted blood flow signal, and generates data (hereinafter referred to as Doppler data) in which information such as average velocity, variance, and power is extracted for multiple points from the blood flow signal. The generated Doppler data is stored in a RAW data memory (not shown) as Doppler RAW data on a two-dimensional ultrasound scan line.

画像生成回路79は、操作者が入力装置3を介して各種指示を入力するためのGUIを生成する。画像生成回路79は、Bモード処理回路75及びドプラ処理回路77により生成されたデータに基づき、各種超音波画像のデータを生成する機能(スキャンコンバータ)を有するプロセッサである。画像生成回路79は、不図示の内部メモリを備える。画像生成回路79は、RAW-ピクセル変換を実行することで、ピクセルから構成される2次元の超音波画像のデータ(以下、第1超音波データと呼ぶ)を生成する。第1超音波データは、予め設定されたフレームレートに従い、フレーム単位で生成される。生成された第1超音波データは、フレーム単位で内部メモリに記憶される。以下、第1超音波データは、被検体Pの頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づいて生成されたデータ(Bモード画像)であるものとして説明する。 The image generation circuit 79 generates a GUI for the operator to input various instructions via the input device 3. The image generation circuit 79 is a processor having a function (scan converter) of generating data of various ultrasound images based on data generated by the B-mode processing circuit 75 and the Doppler processing circuit 77. The image generation circuit 79 has an internal memory (not shown). The image generation circuit 79 generates data of a two-dimensional ultrasound image composed of pixels (hereinafter referred to as first ultrasound data) by performing RAW-pixel conversion. The first ultrasound data is generated frame by frame according to a preset frame rate. The generated first ultrasound data is stored in the internal memory frame by frame. Hereinafter, the first ultrasound data will be described as data (B-mode image) generated based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to the carotid artery of the subject P.

画像生成回路79は、時間的に連続して生成された第1超音波データに対し、空間的な位置情報を加味した補間処理等を実行することで、所望の範囲のボクセルから構成されるボリュームデータを生成してもよい。なお、画像生成回路79は、RAWデータメモリに記憶されているBモードRAWデータに対し、空間的な位置情報を加味した補間処理を含むRAW-ボクセル変換を実行することで、ボリュームデータを生成してもよい。画像生成回路79は、生成されたボリュームデータを、内部記憶回路81に記憶させる。 The image generation circuitry 79 may generate volume data consisting of voxels in a desired range by performing an interpolation process or the like that takes into account spatial position information on the first ultrasound data generated continuously in time. The image generation circuitry 79 may generate volume data by performing a RAW-voxel conversion that includes an interpolation process that takes into account spatial position information on the B-mode RAW data stored in the RAW data memory. The image generation circuitry 79 stores the generated volume data in the internal storage circuitry 81.

なお、画像生成回路79は、例えば各種ボリュームデータに対してレンダリング処理や多断面変換再構成(以下、MPR(Multi Planar Reconstruction)と呼ぶ)処理等を施し、レンダリング画像やMPR画像を生成してもよい。また、画像生成回路79は、生成された第1超音波データに対し、ダイナミックレンジ、輝度(ブライトネス)、コントラスト、γカーブ補正及びRGB変換等の各種画像処理を実行する。なお、画像生成回路15は、画像処理機能877により実行される後述の画像処理を、適宜実行してもよい。 The image generation circuitry 79 may perform, for example, rendering processing or multi-planar reconstruction (hereinafter referred to as MPR (Multi Planar Reconstruction)) processing on various volume data to generate a rendering image or an MPR image. The image generation circuitry 79 also performs various image processing such as dynamic range, brightness, contrast, gamma curve correction, and RGB conversion on the generated first ultrasound data. The image generation circuitry 15 may also appropriately perform the image processing described below that is performed by the image processing function 877.

内部記憶回路81は、例えば、磁気的若しくは光学的記憶媒体、又は集積回路記憶装置等のプロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等で実現される。例えば、内部記憶回路81は、種々の情報を記憶するHDD(Hard disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、半導体メモリ等に相当する。内部記憶回路17は、HDDやSSD等以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、RAM(Random Access Memory)等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。 The internal memory circuit 81 is realized, for example, by a magnetic or optical storage medium, or a storage medium readable by a processor such as an integrated circuit storage device. For example, the internal memory circuit 81 corresponds to a HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or semiconductor memory that stores various information. In addition to an HDD or SSD, the internal memory circuit 17 may be a drive device that reads and writes various information between the internal memory circuit 17 and a portable storage medium such as a CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), or flash memory, or a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory).

内部記憶回路81は、本実施形態に係る各種機能を実現するためのプログラム等を記憶する。内部記憶回路81は、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、及び映像化に用いるカラーデータの範囲を診断部位ごとに予め設定する変換テーブルなどのデータ群を記憶する。内部記憶回路81に記憶された各種データは、システム制御機能871により、通信インタフェース21を介して外部装置へ転送される。内部記憶回路81は、学習済みモデルを記憶する。なお、学習済みモデルは、処理回路87自身のメモリに記憶されてもよい。学習済みモデルは、処理回路87における検出機能875により、被検体Pの頸動脈の内膜中膜複合体厚(Intima Media Thickness:以下、IMTと呼ぶ)の検出(計測)において運用される。 The internal memory circuitry 81 stores programs and the like for implementing various functions according to this embodiment. The internal memory circuitry 81 stores a group of data such as diagnostic information (e.g., patient ID, doctor's findings, etc.), diagnostic protocols, a body mark generation program, and a conversion table that pre-sets the range of color data used for visualization for each diagnostic site. The various data stored in the internal memory circuitry 81 are transferred to an external device via the communication interface 21 by the system control function 871. The internal memory circuitry 81 stores a trained model. The trained model may be stored in the memory of the processing circuitry 87 itself. The trained model is used by the detection function 875 in the processing circuitry 87 to detect (measure) the intima media thickness (hereinafter referred to as IMT) of the carotid artery of the subject P.

図2は、IMTの計測の運用時における学習済みモデルの入出力の関係の一例を示す図である。図2に示すように、学習済みモデルは、第1超音波データの入力により、当該第1超音波データにおける頸動脈のIMTを、IMT計測結果として出力する。すなわち、学習済みモデルは、第1超音波データを演算することにより、IMT計測結果を出力する。具体的には、学習済みモデルは、Bモード画像の入力により、当該Bモード画像における頸動脈の血管壁のトレースライン(IMTに関する複数の計測点)と、当該トレースラインにおけるIMTの最大値の位置(以下、最大位置と呼ぶ)とを出力する。IMTの計測において、学習済みモデルを用いてIMTを検出する処理(以下、IMT検出処理と呼ぶ)については、後程説明する。なお、学習済みモデルは、トレースラインと最大位置との出力に加えて、当該最大値をさらに出力してもよい。また、学習済みモデルは、Bモード画像の入力により、当該Bモード画像における頸動脈のトレースラインのみを出力してもよい。 Figure 2 is a diagram showing an example of the input/output relationship of the trained model during operation of IMT measurement. As shown in Figure 2, the trained model, upon input of first ultrasound data, outputs the IMT of the carotid artery in the first ultrasound data as an IMT measurement result. That is, the trained model outputs the IMT measurement result by calculating the first ultrasound data. Specifically, upon input of a B-mode image, the trained model outputs a trace line (multiple measurement points related to IMT) of the vascular wall of the carotid artery in the B-mode image and the position of the maximum value of IMT on the trace line (hereinafter referred to as the maximum position). In IMT measurement, the process of detecting IMT using the trained model (hereinafter referred to as the IMT detection process) will be described later. In addition to outputting the trace line and the maximum position, the trained model may further output the maximum value. Furthermore, upon input of a B-mode image, the trained model may output only the trace line of the carotid artery in the B-mode image.

学習済みモデルは、第1超音波データとは異なる複数の第2超音波データ各々における頸動脈のIMTと当該複数の第2超音波データとを用いて、例えば多層化のネットワークに対して機械学習を実行することにより生成される。多層化のネットワークとは、例えば、ディープニューラルネットワーク(Deep Neural Network:以下、DNNと呼ぶ)、や畳み込みニューラルネットワーク(Convolution Neural Network:以下、CNNと呼ぶ)などの機械学習モデルである。多層化のネットワークに対する学習は、多層化のネットワークにおける複数のパラメータを調整することに相当する。上記複数の第2超音波データと複数の第2超音波データ各々における頸動脈のIMTとは、多層化のネットワークに対するトレーニングデータ(学習用データ)に相当する。 The trained model is generated by performing machine learning on, for example, a multi-layered network using the IMT of the carotid artery in each of a plurality of second ultrasound data different from the first ultrasound data and the plurality of second ultrasound data. The multi-layered network is, for example, a machine learning model such as a deep neural network (hereinafter referred to as DNN) or a convolutional neural network (hereinafter referred to as CNN). Training the multi-layered network corresponds to adjusting a plurality of parameters in the multi-layered network. The plurality of second ultrasound data and the IMT of the carotid artery in each of the plurality of second ultrasound data correspond to training data (learning data) for the multi-layered network.

