JP7093093B2 - Ultrasonic urine volume measuring device, learning model generation method, learning model - Google Patents

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本発明は超音波尿量測定装置、学習モデル生成方法、学習モデルに関する。 The present invention relates to an ultrasonic urine volume measuring device, a learning model generation method, and a learning model.

排泄に関連した疾病診断のための排尿日誌や、介護現場での排尿管理のため、超音波を使った膀胱尿量の計測が行われている。
超音波による尿量の測定は、超音波の送受信により得られた膀胱のAモード信号を解析する手法が良く知られている。例えばAモード信号から膀胱壁を検出し、膀胱壁の反射強度や前壁と後壁間の距離をパラメータとして各種係数との演算から尿量を推定したり、前壁と後壁間の距離から体積を計算して膀胱尿量の推定を行う、などの手法が知られている(特許文献1)。
Bladder urine volume is measured using ultrasound for urination diary for diagnosing diseases related to excretion and for urination management at the nursing care site.
For the measurement of urine volume by ultrasonic waves, a method of analyzing the A-mode signal of the bladder obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves is well known. For example, the bladder wall is detected from the A mode signal, and the urine volume is estimated from the calculation with various coefficients using the reflection intensity of the bladder wall and the distance between the anterior wall and the posterior wall as parameters, or from the distance between the anterior wall and the posterior wall. A method such as calculating the volume to estimate the bladder urine volume is known (Patent Document 1).

再表2005-099582Re-table 2005-099582 特開2016-043274JP 2016-043274

従来の超音波尿量測定装置は、Aモード信号から膀胱壁を検出し、膀胱壁の反射強度や膀胱壁間の距離をパラメータにして尿量を測定または推定しているので、膀胱壁検出は膀胱計測に必須の技術であった。そのため膀胱壁の検出が可能な信号品質をもったAモード信号が得られない場合は、正確な膀胱計測が行えなかった。 Since the conventional ultrasonic urine volume measuring device detects the bladder wall from the A mode signal and measures or estimates the urine volume using the reflection intensity of the bladder wall and the distance between the bladder walls as parameters, the bladder wall detection is performed. It was an essential technique for bladder measurement. Therefore, if an A-mode signal with signal quality capable of detecting the bladder wall cannot be obtained, accurate bladder measurement cannot be performed.

課題を解決するために本発明にかかる学習モデル生成方法は、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記超音波受信データに関連付けられた尿量データと、からなる教師データを複数取得する取得工程と、前記教師データを用いて、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データから尿量データを出力する、学習モデルを生成する機械学習工程と、を有することを特徴とする。 The learning model generation method according to the present invention for solving the problem comprises the ultrasonic wave reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject, and the urine volume data associated with the ultrasonic wave reception data. An acquisition process for acquiring a plurality of teacher data, and a machine learning process for generating a learning model that outputs urine volume data from the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject using the teacher data. It is characterized by having.

課題を解決するために本発明にかかる超音波尿量測定装置は、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データを取得し、前記取得した超音波受信データを前記学習モデル生成方法によって学習された学習モデルに入力し、前記学習モデルから尿量データを出力する、尿量データ生成手段を有することを特徴とする。 In order to solve the problem, the ultrasonic urine volume measuring device according to the present invention acquires ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject, and generates the acquired ultrasonic reception data as the learning model. It is characterized by having a urine volume data generation means that inputs to a learning model trained by the method and outputs urine volume data from the learning model.

課題を解決するために本発明にかかる学習済みプログラムは、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データが入力される入力層、尿量データを出力する出力層、前記超音波受信データを入力、尿量データを出力とする複数の教師データを用いてパラメータが学習された中間層、を備え、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データを取得し、前記取得した超音波受信データを前記入力層に入力し、前記パラメータが学習された中間層にて演算し、尿量データを前記出力層から出力するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。 In order to solve the problem, the learned program according to the present invention includes an input layer for inputting ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject, an output layer for outputting urine volume data, and the ultrasonic waves. It is equipped with an intermediate layer in which parameters are learned using multiple teacher data that inputs received data and outputs urine volume data, and acquires ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject. It is characterized in that the acquired ultrasonic reception data is input to the input layer, the calculation is performed in the intermediate layer in which the parameters are learned, and the computer functions so that the urine volume data is output from the output layer.

課題を解決するために本発明にかかる学習モデル生成方法は、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報と、前記超音波受信データに関連付けられた尿量データと、からなる教師データを複数取得する取得工程と、前記教師データを用いて、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報を入力とし、尿量データを出力とする学習モデルを生成する機械学習工程と、を有することを特徴とする。 The learning model generation method according to the present invention for solving the problem is associated with the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject, the position information of the subject, and the ultrasonic reception data. The acquisition process of acquiring a plurality of teacher data consisting of the urine volume data, the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject using the teacher data, and the position information of the subject. It is characterized by having a machine learning process for generating a learning model which is input and outputs urine volume data.

