JP5910809B2 - 心筋部画像診断に用いるコントロールデータベースの作成装置、作成方法及び作成プログラム。 - Google Patents
心筋部画像診断に用いるコントロールデータベースの作成装置、作成方法及び作成プログラム。 Download PDFInfo
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Description
なお、上記の様な解析に用いるノーマルデータベースは、施設ごとに作成する事が好ましいといった指摘がなされている(非特許文献5)。
なお、本発明におけるコントロールデータベースとは、正常組織における画素値の平均値及び標準偏差を一定単位(例えば、1ピクセル)ごとに計算し、収集したデータベースである。従って、コントロールデータベースは、放射性医薬品ごとに作成する必要があり、さらに診断の精度を上げるためには、性別、撮像方法別に作成される。
また、本明細書において、被験者とは医療機関に来院して心筋SPECT検査を受ける患者を指す。
このような構成とすることにより、被験者ごとに投与された放射性医薬品の放射能量にばらつきがあった場合であっても、そのようなばらつきの影響を受けずにデータベースを作成する事が可能となる。
ここで用いるセグメント分割は、心臓核医学画像解析の分野において一般に用いられているセグメント分類を用いて行う事ができる。例えば、AHA−17分類を用いた分割(Manuel D.Cerqueira et al.,Circulation,January29(2002),p.539−542)の他、主幹血管支配領域ごとの分割や、解剖学的な領域(例えば、心尖、前壁、下壁(後壁)、中隔、側壁)への分割(山崎純一、廣江道昭監修、「Q&A心臓核医学診断」、メジカルセンス社、2003年3月27日、p.11)といった手法を用いる事ができる。
また、閾値は、外部インターフェース等を介してユーザにより入力されたものであっても良いが、予め装置に組み込まれたデータベース内に記憶されたものを呼び出して利用しても良い。
さらにこのような態様の装置において、判定・棄却部による処理に先立って心筋SPECT画像データにおける画素値の正規化処理を行う正規化処理部をさらに設け、判定・棄却部は、この正規化処理を行った心筋SPECT画像データを用いて処理を行うといった構成とすることも、もちろん可能である。
例えば、標準化ステップの後に正規化ステップを実行して画素値の正規化を行う構成としても良く、画像データを複数のセグメントに分割するセグメント処理ステップをさらに実行させる構成としても良い。なお、セグメント処理ステップの実行タイミングは、標準化ステップの実行後であれば正規化ステップの前であっても後であっても良いが、セグメントごとに別々に閾値を設定する場合には、判定・棄却ステップの実行前とする必要がある。
また、上述したコントロールデータベース作成装置と同様、標準化ステップ実行前の心筋SPECT画像データにつき判定・棄却ステップを実行し、判定・棄却ステップ実行後に標準化ステップを実行するといった構成とすることも、もちろん可能である。
また、上述したコントロールデータベース作成方法と同様、標準化ステップ実行前の心筋SPECT画像データにつき判定・棄却ステップを実行し、判定・棄却ステップ実行後に標準化ステップを実行するといった構成とすることも、もちろん可能である。
図1は、本発明の好ましい実施態様におけるコントロールデータベース作成装置10の構成を示す図である。好ましい態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成装置10は、後述するコントロールデータベース作成プログラム200を読み込んだコンピュータとして構成することができる。
図2は本発明に係るコントロールデータベース作成装置10の好ましい実施態様におけるシステム構成である。好ましい態様において、コントロールデータベース作成装置10は、CPU130と、メモリ140と、モニタ等の出力機器150と、通信インターフェース160と、キーボード等の入力装置170とが、バス180を介して接続されている。コントロールデータベース作成装置10は、この他にもCD‐ROMドライブやUSBインターフェース等を備えていても良い。通信インターフェース160は、外部から心筋SPECT画像データを取り込むために用いられる。また、メモリ140には、本発明に係るコントロールデータベース作成プログラム200が記憶されている。
図3〜4は、本発明に係るコントロールデータベース作成方法における処理の流れを示す図である。好ましい態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成方法は、本発明に係るコントロールデータベース作成装置10を動作させることによって実行される。
まず、コントロールデータベース作成装置10は、画像取得部20によって、複数の心筋SPECT画像データを取得する(ステップS1)。
当該心筋SPECT画像データは、DICOM等のコンピュータで利用可能な形式にて、CD、DVD、ハードディスク、あるいは半導体メモリ等の、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存された状態で提供されることができる。この場合、当該データを保存した媒体が、本コントロールデータベース作成装置内のコンピュータの読取装置によって読み込まれることにより、画像取得部20によって、当該データがコントロールデータベース作成装置10に取り込まれる。当該データはまた、ネットワークを介して直接本コントロールデータベース作成装置に取り込まれるものであっても良い。
具体的には、心筋SPECT画像データの各短軸横断像について中心点から外に向かって一定間隔で放射状に直線を引き、これら各直線上における画素値の最大値を検出する。そして、得られた最大値を、予め用意された同心円状の図形の該当箇所に配置するといった方法により実施する事ができる。例えば、図5(1)におけるスライスCにつき、中心点から放射状に直線を引く(図5(2)参照)。そして、直線1、2、…のそれぞれにつき、画素値の最大値c1、c2、…を検出し、予め用意した同心円状の図形における該当箇所に配置する(図5(3)参照)。ここで、同心円状の図形は複数のドーナツ状の領域に分割されているが、それぞれのドーナツ状の領域は、心筋SPECT画像データにおける各短軸横断像に対応しており、中心に近いほど心尖部に近い短軸横断像に対応している。図5を参照して説明すると、心尖部方向から配置されたスライスA、B、Cには、図5(3)に図示した領域A、B、Cが対応している。そして、図5(3)に示す同心円状の図形は、中心から外に向けて引かれた複数の放射状の直線によって仕切られており、当該直線によって仕切られたそれぞれの領域は、該当する短軸横断像において放射状に引かれた直線に対応している。図5におけるスライスCを例にとって説明すると、短軸横断像において放射状に引かれた直線上における画素値の最大値c1、c2、…(図5(2)参照)は、ポーラーマップ上における対応箇所c1、c2、…(図5(3)参照)に配置される。このような処理を全てのスライス・ピクセルについて行うことにより、ポーラーマップへの変換が完了する。