なお、機械学習の対象となるモデルは、多層化のネットワークに限定されず、学習済みモデルに対する入出力の関係を維持できれば、任意のモデルが使用可能である。運用時において学習済みモデルに入力される第1超音波データがBモード画像である場合、学習時において用いられる第2超音波データはBモード画像となる。また、学習時において用いられる頸動脈のIMTすなわち正解データは、例えば、頸動脈のトレースラインと最大位置とを有する。なお、正解データは、IMTの最大値をさらに有していてもよいし、頸動脈のトレースラインのみであってもよい。正解データは、第2超音波データにおいて、トレースラインおよび最大位置等が医師等により指定されたデータに相当する。学習済みモデルの生成に関する処理(以下、モデル生成処理と呼ぶ)については、後程説明する。 The model to be machine-learned is not limited to a multi-layered network, and any model can be used as long as the input/output relationship with the trained model can be maintained. If the first ultrasound data input to the trained model during operation is a B-mode image, the second ultrasound data used during training will be a B-mode image. The IMT of the carotid artery used during training, i.e., the correct answer data, has, for example, the trace line and maximum position of the carotid artery. The correct answer data may further have the maximum value of the IMT, or may only have the trace line of the carotid artery. The correct answer data corresponds to data in which the trace line and maximum position, etc. are specified by a doctor, etc. in the second ultrasound data. The process for generating the trained model (hereinafter referred to as the model generation process) will be described later.

画像メモリ83は、例えば、プロセッサにより読み取り可能な半導体メモリ等の記録媒体等を有する。画像メモリ83は、例えば、キャッシュメモリにより実現される。画像メモリ83は、入力装置3を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する各種画像のデータを保存する。具体的には、画像メモリ83は、シネ表示を行なうために、フリーズボタンが押下された瞬間から所定の過去の期間に亘る複数フレームの超音波画像を、他のデータで上書きされないように記憶する。なお、内部記憶回路81と画像メモリ83とは、一つの記憶装置として統合されてもよい。 The image memory 83 has, for example, a recording medium such as a semiconductor memory that can be read by a processor. The image memory 83 is realized, for example, by a cache memory. The image memory 83 saves various image data corresponding to multiple frames immediately before a freeze operation input via the input device 3. Specifically, in order to perform a cine display, the image memory 83 stores multiple frames of ultrasound images spanning a predetermined past period from the moment the freeze button was pressed so that they are not overwritten by other data. Note that the internal storage circuit 81 and the image memory 83 may be integrated into a single storage device.

通信インタフェース85は、ネットワークを介して外部装置と接続される。通信インタフェース85は、ネットワークを介して、外部装置との間でデータ通信を行う。外部装置は、例えば、各種の医用画像のデータを管理するシステムである医用画像管理システム(PACS(Picture Archiving and Communication System)、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステム等である。なお、外部装置との通信の規格は、如何なる規格であっても良いが、例えば、DICOM(Digital Imaging and COmmunications in Medicine)が挙げられる。 The communication interface 85 is connected to an external device via a network. The communication interface 85 communicates data with the external device via the network. The external device is, for example, a medical image management system (PACS (Picture Archiving and Communication System) which is a system for managing data of various medical images, an electronic medical record system which manages electronic medical records to which medical images are attached, etc. Note that the standard for communication with the external device may be any standard, and an example of such a standard is DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

処理回路87は、例えば、超音波診断装置100の中枢として機能するプロセッサである。処理回路87は、ハードウェア資源として、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサとROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリとを有する。また、処理回路87は、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、や単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。 The processing circuitry 87 is, for example, a processor that functions as the core of the ultrasound diagnostic device 100. The processing circuitry 87 has, as hardware resources, processors such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit), and memories such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The processing circuit 87 may also be implemented as an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), other complex programmable logic devices (CPLDs), or simple programmable logic devices (SPLDs).

処理回路87は、例えば、システム制御機能871、取得機能873、検出機能875、および画像処理機能877などの各種機能を有する。処理回路87は、内部記憶回路81に記憶されている各種プログラムを自身のメモリに展開して実行することで、当該プログラムに対応するシステム制御機能871、取得機能873、検出機能875、および画像処理機能877を実行する。なお、プログラムは、内部記憶回路81に保存される代わりに、当該プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、当該プロセッサは、当該回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで上記機能を実現する。 The processing circuit 87 has various functions such as a system control function 871, an acquisition function 873, a detection function 875, and an image processing function 877. The processing circuit 87 deploys various programs stored in the internal storage circuit 81 in its own memory and executes them to execute the system control function 871, the acquisition function 873, the detection function 875, and the image processing function 877 corresponding to the programs. Note that instead of being stored in the internal storage circuit 81, the programs may be configured to be directly incorporated into the circuit of the processor. In this case, the processor realizes the above functions by reading and executing the programs incorporated in the circuit.

システム制御機能871、取得機能873、検出機能875、および画像処理機能877をそれぞれ実行する処理回路87は、システム制御部、取得部、検出部、画像処理部に相当する。なお、システム制御機能871、取得機能873、検出機能875、および画像処理機能877各々は、単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより、システム制御機能871、取得機能873、検出機能875、および画像処理機能877を実現するものとしても構わない。 The processing circuit 87 which executes the system control function 871, the acquisition function 873, the detection function 875, and the image processing function 877 respectively corresponds to a system control unit, an acquisition unit, a detection unit, and an image processing unit. Note that the system control function 871, the acquisition function 873, the detection function 875, and the image processing function 877 are not limited to being realized by a single processing circuit. The processing circuit may be configured by combining multiple independent processors, and the system control function 871, the acquisition function 873, the detection function 875, and the image processing function 877 may be realized by each processor executing a program.

処理回路87は、システム制御機能871により、超音波診断装置100の入出力等の基本動作を制御する。システム制御機能871が実行されると、処理回路87は、例えば入力装置3を介して、各種スキャンモードの入力を受け付ける。処理回路87は、受け付けたスキャンモードに応じ、各種超音波スキャンを実行し、各種超音波画像を生成する。例えば、スキャンモードがBモードである場合、処理回路87は、超音波送信回路71、超音波受信回路73、Bモード処理回路75、及び画像生成回路79を制御し、フレーム単位でBモード画像に対応する第1超音波データを生成する。 The processing circuitry 87 controls basic operations such as input and output of the ultrasound diagnostic device 100 using a system control function 871. When the system control function 871 is executed, the processing circuitry 87 accepts input of various scan modes, for example, via the input device 3. The processing circuitry 87 executes various ultrasound scans and generates various ultrasound images according to the accepted scan mode. For example, when the scan mode is B mode, the processing circuitry 87 controls the ultrasound transmission circuitry 71, the ultrasound reception circuitry 73, the B mode processing circuitry 75, and the image generation circuitry 79 to generate first ultrasound data corresponding to the B mode image on a frame-by-frame basis.

処理回路87は、取得機能873により、被検体Pの頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得する。具体的には、処理回路87は、リアルタイム表示モードにおいて入力装置3を介してフリーズ操作が入力されると、表示装置5に表示された第1超音波データを取得する。処理回路87は、フリーズ操作の入力を契機として、内部記憶回路81から学習済みモデルを取得する。なお、処理回路87は、フリーズ操作の入力の代わりに、被検体Pの頸動脈のIMTを検出する指示(以下、IMT計測指示と呼ぶ)の入力を契機として、表示装置5に表示された第1超音波データを取得してもよい。また、学習済みモデルが処理回路87自身のメモリに記憶されている場合、処理回路87は、フリーズ操作の入力等を契機として、自身のメモリから学習済みモデルを取得する。 The processing circuitry 87 acquires the first ultrasound data based on the B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to the carotid artery of the subject P by using the acquisition function 873. Specifically, when a freeze operation is input via the input device 3 in the real-time display mode, the processing circuitry 87 acquires the first ultrasound data displayed on the display device 5. The processing circuitry 87 acquires the learned model from the internal storage circuitry 81 in response to the input of the freeze operation. Note that the processing circuitry 87 may acquire the first ultrasound data displayed on the display device 5 in response to the input of an instruction to detect the IMT of the carotid artery of the subject P (hereinafter referred to as an IMT measurement instruction) instead of the input of the freeze operation. In addition, if the learned model is stored in the memory of the processing circuitry 87 itself, the processing circuitry 87 acquires the learned model from its own memory in response to the input of a freeze operation or the like.