課題を解決するために本発明にかかる超音波尿量測定装置は、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報と、を取得し、前記取得した超音波受信データと、前記取得した被検体の位置情報と、を前記学習モデル生成方法によって学習された学習モデルに入力し、前記学習モデルから尿量データを出力する、尿量データ生成手段を有することを特徴とする。 In order to solve the problem, the ultrasonic urine volume measuring device according to the present invention acquires the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information of the subject, and obtains the acquisition. A urine volume data generation means for inputting the acquired ultrasonic reception data and the acquired position information of the subject into the learning model learned by the learning model generation method and outputting urine volume data from the learning model. It is characterized by having.

課題を解決するために本発明にかかる学習済みプログラムは、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報と、が入力される入力層、尿量データを出力する出力層、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと前記被検体の位置情報を入力、尿量データを出力とする複数の教師データを用いてパラメータが学習された中間層、を備え、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報と、を取得し、前記取得した超音波受信データと、前記取得した被検体の位置情報と、を前記入力層に入力し、前記パラメータが学習された中間層にて演算し、尿量データを前記出力層から出力するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。 In order to solve the problem, the learned program according to the present invention is an input layer and urine volume in which ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject and position information of the subject are input. Parameters are learned using the output layer that outputs data, the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject, the position information of the subject, and multiple teacher data that outputs urine volume data. The bladder ultrasonic reception data acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject and the position information of the subject are acquired, and the acquired ultrasonic reception data and the acquired are obtained. It is characterized in that the position information of the subject is input to the input layer, the calculation is performed in the intermediate layer in which the parameters are learned, and the computer functions so that the urine volume data is output from the output layer.

本発明によれば、超音波受信データから膀胱壁を検出する工程を経ることなく尿量を測定する学習モデルを生成できる。また、本発明によれば、超音波受信データから膀胱壁を検出する工程を経ることなく尿量データを出力する尿量測定手段を有する超音波尿量測定装置が実現できる。また、本発明によれば、超音波受信データから膀胱壁を検出する工程を経ることなく尿量データを出力する学習済みプログラムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to generate a learning model for measuring urine volume without going through the step of detecting the bladder wall from the ultrasonic received data. Further, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic urine volume measuring device having a urine volume measuring means for outputting urine volume data without going through a step of detecting a bladder wall from ultrasonic wave reception data. Further, according to the present invention, it is possible to realize a learned program that outputs urine volume data without going through the step of detecting the bladder wall from the ultrasonic reception data.

本発明によれば、超音波受信データだけでなく、測定が行われた場所を示す位置情報も入力として尿量データを出力する学習モデルを生成できる。また、本発明によれば、超音波受信データだけでなく、測定が行われた場所を示す位置情報も利用して尿量データを出力する尿量測定手段を有する超音波尿量測定装置が実現できる。また、本発明によれば、超音波受信データだけでなく、測定が行われた場所を示す位置情報も入力として尿量データを出力する学習済みプログラムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to generate a learning model that outputs urine volume data by inputting not only ultrasonic reception data but also position information indicating a place where measurement is performed. Further, according to the present invention, an ultrasonic urine volume measuring device having a urine volume measuring means for outputting urine volume data by using not only ultrasonic reception data but also position information indicating a place where measurement is performed is realized. can. Further, according to the present invention, it is possible to realize a learned program that outputs urine volume data by inputting not only ultrasonic reception data but also position information indicating a place where measurement is performed.

本発明に係る第一の学習モデルの構成及び生成方法のフローチャートである。It is a flowchart of the structure and the generation method of the 1st learning model which concerns on this invention. 超音波受信データの説明図。Explanatory drawing of ultrasonic wave reception data. 実施の一形態に係る超音波尿量測定装置の説明図。Explanatory drawing of the ultrasonic urine volume measuring apparatus which concerns on one Embodiment. 本発明に係る第一の学習モデルの構成の一例を示す。An example of the configuration of the first learning model according to the present invention is shown. 本発明に係る第一の学習済みプログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the first learned program which concerns on this invention. 本発明に係る第二の学習モデルの構成及び生成方法のフローチャートである。It is a flowchart of the structure of the 2nd learning model which concerns on this invention, and the generation method. 実施の一形態に係る超音波尿量測定装置の説明図。Explanatory drawing of the ultrasonic urine volume measuring apparatus which concerns on one Embodiment. 本発明に係る第二の学習モデルの構成の一例を示す。An example of the configuration of the second learning model according to the present invention is shown. 本発明に係る第二の学習済みプログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the 2nd learned program which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、実施形態は図で示された構成および手段に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment is not limited to the configuration and means shown in the figure.

<実施例1>
図1は本発明に係る第一の学習モデル生成方法によって生成された学習モデルの構成(a)と、学習モデル生成方法のフローチャート(b)である。
学習モデル10は図1(a)に示すように超音波受信データ11を入力として尿量データ12を出力する構成である。
超音波受信データ11は、尿量測定のために被検体の膀胱に向けて送受信された超音波データで、複数の超音波振動子により送受信された受信信号のデータで構成されている。
<Example 1>
FIG. 1 is a configuration (a) of a learning model generated by the first learning model generation method according to the present invention, and a flowchart (b) of the learning model generation method.
As shown in FIG. 1A, the learning model 10 has a configuration in which the ultrasonic wave reception data 11 is input and the urine volume data 12 is output.
The ultrasonic reception data 11 is ultrasonic data transmitted and received toward the bladder of the subject for measuring urine volume, and is composed of data of reception signals transmitted and received by a plurality of ultrasonic vibrators.

