JP2021029410A - 医用情報処理装置、医用情報処理プログラムおよびx線ct装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態に係る医用情報処理装置について図1のブロック図を参照して説明する。
第1の実施形態に係る医用情報処理装置1は、メモリ11と、処理回路13と、入力インタフェース15と、通信インタフェース17とを含む。処理回路13は、取得機能131と、補正機能133と、画像処理機能135と、表示制御機能137と、圧縮伸張機能139とを含む。
学習済みモデルは、例えば学習済みモデルがメモリ11に格納される場合は、当該メモリ11から学習済みモデルを参照してもよいし、学習済みモデルが外部装置に格納される場合は、補正機能133が外部装置を参照すればよい。
図2は、学習済みモデルを生成する学習システムの一例を示すブロック図である。図2に示される医用情報処理システムは、学習用データ生成装置20、学習用データ保管装置22と、モデル学習装置24と、医用情報処理装置1とを含む。
学習用データ保管装置22は、学習用データ生成装置20において生成された学習用データおよび複数の学習サンプルを含む学習用データを記憶する。例えば、学習用データ保管装置22は、大容量記憶装置が内蔵されたコンピュータである。また、学習用データ保管装置22は、コンピュータにケーブルや通信ネットワークを介して通信可能に接続された大容量記憶装置であってもよい。当該記憶装置としては、HDD、SSD、集積回路記憶装置等が適宜利用可能である。
なお、図2のようにモデル学習装置24を別途用意せず、医用情報処理装置1が学習済みモデルを生成してもよい。
モデルの学習時には、例えば工場出荷時などにおいて、モデル学習装置24が、学習用データを用いて学習モデルである多層ネットワーク51を学習させる。
図3に示すように、非可逆圧縮前の医用データを正解データとし、当該医用データが非可逆圧縮された圧縮データを入力データとした学習用データを用いて多層ネットワーク51を学習させ、学習済みモデル53を生成する。言い換えれば、非可逆圧縮されたデータから非可逆圧縮前の無圧縮の状態のデータ(生データ、撮影データ、サイノグラムなど)が再現されるように、多層ネットワーク51を学習させる。
また、学習用データは、非可逆圧縮前の生データが収集されていれば、正解データは非可逆圧縮前の生データを用い、入力データは当該生データを非可逆圧縮した圧縮データを生成すればよいため、効率的に学習用データを用意できる。
なお、このような圧縮処理(エンコーダ)および伸張処理(デコーダ)の種類に応じて学習済みモデルを用意しておき、圧縮処理の種類に応じて学習済みモデルを切り換えて適用してもよい。
さらに、圧縮データを入力し、非可逆圧縮前の医用データから再構成処理することにより得られる再構成画像を正解データとして多層ネットワーク51を学習させてもよい。これにより、圧縮データに学習済みモデルを適用することにより、情報損失の影響がない再構成画像を生成することができる。
学習済みモデル53の利用時は、例えば、圧縮データの単位として、1ビュー分の投影データでもよいし、複数ビュー分まとめた投影データでもよい。
非可逆圧縮後の医用データに関する圧縮データに対して学習済みモデル53を適用することで、非可逆圧縮前の無圧縮データを生成できる。
図5および図6は、学習済みモデル53に適用する圧縮データと生成される医用データの具体例である。
図5に示すように、伸張された後のサイノグラム55に対して学習済みモデル53が適用されることにより、非可逆圧縮前のサイノグラムに相当する無圧縮データ57を生成できる。学習済みモデル53を適用する前である伸張された後のサイノグラム55は、ブロックノイズが生じている。一方、学習済みモデル53が適用されて生成された無圧縮データ57は、ブロックノイズが低減されたサイノグラムである。
よって、後処理において、例えば画像処理機能135により処理回路13は、無圧縮データを再構成処理することで、非可逆圧縮によるひずみの影響を低減した再構成画像を生成することができる。
第2の実施形態では、第1の実施形態に係る医用情報処理装置1の処理回路13の機能を含むX線CT装置について説明する。
寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された天板33を天板33の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置32は、コンソール装置40による制御、または制御装置75による制御に従い、天板33を移動する。例えば、寝台駆動装置32は、天板33に載置された被検体Pの体軸が回転フレーム73の開口の中心軸に一致するよう、天板33を被検体Pに対して直交方向に移動する。また、寝台駆動装置32は、架台装置70を用いて実行されるX線CT撮影に応じて、天板33を被検体Pの体軸方向に沿って移動してもよい。寝台駆動装置32は、制御装置75からの駆動信号のデューティ比等に応じた回転速度で駆動することにより動力を発生する。寝台駆動装置32は、例えば、ダイレクトドライブモータやサーボモータ等のモータにより実現される。