処理回路87は、検出機能875により、学習済みモデルに第1超音波データを入力することで、当該学習済みモデルにより、第1超音波データにおける頸動脈のIMTを検出する。具体的には、処理回路87は、被検体PのBモード画像を第1超音波データとして学習済みモデルに入力することで、当該Bモード画像における頸動脈のトレースラインとIMTの最大値の位置とを検出する。学習済みモデルからの出力は、例えば、入力されたBモード画像における頸動脈のトレースラインの座標と当該トレースラインにおける最大位置の座標となる。処理回路87は、トレースラインの座標と最大位置の座標とに基づいて、当該トレースラインにおけるIMTの最大値を計算する。なお、学習済みモデルは、当該トレースラインにおけるIMTの最大値を出力してもよい。また、処理回路87は、学習済みモデルから出力されたトレースラインの座標と、トレースラインにおけるIMTの最大値と、当該トレースラインにおける当該最大位置の座標とを、学習済みモデルに入力された第1超音波データと関連づけて内部記憶回路81に記憶させてもよい。 The processing circuitry 87 detects the IMT of the carotid artery in the first ultrasound data by inputting the first ultrasound data to the learned model using the detection function 875. Specifically, the processing circuitry 87 detects the trace line of the carotid artery and the position of the maximum IMT value in the B-mode image by inputting the B-mode image of the subject P as the first ultrasound data to the learned model. The output from the learned model is, for example, the coordinates of the trace line of the carotid artery in the input B-mode image and the coordinates of the maximum position on the trace line. The processing circuitry 87 calculates the maximum value of IMT on the trace line based on the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position. The learned model may output the maximum value of IMT on the trace line. The processing circuitry 87 may also store the coordinates of the trace line, the maximum value of IMT on the trace line, and the coordinates of the maximum position on the trace line output from the learned model in association with the first ultrasound data input to the learned model in the internal storage circuitry 81.

なお、処理回路87は、検出機能875により、被検体PのBモード画像を第1超音波データとして学習済みモデルに入力することで、当該Bモード画像における頸動脈のトレースラインを出力し、出力されたトレースラインの座標に基づいて、トレースラインにおけるIMTの最大位置の座標を検出してもよい。このとき、学習済みモデルからの出力は、入力されたBモード画像における頸動脈のトレースラインの座標のみとなる。処理回路87は、学習済みモデルから出力されたトレースラインの座標に基づいて、当該トレースラインに沿った複数のIMTを検出する。次いで、処理回路87は、検出された複数のIMTに基づいてIMTの最大値を検出し、検出された複数のIMTの座標と検出された最大値とに基づいて、当該最大位置の座標とを検出する。 The processing circuitry 87 may input a B-mode image of the subject P to the trained model as the first ultrasound data using the detection function 875, output a trace line of the carotid artery in the B-mode image, and detect the coordinates of the maximum position of the IMT on the trace line based on the coordinates of the output trace line. In this case, the output from the trained model is only the coordinates of the trace line of the carotid artery in the input B-mode image. The processing circuitry 87 detects multiple IMTs along the trace line based on the coordinates of the trace line output from the trained model. Next, the processing circuitry 87 detects the maximum value of IMT based on the detected multiple IMTs, and detects the coordinates of the maximum position based on the coordinates of the detected multiple IMTs and the detected maximum value.

処理回路87は、画像処理機能877により、検出機能875により検出されたトレースラインと、トレースラインにおけるIMTの最大位置とを、第1超音波データに対応するBモード画像に重畳する。具体的には、処理回路87は、学習済みモデルから出力されたトレースラインの座標と最大位置の座標とを所定の表示態様でBモード画像に重畳することにより、重畳画像を生成する。所定の表示態様とは、例えば、太線や破線、所定の色相などである。処理回路87は、生成された重畳画像とIMTの最大値とを、表示装置5に出力する。処理回路87は、重畳画像を、IMTの最大値とともに表示装置5に表示させる。なお、重畳画像の生成に関する処理は、学習済みモデルに組み込まれてもよい。このとき、学習済みモデルは、検出機能875において、第1超音波データの入力により、重畳画像を出力する。なお、処理回路87は、検出機能875により検出されたトレースラインと、トレースラインにおけるIMTの最大位置とを、表示装置5に表示されたBモード画像に重畳してもよい。また、処理回路87は、画像生成回路79により実行される各種画像処理を、適宜実行してもよい。 The processing circuitry 87 superimposes the trace line detected by the detection function 875 and the maximum position of the IMT on the trace line on the B-mode image corresponding to the first ultrasound data by the image processing function 877. Specifically, the processing circuitry 87 generates a superimposed image by superimposing the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position output from the trained model on the B-mode image in a predetermined display mode. The predetermined display mode is, for example, a thick line, a dashed line, a predetermined hue, etc. The processing circuitry 87 outputs the generated superimposed image and the maximum value of the IMT to the display device 5. The processing circuitry 87 displays the superimposed image on the display device 5 together with the maximum value of the IMT. Note that the process related to the generation of the superimposed image may be incorporated into the trained model. At this time, the trained model outputs the superimposed image in response to the input of the first ultrasound data in the detection function 875. The processing circuitry 87 may superimpose the trace line detected by the detection function 875 and the maximum position of the IMT on the trace line on the B-mode image displayed on the display device 5. The processing circuitry 87 may also appropriately perform various image processing executed by the image generation circuitry 79.

以下、IMT検出処理について、図3を用いて説明する。図3は、IMT検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。説明を具体的にするために、学習済みモデルは、被検体Pの頸動脈に関するBモード画像を第1超音波データとして入力し、当該Bモード画像における頸動脈のトレースラインの座標と最大位置の座標とを出力するものとする。加えて、学習済みモデルへのBモード画像の入力は、リアルタイム表示モードにおけるフリーズ操作を契機として実行されるものとする。 The IMT detection process will be described below with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the procedure for the IMT detection process. To make the description more specific, the trained model inputs a B-mode image of the carotid artery of subject P as the first ultrasound data, and outputs the coordinates of the trace line of the carotid artery in the B-mode image and the coordinates of the maximum position. In addition, the input of the B-mode image to the trained model is triggered by a freeze operation in the real-time display mode.

(IMT検出処理)
(ステップS301)
被検体Pに対する超音波の送受信により、Bモード処理回路75は、BモードRAWデータを生成し、生成されたBモードRAWデータをRAWデータメモリに記憶する。画像生成回路79は、RAWデータメモリから読み出されたBモードRAWデータに基づいて、Bモード画像を生成する。表示装置5は、Bモード画像を表示する。なお、シネ表示モードが実行されている場合、本ステップにおいて、表示装置5は、スクロール操作に応じたシネめくりにより、Bモード画像を表示する。
(IMT detection process)
(Step S301)
By transmitting and receiving ultrasound to and from the subject P, the B-mode processing circuit 75 generates B-mode RAW data and stores the generated B-mode RAW data in a RAW data memory. The image generating circuit 79 generates a B-mode image based on the B-mode RAW data read from the RAW data memory. The display device 5 displays the B-mode image. Note that, when the cine display mode is being executed, in this step, the display device 5 displays the B-mode image by cine flipping in response to a scroll operation.

(ステップS302)
入力装置3を介してフリーズ操作が実行される(ステップS302のYes)と、ステップS303の処理が実行される。入力装置3を介してフリーズ操作が実行されなければ、(ステップS302のNo)と、ステップS301の処理が実行される。なお、シネ表示モードが実行されている場合、入力装置3を介してIMT計測指示が入力(例えば、IMT計測開始用のボタンの押下)されると、ステップS303に処理が実行される。また、シネ表示モードが実行されている場合、本ステップにおいて入力装置3を介してIMT計測指示が入力されなければ、ステップS301において上述したシネめくりが実行される。
(Step S302)
When a freeze operation is performed via the input device 3 (Yes in step S302), the process of step S303 is executed. When a freeze operation is not performed via the input device 3 (No in step S302), the process of step S301 is executed. Note that when the cine display mode is being executed, if an IMT measurement instruction is input via the input device 3 (for example, pressing a button for starting IMT measurement), the process of step S303 is executed. Also, when the cine display mode is being executed, if an IMT measurement instruction is not input via the input device 3 in this step, the cine flipping described above is executed in step S301.