超音波受信データ11は、一次元配列、または二次元配列された振動子によって超音波送受信を行い取得した複数の受信データであり、膀胱の複数個所から得られた複数の受信データで構成される。
例えば、一次元に配列された超音波振動子によって膀胱の縦軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良いし、膀胱の横軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良い。また2次元配列された超音波振動子によって送受信した2か所以上の2以上の受信データであっても良い。
また、超音波受信データ11は、膀胱からの受信信号が含まれない受信データが含まれていても良い。
The ultrasonic reception data 11 is a plurality of reception data acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves by a one-dimensional array or a two-dimensional array of oscillators, and is composed of a plurality of reception data obtained from a plurality of locations in the bladder. ..
For example, it may be two or more received data transmitted / received at two or more locations along the vertical axis of the bladder by an ultrasonic transducer arranged in one dimension, or transmitted / received at two or more locations along the horizontal axis of the bladder. It may be two or more received data. Further, it may be two or more received data at two or more places transmitted / received by the two-dimensionally arranged ultrasonic vibrator.
Further, the ultrasonic wave reception data 11 may include reception data that does not include a reception signal from the bladder.

尿量データ12は学習モデル10から出力される膀胱内の尿量を示すデータであり、超音波受信データ11と関連付けられたデータである。
尿量データ12は、容量、体積、重さ、被検体の体重比、増加量、減少量、変化量、変化率、多量、少量、適量、増加中、減少中、変化の有無、など表現形式を問わず、これらの情報のうちいずれか一つを含んでいれば良く、時系列データであっても、複数のデータでも、これらを組み合わせたものでも良く、膀胱の尿量と関連したデータであれば良い。
The urine volume data 12 is data indicating the urine volume in the bladder output from the learning model 10, and is data associated with the ultrasonic reception data 11.
The urine volume data 12 is expressed in terms of volume, volume, weight, body weight ratio of subject, increase amount, decrease amount, change amount, change rate, large amount, small amount, appropriate amount, increasing, decreasing, presence / absence of change, etc. Regardless of, it is sufficient to include any one of these information, and it may be time-series data, multiple data, or a combination of these, and is data related to bladder urine volume. All you need is.

学習モデル10は、入力層と中間層と出力層から構成されるニューラルネットワークであり、複数の中間層を備えていても良い。またこの構成に限定されるものではなく、コンボリューショナルニューラルネットワーク、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン等のAIであっても良く、またこれらを組み合わせたものでも良い。図3は学習モデル10の構成の一例である。 The learning model 10 is a neural network composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and may include a plurality of intermediate layers. Further, the present invention is not limited to this configuration, and AI may be an AI such as a convolutional neural network, clustering, decision tree, random forest, support vector machine, or a combination thereof. FIG. 3 is an example of the configuration of the learning model 10.

図1(b)は本発明に係る学習モデル生成方法のステップを示すフローチャートである。
ステップS100は、教師データとして複数の超音波受信データと尿量データを取得する工程である。
ステップS200はステップS100で取得した教師データに基づいて、超音波受信データを入力して尿量データを出力とする機械学習を行う機械学習工程である。機械学習はディープラーニング、強化学習、深層強化学習等のAI技術により行われる。ただし、これらに限られるものではなく、またこれらの技術を組み合わせても良い。
機械学習はコンピュータやCPU,GPU、FPGAなどで構成される演算手段や情報処理装置などにより実行される。
FIG. 1B is a flowchart showing the steps of the learning model generation method according to the present invention.
Step S100 is a step of acquiring a plurality of ultrasonic wave reception data and urine volume data as teacher data.
Step S200 is a machine learning step of performing machine learning by inputting ultrasonic reception data and outputting urine volume data based on the teacher data acquired in step S100. Machine learning is performed by AI technology such as deep learning, reinforcement learning, and deep reinforcement learning. However, the technique is not limited to these, and these techniques may be combined.
Machine learning is executed by an arithmetic means or an information processing device composed of a computer, a CPU, a GPU, an FPGA, or the like.