なお、標準化処理における中心点は、断層画像上において目視で設定しても良いが、回転中心や重心等として計算により求めた点を用いるといった、特開2008‐180555号公報に開示されたものと同様の方法を用いても良い。
異常データ棄却部24は、画像データ入力部30によって、標準化処理の行われた複数の標準化画像データの中から一つを任意に選択して取り込む(ステップS11)。
次いで、取り込まれた標準化画像データにつき、正規化処理部32によって画素値の正規化を行う(ステップS12)。画素値の正規化は公知の方法を用いる事ができ、例えば、最大値を100とし、その他の画素値を当該最大値に対する相対値とするといった方法を用いる事ができる。
正規化処理が完了したら、任意のピクセルを初期ピクセルとして選択し(ステップS13)、判定・棄却処理を実行して当該ピクセルにおける画素値と閾値との比較を行う(ステップS14)。ここで、画素値が閾値以下の場合(ステップS14においてNo)には、当該ピクセルにおける画素値データを棄却し(ステップS15)、閾値よりも大きい場合(ステップS14においてYes)には、当該画素値データをデータとして保存する(ステップS16)。そして全ピクセルについて処理が完了しているかの判定を行った上で(ステップS17)、まだの場合(ステップS17においてNo)は次のピクセルを選択し(ステップS18)、ステップS14〜16を実行する。これを、全てのピクセルの処理が完了するまで繰り返し、全ピクセルの処理が完了したら(ステップS17においてYes)、異常データ棄却処理を完了する。
また、当該閾値は、標準化データ上に定義された一定のセグメントごとに異なる値を用いる事もできる。この場合、データベース38に予め格納されているセグメント情報を呼び出し、標準化データに適用して、セグメント分割処理を行う。好ましい態様において、このセグメント分割処理は、異常データ棄却部24に組み込まれたセグメント分割処理部(図示せず)の機能により実行される。そして、異常データ棄却部は、選択されたピクセルがどのセグメントに属するかを判断し、対応する閾値を参照して判定・棄却処理を行う事になる。
ここで、用いる閾値は、異常データを確実に除去できる大きさとする必要があるが、大きすぎると本来棄却すべきでないピクセルの画素値データまで棄却してしまうので注意が必要である。予備的に種々の閾値を用いてデータベースの作成を行うことによって、好ましい閾値の範囲を個別に設定する事ができる。典型例として、各セグメントに対して同一の閾値を適用する場合であれば、閾値の値は最大画素値の40%以下の値を設定する事が好ましく、10〜40%の間の値とすることがより好ましい(図7参照)。また、セグメントごとに異なる閾値を設定して処理を行う場合には、画像上でカウント値が相対的に低下しやすい部位の閾値を、他の部位よりも小さめに設定する事が好ましい。
このように、本発明に係る方法により、ノーマルデータベースをほぼ再現可能なコントロールデータベースを作成できる事が確認された。本発明に係る方法は、健常者データを収集することなく疾患データのみからノーマルデータベースの代替となり得るコントロールデータベースを作成し得る、非常に有用な方法である。
画像標準化モジュール230は、ステップS2に係る処理をコンピュータに実行させる。
異常データ棄却モジュール240は、ステップS3〜S4及びステップS11〜S18に係る処理をコンピュータに実行させる。
閾値入力モジュール250は、判定・棄却処理(ステップS3)にて参照するための閾値入力をコンピュータに実行させ、異常データ棄却モジュール240に利用させる。
演算モジュール260は、ステップS5に係る処理をコンピュータに実行させる。
出力モジュール270は、ステップS6に係る処理をコンピュータに実行させる。
20 画像取得部
22 標準化部
24 異常データ棄却部
26 演算部
28 出力部
30 画像データ入力部
32 正規化部
34 判定・棄却部
36 閾値入力部
38 セグメント情報格納データベース
130 CPU
140 メモリ
150 モニタ
160 通信インターフェース
170 キーボード
180 バス
200 コントロールデータベース作成プログラム
210 メインモジュール
220 画像取得モジュール
230 画像標準化モジュール
240 異常データ棄却モジュール
250 閾値入力モジュール
260 演算モジュール
270 出力モジュール
300 記憶媒体
Claims (22)
- 心筋SPECT画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成するための装置であって、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得部と、
取得したそれぞれの前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化部と、
全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却部と、
前記判定・棄却部による処理が行われた各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算部と、
を備える、コントロールデータベース作成装置。 - 前記標準化画像データにつき各画素値の正規化を行う正規化部をさらに備えたものである、請求項1に記載のコントロールデータベース作成装置。
- 標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理部をさらに含む、請求項1または2に記載のコントロールデータベース作成装置。
- 判定・棄却部にて参照する閾値が、分割処理部によって分割されたセグメントごとに個別に定められたものである、請求項3に記載のコントロールデータベース作成装置。
- 心筋SPECT画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成するための装置であって、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得部と、
取得した全ての前記心筋SPECT画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋SPECT画像データから棄却する判定・棄却部と、
前記判定・棄却部による処理が行われた前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化部と、
各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算部と、
を備える、コントロールデータベース作成装置。 - 前記心筋SPECT画像データにつき各画素値の正規化を行う正規化部をさらに備えたものである、請求項5に記載のコントロールデータベース作成装置。
- コンピュータによって、心筋SPECT画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成する方法であって、
コンピュータが、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得ステップと、