(ステップS303)
処理回路87は、取得機能873により、表示装置5に表示されているBモード画像を、内部記憶回路81または画像メモリ83から取得する。処理回路87は、内部記憶回路81から学習済みモデルを読み出す。
(Step S303)
The processing circuitry 87 acquires the B-mode image displayed on the display device 5 from the internal storage circuitry 81 or the image memory 83 by the acquisition function 873. The processing circuitry 87 reads out the trained model from the internal storage circuitry 81.

(ステップS304)
処理回路87は、検出機能875により、取得されたBモード画像を学習済みモデルに入力する。これにより、処理回路87は、学習済みモデルからトレースラインの座標と最大位置の座標とを出力する。処理回路87は、最大位置の座標に基づいて、IMTの最大値を計算する。なお、処理回路87は、トレースラインに沿った複数のIMTの平均値などを計算してもよい。
(Step S304)
The processing circuitry 87 inputs the acquired B-mode image to the trained model by the detection function 875. As a result, the processing circuitry 87 outputs the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position from the trained model. The processing circuitry 87 calculates the maximum value of the IMT based on the coordinates of the maximum position. The processing circuitry 87 may also calculate the average value of multiple IMTs along the trace line.

(ステップS305)
処理回路87は、画像処理機能877により、トレースラインの座標と最大位置の座標とを用いて、トレースラインと最大位置とを所定の表示態様で、取得されたBモード画像に重畳する。これにより、処理回路87は、重畳画像を生成する。
(Step S305)
The processing circuitry 87 superimposes the trace line and the maximum position on the acquired B-mode image in a predetermined display mode using the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position by the image processing function 877. In this way, the processing circuitry 87 generates a superimposed image.

(ステップS306)
表示装置5は、生成された重畳画像を、IMTの最大値とともに表示する。図4は、表示装置5に表示された重畳画像SIの一例を示す図である。図4では、重畳画像SIにおけるBモード画像として、右総頸動脈が表示されている。重畳画像SIには、右総頸動脈の近位壁と遠位壁とにおいて、IMTに関するトレースラインTLが点線で表示されている。また、重畳画像SIには、IMTの最大値や平均値が表示される。
(Step S306)
The display device 5 displays the generated superimposed image together with the maximum value of IMT. Fig. 4 is a diagram showing an example of the superimposed image SI displayed on the display device 5. In Fig. 4, the right common carotid artery is displayed as a B-mode image in the superimposed image SI. In the superimposed image SI, trace lines TL relating to IMT are displayed as dotted lines on the proximal and distal walls of the right common carotid artery. In addition, the superimposed image SI displays the maximum value and average value of IMT.

(ステップS307)
入力装置3を介してIMTの計測の終了指示が入力される(ステップS307のYes)と、IMT検出処理は終了する。入力装置3を介してIMTの計測の終了指示が入力されない場合(ステップS307のNo)と、ステップS301以降の処理が繰り返される。
(Step S307)
The IMT detection process ends when an instruction to end the IMT measurement is input via the input device 3 (Yes in step S307). If an instruction to end the IMT measurement is not input via the input device 3 (No in step S307), the process from step S301 onwards is repeated.

以下、学習済みモデルの生成に関するモデル生成処理について、図5を用いて説明する。図5は、モデル生成処理において、多層化のネットワークMLNを学習させるデータの入出力の一例を示す図である。学習済みモデルの生成は、例えば、本超音波診断装置100とは異なる学習装置により実行される。学習装置は、スタンドアローン(独立)型のコンピュータや、ネットワーク上に設けられたサーバ等により実現される。また、学習装置に搭載されたメモリや記憶装置、または学習データ保管装置には、上記トレーニングデータが記憶されているものとする。 Below, the model generation process for generating a trained model will be explained with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing an example of input and output of data for training a multi-layered network MLN in the model generation process. The generation of the trained model is executed, for example, by a learning device different from the ultrasound diagnostic device 100. The learning device is realized by a stand-alone computer, a server installed on a network, or the like. In addition, the above training data is stored in a memory or storage device installed in the learning device, or in a learning data storage device.

以下、説明を具体的にするために、トレーニングデータとして多層化のネットワークMLNに入力される複数の第2超音波データは、例えば、信号対雑音比(signal-to-noise ratio:以下、S/N比と呼ぶ)が所定閾値未満である超音波データ(以下、多ノイズデータと呼ぶ)と、プラークを有する頸動脈またはプラークを有さない頸動脈に関する超音波データ(以下、プラーク有無データと呼ぶ)と、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ(以下、厚み相違データと呼ぶ)と、分岐部分を有する頸動脈または分岐部分を有さない頸動脈に関する超音波データ(以下、分岐有無データと呼ぶ)と、超音波による走査断面と頸動脈とが非平行である超音波データ(以下、非平行データと呼ぶ)であるものとして説明する。なお、第2の超音波データは、プラーク有無データと、厚み相違データと、分岐有無データと、非平行データとのうち少なくとも一つを有していてもよい。 In the following, in order to make the explanation more specific, the multiple second ultrasound data input to the multi-layered network MLN as training data are described as, for example, ultrasound data with a signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as S/N ratio) less than a predetermined threshold (hereinafter referred to as high-noise data), ultrasound data related to a carotid artery with plaque or a carotid artery without plaque (hereinafter referred to as plaque presence/absence data), ultrasound data in which the thickness of the plaque varies depending on the position along the blood flow direction (hereinafter referred to as thickness difference data), ultrasound data related to a carotid artery with a branched portion or a carotid artery without a branched portion (hereinafter referred to as branch presence/absence data), and ultrasound data in which the ultrasonic scanning cross section and the carotid artery are not parallel (hereinafter referred to as non-parallel data). Note that the second ultrasound data may include at least one of plaque presence/absence data, thickness difference data, branch presence/absence data, and non-parallel data.

図6は、学習済みモデルの生成において用いられる多ノイズデータNDの一例を示す図である。図6に示すように多ノイズデータNDは、頸動脈CAを示すBモード画像において、靄のような多ノイズを有する。図6に示す多ノイズデータNDに対応する正解データは、図6に示す頸動脈CAのトレースラインTLと最大位置MPとを有する。 Figure 6 is a diagram showing an example of high-noise data ND used in generating a trained model. As shown in Figure 6, the high-noise data ND has high noise like a haze in a B-mode image showing the carotid artery CA. The correct answer data corresponding to the high-noise data ND shown in Figure 6 has the trace line TL and maximum position MP of the carotid artery CA shown in Figure 6.

図7は、学習済みモデルの生成において用いられるプラーク有無データのうちプラークを有さない頸動脈CAに関する超音波データNPDの一例を示す図である。図7に示すように、超音波データNPDは、頸動脈CAに関するプラークの領域を有さない。図7に示す超音波データNPDに対応する正解データは、図7に示す頸動脈CAのトレースラインTLと最大位置MPとを有する。 Figure 7 is a diagram showing an example of ultrasound data NPD relating to the carotid artery CA that does not have plaque, among the plaque presence/absence data used in generating the trained model. As shown in Figure 7, the ultrasound data NPD does not have a plaque area relating to the carotid artery CA. The correct answer data corresponding to the ultrasound data NPD shown in Figure 7 has the trace line TL and maximum position MP of the carotid artery CA shown in Figure 7.

図8は、学習済みモデルの生成において用いられるプラーク有無データのうちプラークPLを有する頸動脈CAに関する超音波データPEDの一例を示す図である。図8に示すように、超音波データPEDは、頸動脈CAに関するプラークPLの領域を有する。図8に示す超音波データPEDに対応する正解データは、図8に示す頸動脈CAのトレースラインTLと最大位置MPとを有する。 Figure 8 is a diagram showing an example of ultrasound data PED for the carotid artery CA having plaque PL among the plaque presence/absence data used in generating the trained model. As shown in Figure 8, the ultrasound data PED has an area of plaque PL for the carotid artery CA. The correct answer data corresponding to the ultrasound data PED shown in Figure 8 has the trace line TL and maximum position MP of the carotid artery CA shown in Figure 8.

図9は、学習済みモデルの生成において用いられる厚み相違データPPDの一例を示す図である。図9に示すように、厚み相違データPPDにおいて、プラークPLの厚みは、血流方向BFDに沿った位置に応じて異なる。図9に示す厚み相違データPPDに対応する正解データは、図9に示す頸動脈CAのトレースラインTLと最大位置MPとを有する。 Figure 9 is a diagram showing an example of thickness difference data PPD used in generating a trained model. As shown in Figure 9, in the thickness difference data PPD, the thickness of the plaque PL varies depending on the position along the blood flow direction BFD. The correct answer data corresponding to the thickness difference data PPD shown in Figure 9 has the trace line TL and maximum position MP of the carotid artery CA shown in Figure 9.