次に本実施例に係る学習モデルの尿量測定方法について図2を用いて説明する。尚、図2で例示した超音波受信データはRF信号波形であるが、全波整流、対数圧縮増幅、位相データ、ベースバンド信号、包絡線処理された信号等、いずれの形式でも良く、また複数種類の波形で構成されていても良い。
図2(a1)及び(b1)は膀胱に向けて送受信された超音波受信データの例である。この超音波受信データ波形の縦軸は受信信号の強度を表し、横軸は超音波の送信時刻を基準とした経過時間であり、体表からの距離を表す。図2(a2)及び(b2)は被検体の体内の組織を模式的に表した図であり、超音波が送受信される経路の断面模式図である。図2(a1)、(b1)、(a2)及び(b2)において、記号Sは通常超音波振動子が当接する体表位置を示す(体表S、と記す)。記号Aは概球体状の膀胱の体表面に近い部分の膀胱前壁を表す(前壁A、と記す)。また記号Pは概球体状の膀胱の体表面から遠い部分の膀胱後壁を表す(後壁P、と記す)。記号Bは被検体の背中側を示す(背中B、と記す)。
Next, the method of measuring the urine volume of the learning model according to this embodiment will be described with reference to FIG. Although the ultrasonic reception data exemplified in FIG. 2 is an RF signal waveform, it may be in any format such as full-wave rectification, logarithmic compression amplification, phase data, baseband signal, and envelope-processed signal, and may be plural. It may be composed of various types of waveforms.
2 (a1) and 2 (b1) are examples of ultrasonic wave reception data transmitted and received toward the bladder. The vertical axis of the ultrasonic wave reception data waveform represents the intensity of the received signal, and the horizontal axis represents the elapsed time based on the ultrasonic wave transmission time, and represents the distance from the body surface. 2 (a2) and 2 (b2) are diagrams schematically showing the tissues in the body of the subject, and are schematic cross-sectional views of the path through which ultrasonic waves are transmitted and received. In FIGS. 2 (a1), (b1), (a2) and (b2), the symbol S usually indicates the position of the body surface with which the ultrasonic vibrator abuts (referred to as body surface S). The symbol A represents the anterior wall of the bladder near the body surface of the approximately spherical bladder (denoted as anterior wall A). Further, the symbol P represents the posterior wall of the bladder in a portion far from the body surface of the approximately spherical bladder (denoted as posterior wall P). The symbol B indicates the back side of the subject (denoted as back B).

図2(a2)及び(b2)において、体表S-前壁A間は体表から膀胱前壁までの体組織を表す。前壁A-後壁P間は膀胱内部であり、すなわち尿を表す。後壁P-背中B間は膀胱後壁から背中までの体組織を表す。 In FIGS. 2 (a2) and 2 (b2), the section between the body surface S and the anterior wall A represents the body tissue from the body surface to the anterior wall of the bladder. The area between the anterior wall A and the posterior wall P is inside the bladder, that is, represents urine. The area between the posterior wall P and the back B represents the body tissue from the posterior wall of the bladder to the back.

図2(a1)及び(b1)において、体表S-前壁A間は体表から膀胱前壁までの受信信号である。体表から皮膚、脂肪、筋肉等と音響インピーダンスの異なる組織を通り、また超音波送信直後の減衰の少ない領域であるため振幅の大きな超音波受信データとなっている。前壁Aの部分の超音波受信データは膀胱壁と尿との音響インピーダンスの差が大きいため、大きな反射波となっている。前壁A-後壁P間は尿からの受信信号であるが、尿からの反射は少ないため振幅の小さい又は変化の小さい超音波受信データとなっている。後壁Pの部分の超音波受信データは、尿と膀胱壁との音響インピーダンスの差が大きいため、大きな反射波となっている。 In FIGS. 2 (a1) and 2 (b1), the area between the body surface S and the anterior wall A is a received signal from the body surface to the anterior wall of the bladder. It passes through tissues with different acoustic impedances from the body surface to the skin, fat, muscles, etc., and because it is a region with little attenuation immediately after ultrasonic transmission, it is ultrasonic reception data with a large amplitude. The ultrasonic wave reception data of the portion of the anterior wall A is a large reflected wave because the difference in acoustic impedance between the bladder wall and urine is large. The signal received from the urine is between the anterior wall A and the posterior wall P, but since the reflection from the urine is small, the ultrasonic wave reception data has a small amplitude or a small change. The ultrasonic wave reception data of the portion of the posterior wall P is a large reflected wave because the difference in acoustic impedance between the urine and the bladder wall is large.

ここで図2(a1)の超音波受信データを見てみる。この超音波受信データから前壁Aと後壁Pの抽出は容易に行えることが分かる。例えば閾値処理により小振幅の信号を除去した後に振幅の大きな部分A及びPを抽出する等の手法が考えられる。また、振幅の変化量の大きな部分に注目して前壁A及び後壁Pを抽出する等の手法が考えられる。また、受信信号の包絡線を求め、その包絡線の下降点および上昇点から前壁A及び後壁Pを抽出する等の手法が考えられる。 Now, let's look at the ultrasonic reception data of FIG. 2 (a1). It can be seen from this ultrasonic reception data that the front wall A and the rear wall P can be easily extracted. For example, a method such as extracting a signal having a small amplitude by threshold processing and then extracting portions A and P having a large amplitude can be considered. Further, a method of extracting the front wall A and the rear wall P by paying attention to the portion where the amount of change in the amplitude is large can be considered. Further, a method of finding the envelope of the received signal and extracting the front wall A and the rear wall P from the descending point and the ascending point of the envelope can be considered.

以上の様な手法により前壁A及び後壁Pを抽出した後、前壁A-後壁P間の距離を膀胱の概直径と推定して膀胱の体積を計算したり、または前壁A-後壁P間の距離または体表Sからのそれぞれの距離と信号振幅から推定式で尿量を求めることができる。従来の超音波尿量測定装置はこのような手法により尿量を測定している。 After extracting the anterior wall A and the posterior wall P by the above method, the distance between the anterior wall A and the posterior wall P is estimated as the approximate diameter of the bladder to calculate the volume of the bladder, or the anterior wall A- The urine volume can be obtained by an estimation formula from the distance between the posterior walls P or the respective distances from the body surface S and the signal amplitude. The conventional ultrasonic urine volume measuring device measures the urine volume by such a method.