コンピュータが、取得したそれぞれの前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
コンピュータが、全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
コンピュータが、前記判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を順次実行する、コントロールデータベース作成方法。 - 前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップを実行し、
前記判定・棄却ステップは、前記正規化ステップによって正規化された標準化画像データを用いて処理を行うものである、請求項7に記載のコントロールデータベース作成方法。 - 前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記判定・棄却ステップでの処理を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項7に記載のコントロールデータベース作成方法。 - 前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記正規化ステップで画素値の正規化を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項8に記載のコントロールデータベース作成方法。 - 前記正規化ステップの後に、コンピュータが、前記正規化された標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記判定・棄却ステップは、前記セグメント分割処理ステップ後の正規化された標準化画像データを用いて処理を行うものである、請求項8に記載のコントロールデータベース作成方法。 - 前記判定・棄却ステップにおいて参照する閾値は、前記セグメント分割処理ステップによって分割されたセグメントごとに個別に設定されたものである、請求項9から11の何れか1項に記載のコントロールデータベース作成方法。
- コンピュータによって、心筋SPECT画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成する方法であって、
コンピュータが、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得ステップと、
コンピュータが、取得した全ての前記心筋SPECT画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋SPECT画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
コンピュータが、前記判定・棄却ステップ実行後のそれぞれの前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
コンピュータが、各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を順次実行する、コントロールデータベース作成方法。 - 画像取得ステップの後に、コンピュータが、前記心筋SPECT画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップを実行し、
判定・棄却ステップは、前記正規化ステップによって正規化された心筋SPECT画像データを用いて処理を行うものである、請求項13に記載のコントロールデータベース作成方法。 - コンピュータに、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得ステップと、
取得したそれぞれの前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
前記判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を実行させる、コントロールデータベース作成プログラム。 - コンピュータに、前記標準化画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される標準化画像データは、前記正規化ステップを実行することによって正規化された標準化画像データである、請求項15に記載のコントロールデータベース作成プログラム。 - コンピュータに、前記標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される標準化画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によってセグメント分割された標準化画像データである、請求項15に記載のコントロールデータベース作成プログラム。 - コンピュータに、前記標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記正規化ステップで画素値の正規化を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項16に記載のコントロールデータベース作成プログラム。 - コンピュータに、前記正規化ステップの後に、前記正規化された標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却処理ステップにて処理される標準化画像データは、前記セグメント分割処理ステップ後の正規化された標準化画像データである、請求項16に記載のコントロールデータベース作成プログラム。 - 前記判定・棄却ステップにて参照する閾値が、前記セグメント分割処理ステップによって分割されたセグメントごとに個別に定められたものである、請求項17から19の何れか1項に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
- コンピュータに、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋SPECT画像データを取得する画像取得ステップと、
全ての前記心筋SPECT画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋SPECT画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
前記判定・棄却ステップ後の前記心筋SPECT画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を実行させる、コントロールデータベース作成プログラム。 - 画像取得ステップの後に、コンピュータに、前記心筋SPECT画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される心筋SPECT画像データは、前記正規化ステップを実行することによって正規化された標準化画像データである、請求項21に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
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