図10は、学習済みモデルの生成において用いられる分岐有無データのうち分岐部分BPを有する頸動脈CAに関する超音波データBPDの一例を示す図である。図10に示すように、超音波データBPDにおいて、頸動脈CAは、分岐部分BPを有する。図10に示す超音波データBPDに対応する正解データは、図10に示す頸動脈CAのトレースラインTLと最大位置MPとを有する。 Figure 10 is a diagram showing an example of ultrasound data BPD relating to a carotid artery CA having a branching portion BP among branch presence/absence data used in generating a trained model. As shown in Figure 10, in the ultrasound data BPD, the carotid artery CA has a branching portion BP. The correct answer data corresponding to the ultrasound data BPD shown in Figure 10 has a trace line TL and a maximum position MP of the carotid artery CA shown in Figure 10.

図11は、学習済みモデルの生成において用いられる非平行データNPADの走査断面(被走査領域)SSと頸動脈CAとの位置関係の一例を示す図である。図11に示すように、非平行データNPADにおいて、頸動脈CAの両端部は、走査断面SSから外れている。なお、非平行データNPADにおいて、頸動脈CAの一端が、走査断面SSから外れていてもよい。図11に示す非平行データNPADに対応する正解データは、図11に示す頸動脈CAのトレースラインと最大位置とを有する。 Figure 11 is a diagram showing an example of the positional relationship between the scanning section (scanned area) SS of the non-parallel data NPAD used in generating a trained model and the carotid artery CA. As shown in Figure 11, in the non-parallel data NPAD, both ends of the carotid artery CA are outside the scanning section SS. Note that in the non-parallel data NPAD, one end of the carotid artery CA may be outside the scanning section SS. The correct answer data corresponding to the non-parallel data NPAD shown in Figure 11 has the trace line and maximum position of the carotid artery CA shown in Figure 11.

なお、多ノイズデータは、多くのノイズが重畳されている頸動脈のBモード画像であれば、いずれのデータであってもよい。また、第2超音波データは、非平行データと、プラーク有無データと、厚み相違データと、分岐有無データと、多ノイズデータとのうち少なくとも2つが組み合わされたデータであってもよい。 The noisy data may be any data that is a B-mode image of the carotid artery on which a lot of noise is superimposed. The second ultrasound data may be data that combines at least two of the non-parallel data, plaque presence/absence data, thickness difference data, branch presence/absence data, and noisy data.

(モデル生成処理)
図5に示すように、図6乃至図11に示すような第2超音波データが、多層化のネットワークMLNに入力される。学習装置は、多層化のネットワークMLNからの出力データと、多層化のネットワークMLNに入力された第2超音波データに対応する正解データとを差分する。学習装置は、当該差分(誤差)が略0となりように、多層化のネットワークMLNにおける複数のパラメータを、例えば、誤差逆伝搬法により調整する。学習装置は、複数のパラメータが調整された多層化のネットワークMLNに対して、当該調整に用いられた第2超音波データと異なる第2超音波データを入力する。以下同様にして、学習装置は、多層化のネットワークMLNにおける複数のパラメータをさらに調整する。多層化のネットワークMLNに対する学習処理は、例えば非特許文献1等に記載されている既存の方法を適宜利用することができるため、説明は省略する。
(Model generation process)
As shown in FIG. 5, the second ultrasound data as shown in FIG. 6 to FIG. 11 is input to the multi-layered network MLN. The learning device calculates the difference between the output data from the multi-layered network MLN and the correct answer data corresponding to the second ultrasound data input to the multi-layered network MLN. The learning device adjusts a plurality of parameters in the multi-layered network MLN, for example, by the backpropagation method, so that the difference (error) becomes approximately 0. The learning device inputs second ultrasound data different from the second ultrasound data used for the adjustment to the multi-layered network MLN in which the plurality of parameters have been adjusted. In the same manner, the learning device further adjusts a plurality of parameters in the multi-layered network MLN. The learning process for the multi-layered network MLN can be appropriately performed using an existing method described in, for example, Non-Patent Document 1, and therefore will not be described here.

以上に述べた実施形態に係る装置の一例としての超音波診断装置100によれば、被検体Pの頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得し、複数の第2超音波データ各々における頸動脈のIMTと複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに第1超音波データを入力することで、第1超音波データにおける頸動脈のIMTを検出することができる。複数の第2超音波データは、超音波による走査断面SSと頸動脈とが非平行である超音波データ(非平行データNPAD)と、プラークを有する頸動脈またはプラークを有さない頸動脈に関する超音波データ(プラーク有無データ)と、プラークの厚みが頸動脈の血流方向BFDに沿った位置に応じて異なる超音波データ(厚み相違データPPD)と、分岐部分BPを有する頸動脈または分岐部分BPを有さない頸動脈に関する超音波データ(分岐有無データ)と、S/N比が所定閾値未満である超音波データ(多ノイズデータ)と、を有する。なお、第2の超音波データは、プラーク有無データと、厚み相違データと、分岐有無データと、非平行データとのうち少なくとも一つを有していてもよい。 According to the ultrasound diagnostic device 100 as an example of the device according to the embodiment described above, first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to the carotid artery of the subject P is obtained, and the first ultrasound data is input to a trained model trained using the IMT of the carotid artery in each of the plurality of second ultrasound data and the plurality of second ultrasound data, thereby detecting the IMT of the carotid artery in the first ultrasound data. The plurality of second ultrasound data includes ultrasound data in which the scanning cross section SS by the ultrasound is non-parallel to the carotid artery (non-parallel data NPAD), ultrasound data on a carotid artery with plaque or a carotid artery without plaque (plaque presence/absence data), ultrasound data in which the thickness of the plaque differs depending on the position along the blood flow direction BFD of the carotid artery (thickness difference data PPD), ultrasound data on a carotid artery with a branch portion BP or a carotid artery without a branch portion BP (branch presence/absence data), and ultrasound data in which the S/N ratio is less than a predetermined threshold (high-noise data). The second ultrasound data may include at least one of plaque presence/absence data, thickness difference data, branch presence/absence data, and non-parallel data.

具体的には、第1超音波データおよび第2超音波データは、Bモード画像に対応する。実施形態に係る超音波診断装置100によれば、学習済みモデルにより、第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインとIMTの最大値の位置とを検出し、検出されたトレースラインと最大値の位置とを、第1超音波データに対応するBモード画像に重畳することにより、重畳画像SIを生成することができる。 Specifically, the first ultrasound data and the second ultrasound data correspond to a B-mode image. According to the ultrasound diagnostic device 100 according to the embodiment, a trace line of the vascular wall of the carotid artery and the position of the maximum value of IMT in the first ultrasound data are detected by the trained model, and the detected trace line and the position of the maximum value are superimposed on the B-mode image corresponding to the first ultrasound data, thereby generating a superimposed image SI.

以上のことから、実施形態に係る超音波診断装置100によれば、IMTの計測時において、IMTの計測範囲を指定することなく、簡便な操作で、IMTを検出することができ、重畳画像SIを表示装置5に表示することができる。これにより、本装置によれば、IMTの計測に関する検査のスループット(操作性)を向上させることができる。加えて、図6乃至図11に示すような第2音波波データをトレーニングデータとして用いて、IMT検出処理に用いられる学習済みモデルが生成されるため、IMTの計測に関するトレースラインおよび最大位置等の検出精度を向上させることができる。 As described above, according to the ultrasound diagnostic device 100 of the embodiment, when measuring IMT, IMT can be detected with a simple operation without specifying the IMT measurement range, and the superimposed image SI can be displayed on the display device 5. As a result, according to this device, the throughput (operability) of the examination related to IMT measurement can be improved. In addition, since the second ultrasonic wave data as shown in Figures 6 to 11 is used as training data to generate a trained model used in the IMT detection process, the detection accuracy of the trace line and maximum position related to IMT measurement can be improved.