ここで同様に図2(b1)の受信データを見る。この超音波受信データでは前壁Aと後壁Pの振幅が比較的小さく、前記の手法で前壁Aまたは後壁Pの抽出は困難であることが分かる。これは、超音波振動子と被検体の当接が十分でなかったり、被検体の体質によって受信信号が弱かったり、尿からの反射波が大きいために相対的に膀胱壁の反射波が小さくなってしまったり、等の様々な要因により起こりえるものである。図2(b1)場合、前壁Aと後壁Bが抽出されず、従来の超音波尿量測定装置では尿量の測定は行えない。 Here, the received data of FIG. 2 (b1) is similarly viewed. In this ultrasonic reception data, the amplitudes of the front wall A and the rear wall P are relatively small, and it can be seen that it is difficult to extract the front wall A or the rear wall P by the above method. This is because the contact between the ultrasonic transducer and the subject is not sufficient, the received signal is weak depending on the constitution of the subject, and the reflected wave from urine is large, so the reflected wave on the bladder wall becomes relatively small. It can occur due to various factors such as urination. In the case of FIG. 2 (b1), the anterior wall A and the posterior wall B are not extracted, and the conventional ultrasonic urine volume measuring device cannot measure the urine volume.

本発明に係る学習モデルは、図2(a1)や(b1)を一例とする受信データを入力として尿量データを出力するAIである。本発明に係る学習モデルは超音波受信データ波形の特徴、複数個所からの超音波受信データの組み合わせの特徴等から尿量データを出力するよう、機械学習されたものであり、尿量データの演算過程において膀胱壁の検出工程を含まないことを特徴とする。よって図2(b1)の様な超音波受信データであっても尿量データを出力することができる。 The learning model according to the present invention is an AI that outputs urine volume data by inputting received data using FIGS. 2 (a1) and 2 (b1) as an example. The learning model according to the present invention is machine-learned to output urine volume data from the characteristics of the ultrasonic reception data waveform, the characteristics of the combination of ultrasonic reception data from a plurality of locations, and the like, and the calculation of the urine volume data. The process is characterized by not including the bladder wall detection step. Therefore, even the ultrasonic wave reception data as shown in FIG. 2 (b1) can output the urine volume data.

以上説明した本発明に係る学習モデルの尿量測定方法は、以下に説明するその他の実施例に係る学習モデルについても同様である。 The method for measuring the urine volume of the learning model according to the present invention described above is the same for the learning model according to the other examples described below.

<実施例2>
図3は本発明に係る超音波尿量測定装置の実施例である。本実施例における超音波受信データ、尿量データの例を説明する。
<Example 2>
FIG. 3 is an example of the ultrasonic urine volume measuring device according to the present invention. Examples of ultrasonic wave reception data and urine volume data in this embodiment will be described.

超音波尿量測定装置2は、被検体の膀胱に超音波を送信し、膀胱または他の体組織から反射してきた超音波を受信し、その超音波受信データから膀胱内の尿量を計測、推定、予測する装置である。 The ultrasonic urine volume measuring device 2 transmits ultrasonic waves to the bladder of the subject, receives ultrasonic waves reflected from the bladder or other body tissues, and measures the urine volume in the bladder from the ultrasonic reception data. It is a device for estimating and predicting.

超音波データ生成手段100は、被検体へ超音波を送信する超音波送信手段と、被検体からの反射超音波を受信して電気信号に変換して信号処理を行う超音波受信手段と、受信手段で受信した超音波受信信号のAD変換等を行うデータ生成手段などからなり、超音波受信データ11を出力する。さらに超音波データ生成手段を制御する操作スイッチや、操作スイッチからの信号を送受信手段に設定したり、装置全体の動作を制御する制御手段を有する。 The ultrasonic data generation means 100 includes an ultrasonic transmission means for transmitting ultrasonic waves to a subject, and an ultrasonic receiving means for receiving reflected ultrasonic waves from the subject and converting them into electrical signals for signal processing. It comprises data generation means for AD conversion and the like of the ultrasonic reception signal received by the means, and outputs the ultrasonic reception data 11. Further, it has an operation switch for controlling the ultrasonic data generation means, a control means for setting a signal from the operation switch to the transmission / reception means, and a control means for controlling the operation of the entire device.

超音波の送受信は、一次元配列、または二次元配列された超音波振動子によって行われる。
超音波受信データ11は、一次元配列、または二次元配列された超音波振動子によって超音波送受信を行った複数の受信データであり、膀胱の複数個所から得られた複数の受信データで構成される。
例えば、膀胱の縦軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良いし、膀胱の横軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良いし、2次元的に送受信した2か所以上の2以上の受信データであっても良い。また、超音波受信データは膀胱以外への送受信による受信データが含まれていても良い。
Transmission and reception of ultrasonic waves is performed by a one-dimensional array or a two-dimensional array of ultrasonic transducers.
The ultrasonic reception data 11 is a plurality of reception data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves by a one-dimensional array or a two-dimensional array ultrasonic transducer, and is composed of a plurality of reception data obtained from a plurality of locations in the bladder. To.
For example, it may be two or more received data transmitted / received at two or more locations along the vertical axis of the bladder, or may be two or more received data transmitted / received at two or more locations along the horizontal axis of the bladder. However, it may be two or more received data in two or more places transmitted and received two-dimensionally. Further, the ultrasonic wave reception data may include reception data by transmission / reception to other than the bladder.