図8は、図7からデータ転送に関する構成を抽出したブロック図である。なお、データ転送に関して図8の構成が必須ではなく、他の構成が含まれてもよいし、図8に記載される構成の一部が含まれなくともよい場合もある。
ガントリ側となる架台装置70は、DAS78と、圧縮器81と、制御装置75とを含む。コンソール側は、処理回路44およびメモリ41を含む。
なお、架台装置70に圧縮器81を設けずに、DAS78の一機能として非可逆圧縮処理を行ってもよい。
また、架台装置70の回転部からスリップリングを介して架台装置70の固定部の伝送装置に伝送される際にも、データ転送におけるデータ量を削減してもよい。例えば、架台装置70の回転部において圧縮器81を含み、固定部に撮影データを転送する場合に圧縮データを伝送すればよい。さらに、固定部に伸張器を含み、回転部から伝送された圧縮データを伸張し、伸張データをコンソールに転送してもよい。
11,41 メモリ
13,44 処理回路
15,43 入力インタフェース
17 通信インタフェース
20 学習用データ生成装置
22 学習用データ保管装置
24 モデル学習装置
30 寝台装置
31 基台
32 寝台駆動装置
33 天板
34 支持フレーム
40 コンソール装置
42 ディスプレイ
51 多層ネットワーク
53 学習済みモデル
55 サイノグラム
57 無圧縮データ
61 各周波数成分の係数値
70 架台装置
71 X線管
72 X線検出器
73 回転フレーム
74 X線高電圧装置
75 制御装置
76 ウェッジ
77 コリメータ
78 データ収集装置
79 開口
81 圧縮器
131 取得機能
133 補正機能
135 画像処理機能
137 表示制御機能
139 圧縮伸張機能
441 システム制御機能
442 前処理機能
446 再構成処理機能
Claims (7)
- 第1の医用データに対して非可逆圧縮を行なうことにより得られる第1の圧縮データを取得する取得部と、
医用データに対して前記非可逆圧縮を行なうことにより得られる第2の圧縮データが入力され、前記非可逆圧縮による情報損失が補正された医用データを出力するように学習された学習済みモデルに従い、前記第1の圧縮データから、前記情報損失が補正された第2の医用データを生成する補正部と、
を具備する医用情報処理装置。 - 非可逆圧縮が行われた第1の医用データを伸張した第1の伸張データを取得する取得部と、
前記非可逆圧縮が行われた医用データを伸張した第2の伸張データが入力され、前記非可逆圧縮による情報損失が補正された医用データを出力するように学習された学習済みモデルに従い、前記第1の伸張データから、前記情報損失が補正された第2の医用データを生成する補正部と、
を具備する医用情報処理装置。 - 前記学習済みモデルは、前記第2の圧縮データとして前記非可逆圧縮の過程で算出されるパラメータが入力され、前記情報損失が補正された医用データを出力するように学習され、
前記取得部は、前記第1の圧縮データとして、前記第1の医用データの前記非可逆圧縮の課程で算出されるパラメータを取得し、
前記補正部は、前記学習済みモデルに従い、前記取得部により取得された前記パラメータから前記第2の医用データを生成する、請求項1に記載の医用情報処理装置。 - 前記パラメータは、前記非可逆圧縮の一処理として含まれる、周波数変換における各周波数成分の係数または論理変換における差分値である、請求項3に記載の医用情報処理装置。
- 前記学習済みモデルは、前記非可逆圧縮された後の医用データを入力データとし、前記非可逆圧縮される前の医用データを正解データとした学習用データを用いて学習される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の医用情報処理装置。
- コンピュータに、
第1の医用データに対して非可逆圧縮を行なうことにより得られる第1の圧縮データを取得する取得機能と、
医用データに対して前記非可逆圧縮を行なうことにより得られる第2の圧縮データが入力され、前記非可逆圧縮による情報損失が補正された医用データを出力するように学習された学習済みモデルに従い、前記第1の圧縮データから、前記情報損失が補正された第2の医用データを生成する補正機能と、
を実現させるための医用情報処理プログラム。 - X線を照射するX線管と、
前記X線管から照射されて被検体を透過したX線を検出し、投影データを生成する検出部と、
前記投影データに対して回転部側で非可逆圧縮を行い、圧縮データを生成する圧縮部と、
前記回転部側から前記圧縮データを取得する取得部と、
前記非可逆圧縮された投影データが入力され、前記非可逆圧縮による情報損失が補正された投影データを出力するように学習された学習済みモデルに従い、前記圧縮データから、前記情報損失が補正された投影データを生成する補正部と、
を具備するX線CT装置。
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