(応用例)
本応用例における第1超音波データおよび第2超音波データは、ボリュームデータである。このため、本応用例における習済みモデルは、実施形態における学習済みモデルと異なる。第1超音波データに対応するボリュームデータは、被検体Pに対する超音波の送受信により、画像生成回路79により生成される。応用例における学習済みモデルは、第1超音波データに対応するボリュームデータが入力されると、入力されたボリュームデータにおける複数の断面各々の頸動脈の血管壁のトレースラインとIMTの最大位置とを出力する。複数の断面は、例えば、頸動脈の短軸断面に直交し、頸動脈の芯線の少なくとも一部を含む画像である。
(Application example)
The first ultrasound data and the second ultrasound data in this application example are volume data. Therefore, the trained model in this application example is different from the trained model in the embodiment. The volume data corresponding to the first ultrasound data is generated by the image generation circuitry 79 by transmitting and receiving ultrasound to and from the subject P. When the trained model in the application example receives the volume data corresponding to the first ultrasound data, it outputs a trace line of the vascular wall of the carotid artery and a maximum position of the IMT in each of a plurality of cross sections in the input volume data. The plurality of cross sections are, for example, images that are orthogonal to the short-axis cross section of the carotid artery and include at least a part of the center line of the carotid artery.

具体的には、複数の断面は、ボリュームデータにおける1つの被走査領域に対応する基準面と、当該基準面を芯線周りに所定の角度で回転させた複数の面(以下、回転面と呼ぶ)とに対応する。基準面に対応する断面画像は、例えば、超音波プローブ1の直下における頸動脈の長軸に沿ったBモード画像に相当する。回転面に対応するBモード画像は、頸動脈の長軸に沿ったMPR画像に対応する。 Specifically, the multiple cross sections correspond to a reference plane corresponding to one scanned region in the volume data, and multiple planes (hereinafter referred to as rotational planes) obtained by rotating the reference plane at a predetermined angle around the core line. The cross section image corresponding to the reference plane corresponds to, for example, a B-mode image along the long axis of the carotid artery directly below the ultrasound probe 1. The B-mode image corresponding to the rotational plane corresponds to an MPR image along the long axis of the carotid artery.

以下、説明を具体的にするために、複数の断面は、3つの断面(以下、3断面と呼ぶ)であるものとする。3断面は、基準面と2つの回転面とに対応する。また、所定の角度は、120°と240°とであるものとする。これらの場合、複数の断面における画像は、基準面におけるBモード画像と、基準面から芯線に周りに120°および240°をそれぞれ回転させた2つの回転面に対応する2つのBモード画像となる。 For the sake of concrete explanation, the multiple cross sections are assumed to be three cross sections (hereinafter referred to as three cross sections). The three cross sections correspond to a reference plane and two rotation planes. The specified angles are assumed to be 120° and 240°. In these cases, the images in the multiple cross sections are a B-mode image in the reference plane and two B-mode images corresponding to the two rotation planes rotated 120° and 240° around the core line from the reference plane.

処理回路87は、取得機能873により、リアルタイム表示モードにおいて入力装置3を介してフリーズ操作が入力されると、表示装置5に表示されたBモード画像(またはMPR画像)に関するボリュームデータを、第1超音波データとして取得する。なお、処理回路87は、IMT計測指示の入力を契機として、表示装置5に表示されたBモード画像(またはMPR画像)に関するボリュームデータを取得してもよい。 When a freeze operation is input via the input device 3 in the real-time display mode, the processing circuitry 87 acquires, by the acquisition function 873, volume data relating to the B-mode image (or MPR image) displayed on the display device 5 as the first ultrasound data. The processing circuitry 87 may also acquire volume data relating to the B-mode image (or MPR image) displayed on the display device 5 in response to the input of an IMT measurement instruction.

処理回路87は、検出機能875により、第1超音波データに対応するボリュームデータを学習済みモデルに入力することで、当該学習済みモデルにより、3断面(基準面と2つの回転面)各々におけるトレースラインとIMTの最大位置とを検出する。学習済みモデルからの出力は、3断面における頸動脈のトレースラインの座標と当該トレースラインにおける最大位置の座標となる。処理回路87は、3断面における断面各々におけるトレースラインの座標と最大位置の座標とに基づいて、当該トレースラインにおけるIMTの最大値を計算する。 The processing circuitry 87 inputs the volume data corresponding to the first ultrasound data to the trained model using the detection function 875, and detects the trace line and the maximum position of the IMT in each of the three cross sections (the reference plane and two rotation planes) using the trained model. The output from the trained model is the coordinates of the trace line of the carotid artery in the three cross sections and the coordinates of the maximum position on the trace line. The processing circuitry 87 calculates the maximum value of the IMT on the trace line based on the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position on each of the three cross sections.

処理回路87は、画像処理機能877により、MPR処理を用いて3断面のうち2つの回転面に対応する2つのBモード画像を生成する。処理回路87は、検出機能875により検出されたトレースラインと、トレースラインにおけるIMTの最大位置とを、3断面各々に対応するBモード画像に重畳する。具体的には、処理回路87は、学習済みモデルから出力されたトレースラインの座標と最大位置の座標とを、3断面のBモード画像各々に所定の表示態様で重畳することにより、3つの重畳画像を生成する。処理回路87は、生成された3つの重畳画像とIMTの最大値とを、表示装置5に出力する。処理回路87は、3つの重畳画像を、IMTの最大値とともに表示装置5に表示させる。なお、3つの重畳画像の生成に関する処理は、学習済みモデルに組み込まれてもよい。このとき、学習済みモデルは、検出機能875において、第1超音波データの入力により、3つの重畳画像を出力する。 The processing circuitry 87 generates two B-mode images corresponding to two of the three planes of rotation using MPR processing with the image processing function 877. The processing circuitry 87 superimposes the trace line detected by the detection function 875 and the maximum IMT position on the trace line on the B-mode image corresponding to each of the three planes. Specifically, the processing circuitry 87 generates three superimposed images by superimposing the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position output from the trained model on each of the B-mode images of the three planes in a predetermined display mode. The processing circuitry 87 outputs the three generated superimposed images and the maximum IMT value to the display device 5. The processing circuitry 87 displays the three superimposed images on the display device 5 together with the maximum IMT value. The processing related to the generation of the three superimposed images may be incorporated into the trained model. At this time, the trained model outputs three superimposed images in response to the input of the first ultrasound data in the detection function 875.

以下、本応用例におけるIMT検出処理について、図12を用いて説明する。図12は、IMT検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。 The IMT detection process in this application example will be described below with reference to FIG. 12. FIG. 12 is a flowchart showing an example of the IMT detection process procedure.

(IMT検出処理)
(ステップS1201)
被検体Pに対する超音波の送受信により、Bモード処理回路75は、BモードRAWデータを生成し、生成されたBモードRAWデータに基づいてボリュームデータを生成する。Bモード処理回路75は、生成されたボリュームデータを、内部記憶回路81に記憶させる。他の処理は、ステップS301と同様なため、説明は省略する。
(IMT detection process)
(Step S1201)
The B-mode processing circuitry 75 generates B-mode RAW data by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject P, and generates volume data based on the generated B-mode RAW data. The B-mode processing circuitry 75 stores the generated volume data in the internal storage circuitry 81. Other processing is similar to that in step S301, and therefore description thereof will be omitted.

(ステップS1202)
入力装置3を介してフリーズ操作が実行される(ステップS1202のYes)と、ステップS1203の処理が実行される。入力装置3を介してフリーズ操作が実行されなければ、(ステップS1202のNo)と、ステップS1201の処理が実行される。他の処理は、ステップS302と同様なため、説明は省略する。
(Step S1202)
If a freeze operation is performed via the input device 3 (Yes in step S1202), the process proceeds to step S1203. If a freeze operation is not performed via the input device 3 (No in step S1202), the process proceeds to step S1201. The other steps are the same as those in step S302, and therefore will not be described.

(ステップS1203)
処理回路87は、取得機能873により、表示装置5に表示されているBモード画像に対応するボリュームデータを、内部記憶回路81から取得する。処理回路87は、内部記憶回路81から学習済みモデルを読み出す。処理回路87は、画像処理機能877により、3断面に対応する3つのBモード画像を生成する。
(Step S1203)
The processing circuitry 87 acquires, by an acquisition function 873, volume data corresponding to the B-mode image displayed on the display device 5 from the internal storage circuitry 81. The processing circuitry 87 reads out the trained model from the internal storage circuitry 81. The processing circuitry 87 generates, by an image processing function 877, three B-mode images corresponding to the three cross sections.

(ステップS1204)
処理回路87は、検出機能875により、取得されたボリュームデータを学習済みモデルに入力する。これにより、処理回路87は、学習済みモデルから3断面各々におけるトレースラインの座標と最大位置の座標とを出力する。他の処理は、ステップS304と同様なため、説明は省略する。
(Step S1204)
The processing circuitry 87 inputs the acquired volume data to the trained model by the detection function 875. As a result, the processing circuitry 87 outputs the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position in each of the three cross sections from the trained model. The other processes are the same as those in step S304, and therefore will not be described.