超音波受信データ11はAモードデータ、全波整流処理されたデータ、非線形圧縮されたデータ、フィルタ処理されたデータ、周波数スペクトラムデータなど形式は限定されず、また少なくとも一種類以上のデータであれば良い。また、同一個所へ複数回送受信を行った受信データで構成されていても良い。
また超音波受信データ11には膀胱のどの位置の送受信データであるか等の超音波送受信を行った超音波振動子の配列情報が含まれていても良い。
The format of the ultrasonic reception data 11 is not limited, such as A-mode data, full-wave rectified data, non-linear compressed data, filtered data, frequency spectrum data, and the like, as long as it is at least one type of data. good. Further, it may be composed of received data that has been transmitted / received to the same location a plurality of times.
Further, the ultrasonic wave reception data 11 may include array information of the ultrasonic vibrator that has performed ultrasonic wave transmission / reception, such as which position of the bladder the transmission / reception data is.

以上説明した超音波受信データ11は尿量データ生成手段101に入力される。尿量データ生成手段101は、実施例1で説明した学習モデル生成方法により学習された学習モデル10により尿量データ12を出力する処理を行う、コンピュータプログラム実行手段である。
尿量データ生成手段101は超音波尿量測定装置に組み込まれた図示しないCPU、GPU、FPGA等の演算手段で実行されても良い。また、超音波尿量測定装置と接続されたコンピュータまたはネットワークで接続された別のコンピュータで実行されても良い。
The ultrasonic wave reception data 11 described above is input to the urine volume data generation means 101. The urine volume data generation means 101 is a computer program execution means that performs a process of outputting urine volume data 12 by the learning model 10 learned by the learning model generation method described in the first embodiment.
The urine volume data generation means 101 may be executed by a calculation means such as a CPU, GPU, FPGA (not shown) incorporated in the ultrasonic urine volume measuring device. It may also be performed on a computer connected to the ultrasonic urine output measuring device or another computer connected by a network.

尿量データ12は、尿の容量、体積、重さ、被検体の体重比、増加量、減少量、変化量、変化率、多量、少量、適量、増加中、減少中、変化無し、測定不能、など表現形式を問わず、これらの情報のうちいずれか一つを含んでいれば良く、時系列データであっても、複数種類のデータでも、これらを組み合わせたものでも良く、膀胱の尿量と関連したデータであれば良い。 The urine volume data 12 includes urine volume, volume, weight, subject weight ratio, increase amount, decrease amount, change amount, change rate, large amount, small amount, appropriate amount, increasing, decreasing, no change, and unmeasurable. Regardless of the expression format, it is sufficient to include any one of these information, and it may be time-series data, multiple types of data, or a combination of these, and the amount of urine in the bladder. Any data related to

尿量データ12は、超音波尿量測定装置を構成するディスプレイ等の表示装置に文字、図形、画像、音声、またはこれらの組み合わせで表示されても良いし、図示しないデータ保存手段に保存されても良いし、図示しないネットワーク上のコンピュータ、サーバー、他の超音波尿量測定装置や医用装置などに転送されても良い。 The urine volume data 12 may be displayed as characters, figures, images, sounds, or a combination thereof on a display device such as a display constituting the ultrasonic urine volume measuring device, or may be stored in a data storage means (not shown). Alternatively, the data may be transferred to a computer, server, other ultrasonic urine metering device, medical device, etc. on a network (not shown).

<実施例3>
図5は本発明の一つの実施形態である第一の学習済みプログラム150のフローチャートである。学習済みプログラム150は、コンピュータやCPU、GPUで実行されるプログラムであっても良いし、FPGA等のハードウェア演算素子で実行させるための配置情報であっても良い。形態は特に限定されないが演算装置や情報処理装置を機能させるためのデータであれば良い。
<Example 3>
FIG. 5 is a flowchart of the first learned program 150, which is one embodiment of the present invention. The learned program 150 may be a program executed by a computer, a CPU, or a GPU, or may be arrangement information to be executed by a hardware arithmetic element such as an FPGA. The form is not particularly limited, but any data may be used as long as it is data for operating an arithmetic unit or an information processing unit.

学習済みプログラム150は入力層と中間層と出力層から構成される。構成はこれに限定されないが、例えば複数の中間層を備えるニューラルネットワークであっても良いし、コンボリューショナルニューラルネットワーク、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン等のAIであっても良く、またこれらを組み合わせたものでも良い。 The trained program 150 is composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. The configuration is not limited to this, but may be, for example, a neural network having a plurality of intermediate layers, or an AI such as a convolutional neural network, clustering, decision tree, random forest, or support vector machine. Further, a combination of these may be used.

入力層には超音波受信データが入力され、出力層は尿量データを出力する。
中間層は、複数の超音波受信データと尿量データからなる教師データにより、機械学習によってパラメータが最適化されている。
Ultrasound reception data is input to the input layer, and the output layer outputs urine volume data.
The parameters of the intermediate layer are optimized by machine learning by teacher data consisting of a plurality of ultrasonic reception data and urine volume data.