(ステップS1205)
処理回路87は、画像処理機能877により、トレースラインの座標と最大位置の座標とを用いて、トレースラインと最大位置とを所定の表示態様で、生成された3つのBモード画像に重畳する。これにより、処理回路87は、3つの重畳画像を生成する。
(Step S1205)
The processing circuitry 87 superimposes the trace line and the maximum position on the three generated B-mode images in a predetermined display mode using the coordinates of the trace line and the coordinates of the maximum position by the image processing function 877. In this way, the processing circuitry 87 generates three superimposed images.

(ステップS1206)
表示装置5は、生成された3つの重畳画像を、IMTの最大値とともに表示する。本応用例においては、図4に示すようなBモード画像が、3断面について表示される。他の処理は、ステップS306と同様なため、説明は省略する。
(Step S1206)
The display device 5 displays the three generated superimposed images together with the maximum IMT value. In this application example, B-mode images as shown in Fig. 4 are displayed for the three slices. The other processing is similar to that in step S306, and therefore description thereof will be omitted.

(ステップS1207)
入力装置3を介してIMTの計測の終了指示が入力される(ステップS1207のYes)と、IMT検出処理は終了する。入力装置3を介してIMTの計測の終了指示が入力されない場合(ステップS1207のNo)と、ステップS1201以降の処理が繰り返される。
(Step S1207)
When an instruction to end the IMT measurement is input via the input device 3 (Yes in step S1207), the IMT detection process ends. When an instruction to end the IMT measurement is not input via the input device 3 (No in step S1207), the process from step S1201 onwards is repeated.

(モデル生成処理)
本応用例に関するモデル生成処理について、図5を用いて説明する。トレーニングデータとして多層化のネットワークMLNに入力される複数の第2超音波データは、多ノイズデータを有するボリュームデータと、プラーク有無データを有するボリュームデータと、厚み相違データを有するボリュームデータと、分岐有無データを有するボリュームデータと、非平行データを有するボリュームデータである。また、第2超音波データは、非平行データと、プラーク有無データと、厚み相違データと、分岐有無データと、多ノイズデータとのうち少なくとも2つを有するボリュームデータであってもよい。
(Model generation process)
The model generation process for this application example will be described with reference to Fig. 5. The multiple second ultrasound data input to the multi-layered network MLN as training data are volume data having high-noise data, volume data having plaque presence/absence data, volume data having thickness difference data, volume data having branch presence/absence data, and volume data having non-parallel data. The second ultrasound data may be volume data having at least two of the non-parallel data, plaque presence/absence data, thickness difference data, branch presence/absence data, and high-noise data.

また、学習時において用いられる正解データは、第2超音波データであるボリュームデータにおける複数の断面(例えば、3断面)各々について、頸動脈の血管壁のトレースラインとIMTの最大位置とを有する。なお、正解データは、複数の断面各々におけるIMTの最大値をさらに有していてもよいし、複数の断面各々における頸動脈のトレースラインのみであってもよい。正解データは、第2超音波データであるボリュームデータに関する複数の断面各々におけるBモード画像において、トレースラインおよび最大位置等が医師等により指定されたデータに相当する。 The correct answer data used during learning includes a trace line of the carotid artery vascular wall and a maximum position of IMT for each of multiple cross sections (e.g., three cross sections) in the volume data, which is the second ultrasound data. The correct answer data may further include a maximum value of IMT in each of the multiple cross sections, or may only include a trace line of the carotid artery in each of the multiple cross sections. The correct answer data corresponds to data in which the trace line and maximum position, etc. are specified by a doctor, etc., in a B-mode image in each of the multiple cross sections related to the volume data, which is the second ultrasound data.

図5に示すように、図6乃至図11に示すようなデータを有するボリュームデータが、第2超音波データとして多層化のネットワークMLNに入力される。学習装置は、多層化のネットワークMLNからの出力データと、多層化のネットワークMLNに入力された第2超音波データに対応する正解データとを差分する。学習装置は、当該差分(誤差)が略0となりように、多層化のネットワークMLNにおける複数のパラメータを、例えば、誤差逆伝搬法により調整する。学習装置は、複数のパラメータが調整された多層化のネットワークMLNに対して、当該調整に用いられた第2超音波データと異なる第2超音波データを入力する。以下同様にして、学習装置は、多層化のネットワークMLNにおける複数のパラメータをさらに調整する。多層化のネットワークMLNに対する学習処理は、例えば非特許文献1等に記載されている既存の方法を適宜利用することができるため、説明は省略する。 As shown in FIG. 5, volume data having data as shown in FIG. 6 to FIG. 11 is input to the multi-layered network MLN as second ultrasound data. The learning device calculates the difference between the output data from the multi-layered network MLN and the correct answer data corresponding to the second ultrasound data input to the multi-layered network MLN. The learning device adjusts multiple parameters in the multi-layered network MLN, for example, by the backpropagation method, so that the difference (error) becomes approximately zero. The learning device inputs second ultrasound data different from the second ultrasound data used for the adjustment to the multi-layered network MLN in which the multiple parameters have been adjusted. In the same manner, the learning device further adjusts multiple parameters in the multi-layered network MLN. The learning process for the multi-layered network MLN can be performed by appropriately using existing methods described in, for example, Non-Patent Document 1, and therefore will not be described here.

以上に述べた実施形態の応用例に係る装置の一例としての超音波診断装置100によれば、学習済みモデルにより、第1超音波データに対応するボリュームデータにおける複数の断面各々の頸動脈の血管壁のトレースラインとIMTの最大値の位置とを検出し、検出されたトレースラインと最大値の位置とを、複数の断面画像に対応する複数のBモード画像にそれぞれ重畳することにより、複数の重畳画像を生成することができる。これにより、本応用例によれば、学習済みモデルへのボリュームデータの入力により、複数の断面にそれぞれ対応し、IMTの計測結果(頸動脈の血管壁のトレースラインとIMTの最大位置)を有する複数の重畳画像を表示することができる。他の効果は、実施形態と同様なため説明は省略する。 According to the ultrasound diagnostic device 100 as an example of a device according to the application example of the above-described embodiment, the learned model detects the trace line of the vascular wall of the carotid artery and the position of the maximum IMT for each of the multiple cross sections in the volume data corresponding to the first ultrasound data, and superimposes the detected trace line and the position of the maximum value on multiple B-mode images corresponding to the multiple cross-sectional images, respectively, to generate multiple superimposed images. As a result, according to this application example, by inputting volume data into the learned model, multiple superimposed images corresponding to each of the multiple cross sections and having IMT measurement results (trace line of the vascular wall of the carotid artery and maximum IMT position) can be displayed. Other effects are similar to those of the embodiment, and therefore will not be described.

また、本実施形態の変形例として、装置は、例えば、医用画像処理装置、医用画像処理サーバ装置、ワークステーションまたはクラウドコンピューティングにより実現されてもよい。医用画像装置、医用画像処理サーバ装置、ワークステーションまたはクラウドコンピューティングは、例えば、図1に記載の点線の枠9内の構成を有する。なお、装置が医用画像処理サーバ装置、ワークステーションまたはクラウドコンピューティングとして実現される場合、入力装置3と表示装置5とは、例えば、クライアント装置として、ネットワークに接続されてもよい。このとき、例えば、内部記憶回路81と、画像メモリ83と、通信インタフェース85と、処理回路87とは、ネットワーク上のサーバに搭載されてもよい。 As a modified example of this embodiment, the device may be realized, for example, by a medical image processing device, a medical image processing server device, a workstation, or cloud computing. The medical image device, the medical image processing server device, the workstation, or cloud computing has, for example, the configuration within the dotted frame 9 shown in FIG. 1. When the device is realized as a medical image processing server device, a workstation, or cloud computing, the input device 3 and the display device 5 may be connected to a network, for example, as client devices. In this case, for example, the internal memory circuitry 81, the image memory 83, the communication interface 85, and the processing circuitry 87 may be mounted on a server on the network.

本実施形態および本応用例における技術的思想を医用画像処理プログラムなどのプログラムで実現する場合、プログラムは、コンピュータに、被検体Pの頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得し、複数の第2超音波データ各々における頸動脈の内膜中膜複合体厚と複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに第1超音波データを入力することで、第1超音波データにおける頸動脈の内膜中膜複合体厚を検出すること、を実現させる。例えば、病院情報システムにおけるPACSサーバや統合サーバ、超音波診断装置100などにおけるコンピュータに当該プログラムをインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても、IMT検出処理を実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(ハードディスクなど)、光ディスク(CD-ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。プログラムにおける処理手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。 When the technical ideas of the present embodiment and the present application example are realized by a program such as a medical image processing program, the program causes a computer to obtain first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to the carotid artery of the subject P, and to input the first ultrasound data into a trained model trained using the intima-media complex thickness of the carotid artery in each of the plurality of second ultrasound data and the plurality of second ultrasound data, thereby detecting the intima-media complex thickness of the carotid artery in the first ultrasound data. For example, the IMT detection process can be realized by installing the program in a computer such as a PACS server or integrated server in a hospital information system or an ultrasound diagnostic device 100 and expanding the program in memory. At this time, the program capable of causing a computer to execute the method can also be stored in a storage medium such as a magnetic disk (hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), or a semiconductor memory and distributed. The processing procedure and effects of the program are similar to those of the embodiment, and therefore will not be described.

以上説明した少なくとも1つの実施形態および変形例等によれば、頸動脈における内膜中膜複合体厚の計測において操作性および精度を向上することができる。 According to at least one of the embodiments and modified examples described above, it is possible to improve the operability and accuracy of measuring the intima-media thickness in the carotid artery.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.

1 超音波プローブ
3 入力装置
5 表示装置
7 装置本体
9 医用画像処理装置、医用画像処理サーバ装置、またはクラウドコンピューティング
71 超音波送信回路
73 超音波受信回路
75 Bモード処理回路
77 ドプラ処理回路
79 画像生成回路
81 内部記憶回路
83 画像メモリ
85 通信インタフェース
87 処理回路
100 超音波診断装置
871 システム制御機能
873 取得機能
875 検出機能
877 画像処理機能
REFERENCE SIGNS LIST 1 Ultrasonic probe 3 Input device 5 Display device 7 Device body 9 Medical image processing device, medical image processing server device, or cloud computing 71 Ultrasonic transmission circuit 73 Ultrasonic reception circuit 75 B-mode processing circuit 77 Doppler processing circuit 79 Image generation circuit 81 Internal storage circuit 83 Image memory 85 Communication interface 87 Processing circuit 100 Ultrasonic diagnostic device 871 System control function 873 Acquisition function 875 Detection function 877 Image processing function

Claims (4)

被検体の頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得する取得部と、
複数の第2超音波データ各々における頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報前記複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに前記第1超音波データを入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出する検出部と、
前記検出されたトレースラインと前記最大値の位置とを含む情報を、前記第1超音波データに対応するBモード画像に重畳した重畳画像を生成する画像処理部と、
を備え、
記第2超音波データは、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかであり、
前記検出部は、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかである前記第1超音波データを前記学習済みモデルに入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出する、
装置。
an acquisition unit that acquires first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a carotid artery of a subject;
a detection unit that detects information including a trace line of the vascular wall of the carotid artery in the first ultrasound data and a position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line by inputting the first ultrasound data into a trained model trained using the plurality of second ultrasound data , and information including a trace line of the vascular wall of the carotid artery in the first ultrasound data and a position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line;
an image processing unit that generates a superimposed image by superimposing information including the detected trace line and the position of the maximum value on a B-mode image corresponding to the first ultrasound data;
Equipped with
The second ultrasound data is at least any one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio less than a predetermined threshold, ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which the thickness of plaque varies depending on the position along the blood flow direction, and ultrasound data relating to a carotid artery having a branched portion;
The detection unit detects information including a trace line of a vascular wall of a carotid artery in the first ultrasound data and a position of a maximum value of an intima-media thickness of the carotid artery on the trace line by inputting the first ultrasound data, which is at least any one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio less than a predetermined threshold, ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which a thickness of plaque varies depending on a position along a blood flow direction, and ultrasound data relating to a carotid artery having a branching portion, into the trained model.
Device.
前記第1超音波データおよび前記第2超音波データは、ボリュームデータであって、
前記検出部は、前記学習済みモデルにより、前記第1超音波データに対応するボリュームデータにおける複数の断面各々の頸動脈の血管壁のトレースラインと前記内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを検出し、
前記検出されたトレースラインと前記最大値の位置とを、前記複数の断面に対応する複数のBモード画像にそれぞれ重畳することにより、複数の重畳画像を生成する画像処理部をさらに備えた、
請求項1に記載の装置。
The first ultrasound data and the second ultrasound data are volume data,
the detection unit detects, by the trained model, a trace line of a vascular wall of the carotid artery in each of a plurality of cross sections in the volume data corresponding to the first ultrasound data and a position of a maximum value of the intima-media thickness;
An image processing unit is further provided which generates a plurality of superimposed images by superimposing the detected trace line and the position of the maximum value on a plurality of B-mode images corresponding to the plurality of cross sections, respectively.
2. The apparatus of claim 1 .
コンピュータに、
被検体の頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得し、
複数の第2超音波データ各々における頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報前記複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに前記第1超音波データを入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出
前記検出されたトレースラインと前記最大値の位置とを含む情報を、前記第1超音波データに対応するBモード画像に重畳した重畳画像を生成すること、
を実現させるプログラムであって、
記第2超音波データは、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかであり、
前記検出することは、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データ、プラークを有する頸動脈に関する超音波データ、プラークの厚みが血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データ、分岐部分を有する頸動脈に関する超音波データの少なくとも何れかである前記第1超音波データを前記学習済みモデルに入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の血管壁のトレースラインと当該トレースラインにおける前記頸動脈の内膜中膜複合体厚の最大値の位置とを含む情報を検出する、
プログラム。
On the computer,
Acquiring first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a carotid artery of a subject;
By inputting the first ultrasound data into a trained model trained using information including a trace line of the vascular wall of the carotid artery in each of a plurality of second ultrasound data and a position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line , the first ultrasound data is detected, the trace line of the vascular wall of the carotid artery in the first ultrasound data and the position of a maximum value of the intima-media thickness of the carotid artery on the trace line;
generating a superimposed image by superimposing information including the detected trace line and the position of the maximum value on a B-mode image corresponding to the first ultrasound data;
A program for achieving the above,
The second ultrasound data is at least any one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio less than a predetermined threshold, ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which the thickness of plaque varies depending on the position along the blood flow direction, and ultrasound data relating to a carotid artery having a branched portion;
The detecting step includes inputting the first ultrasound data, which is at least any one of ultrasound data having a signal-to-noise ratio less than a predetermined threshold, ultrasound data relating to a carotid artery having plaque, ultrasound data in which the thickness of plaque varies depending on the position along the blood flow direction, and ultrasound data relating to a carotid artery having a branching portion, into the trained model, thereby detecting information including a trace line of a vascular wall of the carotid artery in the first ultrasound data and a position of a maximum value of an intima-media thickness of the carotid artery on the trace line.
program.
被検体の頸動脈に対して超音波を送受信して得られたBモードデータに基づく第1超音波データを取得する取得部と、
複数の第2超音波データ各々における頸動脈の内膜中膜複合体厚と前記複数の第2超音波データとを用いて学習された学習済みモデルに前記第1超音波データを入力することで、前記第1超音波データにおける頸動脈の内膜中膜複合体厚を検出する検出部と、
を備え、
前記複数の第2超音波データは、前記超音波による走査断面と頸動脈とが非平行である超音波データと、プラークを有する頸動脈またはプラークを有さない頸動脈に関する超音波データと、プラークの厚みが頸動脈の血流方向に沿った位置に応じて異なる超音波データと、分岐部分を有する頸動脈または分岐部分を有さない頸動脈に関する超音波データと、信号対雑音比が所定閾値未満である超音波データとを有する、
装置。
an acquisition unit that acquires first ultrasound data based on B-mode data obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a carotid artery of a subject;
a detection unit that detects an intima-media thickness of the carotid artery in the first ultrasound data by inputting the first ultrasound data to a trained model trained using an intima-media thickness of the carotid artery in each of a plurality of second ultrasound data and the plurality of second ultrasound data;
Equipped with
The plurality of second ultrasound data include ultrasound data in which a scanning cross section of the ultrasound is non-parallel to a carotid artery, ultrasound data on a carotid artery having plaque or a carotid artery not having plaque, ultrasound data in which a thickness of plaque varies depending on a position along a blood flow direction of the carotid artery, ultrasound data on a carotid artery having a branched portion or a carotid artery not having a branched portion, and ultrasound data in which a signal-to-noise ratio is less than a predetermined threshold.
Device.
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