機械学習はディープラーニング、強化学習、深層強化学習等のAI技術により行われる。ただし、これらの技術に限られるものではなく、複数の技術を組み合わせても良い。機械学習はコンピュータやCPU,GPU、FPGAなどで構成される演算手段や情報処理装置などにより実行されていれば良く、特に手段は限定されない。 Machine learning is performed by AI technology such as deep learning, reinforcement learning, and deep reinforcement learning. However, the technique is not limited to these techniques, and a plurality of techniques may be combined. Machine learning may be executed by an arithmetic means or an information processing device composed of a computer, a CPU, a GPU, an FPGA, or the like, and the means are not particularly limited.

学習済みモデル150は、データの取得ステップS400で超音波受信データを取得する。
取得した超音波受信データはステップS410で学習済みモデル150の入力層に入力される。
入力された超音波受信データはステップS420で演算され、演算結果がステップS430で出力される。演算結果はステップS440で尿量データとして図示しない出力手段に出力される。
The trained model 150 acquires ultrasonic wave reception data in the data acquisition step S400.
The acquired ultrasonic wave reception data is input to the input layer of the trained model 150 in step S410.
The input ultrasonic wave reception data is calculated in step S420, and the calculation result is output in step S430. The calculation result is output to an output means (not shown) as urine volume data in step S440.

以上で説明した第一の学習モデルに係る、実施例1の学習モデル生成方法、実施例2の超音波尿量測定装置、実施例3の学習済みモデルによれば、この発明は、膀胱壁の検出が困難な超音波受信データからでも尿量データを得ることができる。 According to the learning model generation method of Example 1, the ultrasonic urine volume measuring device of Example 2, and the trained model of Example 3 according to the first learning model described above, the present invention relates to the bladder wall. Urinary volume data can be obtained even from ultrasonic reception data that is difficult to detect.

<実施例4>
図6は本発明に係る第二の学習モデル生成方法によって生成された学習モデルの構成(a)と、学習モデル生成方法のフローチャート(b)である。
学習モデル510は図6(a)に示すように超音波受信データ511と位置情報512を入力として尿量データ514を出力する構成である。
<Example 4>
FIG. 6 is a configuration (a) of a learning model generated by the second learning model generation method according to the present invention, and a flowchart (b) of the learning model generation method.
As shown in FIG. 6A, the learning model 510 has a configuration in which ultrasonic wave reception data 511 and position information 512 are input and urine volume data 514 is output.

超音波受信データ511は、尿量測定のために被検体の膀胱に向けて送受信された超音波データで、複数の超音波振動子からのデータで構成されている。 The ultrasonic reception data 511 is ultrasonic data transmitted and received toward the bladder of the subject for measuring urine volume, and is composed of data from a plurality of ultrasonic transducers.

位置情報512は、尿量測定が行われた場所を示す位置情報である。ただし、位置情報は、移動軌跡情報などの過去の被検体の位置情報であっても良い。 The position information 512 is position information indicating the place where the urine volume measurement was performed. However, the position information may be the position information of the past subject such as the movement locus information.

尿量データ514は学習モデル510から出力される膀胱内の尿量を示すデータであり、超音波受信データ511と関連付けられたデータである。
尿量データ514は、容量、体積、重さ、被検体の体重比、増加量、減少量、変化量、変化率、多量、少量、適量、増加中、減少中、変化の有無、など表現形式を問わず、これらの情報のうちいずれか一つを含んでいれば良く、時系列データであっても、複数のデータでも、これらを組み合わせたものでも良く、膀胱の尿量と関連したデータであれば良い。
The urine volume data 514 is data indicating the urine volume in the bladder output from the learning model 510, and is data associated with the ultrasonic reception data 511.
The urine volume data 514 is expressed in terms of volume, volume, weight, body weight ratio of subject, increase amount, decrease amount, change amount, change rate, large amount, small amount, appropriate amount, increasing, decreasing, presence / absence of change, etc. Regardless of, it is sufficient to include any one of these information, and it may be time-series data, multiple data, or a combination of these, and is data related to bladder urine volume. All you need is.

学習モデル510は、入力層と中間層と出力層から構成されるニューラルネットワークであり、複数の中間層を備えていても良い。またこの構成に限定されるものではなく、コンボリューショナルニューラルネットワーク、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン等のAIであっても良く、またこれらを組み合わせたものでも良い。図8は学習モデル510の構成の一例である。 The learning model 510 is a neural network composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and may include a plurality of intermediate layers. Further, the present invention is not limited to this configuration, and AI may be an AI such as a convolutional neural network, clustering, decision tree, random forest, support vector machine, or a combination thereof. FIG. 8 is an example of the configuration of the learning model 510.

図6(b)は本発明に係る学習モデル生成方法のステップを示すフローチャートである。
ステップS610は、教師データとして複数の超音波受信データと位置情報と尿量データを取得する工程である。
ステップS620はステップS610で取得した教師データに基づいて、超音波受信データと位置情報を入力して尿量データを出力とする機械学習を行う機械学習工程である。機械学習はディープラーニング、強化学習、深層強化学習等のAI技術により行われる。ただし、これらに限られるものではなく、またこれらの技術を組み合わせても良い。
機械学習はコンピュータやCPU,GPU、FPGAなどで構成される演算手段や情報処理装置などにより実行される。
FIG. 6B is a flowchart showing the steps of the learning model generation method according to the present invention.
Step S610 is a step of acquiring a plurality of ultrasonic wave reception data, position information, and urine volume data as teacher data.
Step S620 is a machine learning step of performing machine learning by inputting ultrasonic reception data and position information and outputting urine volume data based on the teacher data acquired in step S610. Machine learning is performed by AI technology such as deep learning, reinforcement learning, and deep reinforcement learning. However, the technique is not limited to these, and these techniques may be combined.
Machine learning is executed by an arithmetic means or an information processing device composed of a computer, a CPU, a GPU, an FPGA, or the like.

尚、第二の学習モデルにおいても、第一の学習モデルと同様に超音波受信データから尿量データを出力する演算過程において、膀胱壁の検出工程を含まない解析手法によって尿量データを出力するものである。 In the second learning model as well, in the calculation process of outputting the urine volume data from the ultrasonic wave reception data as in the first learning model, the urine volume data is output by an analysis method that does not include the bladder wall detection step. It is a thing.

<実施例5>
図7は本発明に係る超音波尿量測定装置の実施例である。本実施例における超音波受信データ、位置情報、尿量データの例を説明する。
<Example 5>
FIG. 7 is an example of the ultrasonic urine volume measuring device according to the present invention. Examples of ultrasonic wave reception data, position information, and urine volume data in this embodiment will be described.

超音波尿量測定装置5は、被検体の膀胱に超音波を送信し、膀胱または他の体組織から反射してきた超音波を受信し、その超音波受信データから膀胱内の尿量を計測、推定、予測する装置である。 The ultrasonic urine volume measuring device 5 transmits ultrasonic waves to the bladder of the subject, receives ultrasonic waves reflected from the bladder or other body tissues, and measures the urine volume in the bladder from the ultrasonic reception data. It is a device for estimating and predicting.

超音波データ生成手段100は、被検体へ超音波を送信する超音波送信手段と、被検体からの反射超音波を受信して電気信号に変換して信号処理を行う超音波受信手段と、超音波受信手段で受信した超音波受信信号のAD変換等を行うデータ生成手段などからなり、超音波受信データ511を出力する。さらに超音波データ生成手段を制御する操作スイッチや、操作スイッチからの信号を送受信手段に設定したり、装置全体の動作を制御する制御手段を有する。 The ultrasonic data generation means 100 includes an ultrasonic transmission means for transmitting ultrasonic waves to a subject, an ultrasonic receiving means for receiving reflected ultrasonic waves from the subject and converting them into electrical signals for signal processing, and an ultrasonic wave receiving means. It comprises a data generation means that performs AD conversion and the like of the ultrasonic wave reception signal received by the sound wave receiving means, and outputs the ultrasonic wave reception data 511. Further, it has an operation switch for controlling the ultrasonic data generation means, a control means for setting a signal from the operation switch to the transmission / reception means, and a control means for controlling the operation of the entire device.

超音波の送受信は、一次元配列、または二次元配列された超音波振動子によって行われる。
受信データ511は、一次元配列、または二次元配列された超音波振動子によって超音波送受信を行った複数の受信データであり、膀胱の複数個所から得られた複数の受信データで構成される。
例えば、膀胱の縦軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良いし、膀胱の横軸に沿って2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良いし、2次元的に2か所以上送受信した2以上の受信データであっても良い。また、超音波受信データ511は膀胱以外への送受信による受信データが含まれていても良い。
Transmission and reception of ultrasonic waves is performed by a one-dimensional array or a two-dimensional array of ultrasonic transducers.
The received data 511 is a plurality of received data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves by a one-dimensional array or a two-dimensional array of ultrasonic transducers, and is composed of a plurality of received data obtained from a plurality of locations in the bladder.
For example, it may be two or more received data transmitted / received at two or more locations along the vertical axis of the bladder, or may be two or more received data transmitted / received at two or more locations along the horizontal axis of the bladder. However, it may be two or more received data transmitted and received in two or more places two-dimensionally. Further, the ultrasonic wave reception data 511 may include received data by transmission / reception to other than the bladder.

超音波受信データ511はAモードデータ、全波整流処理されたデータ、非線形圧縮されたデータ、フィルタ処理されたデータ、周波数スペクトラムデータなど形式は限定されず、また少なくとも一種類以上のデータであれば良い。また、同一個所へ送受信を行った受信データで構成されていても良い。
また超音波受信データ511には膀胱のどの位置の送受信データであるか等の超音波送受信を行った超音波素子の配列情報が含まれていても良い。
The format of the ultrasonic reception data 511 is not limited, such as A-mode data, full-wave rectified data, non-linear compressed data, filtered data, and frequency spectrum data, as long as it is at least one type of data. good. Further, it may be composed of received data transmitted / received to the same location.
Further, the ultrasonic reception data 511 may include arrangement information of the ultrasonic element that has performed ultrasonic transmission / reception, such as which position of the bladder the transmission / reception data is.

位置情報512は、尿量測定が行われた場所を示す位置情報である。例えば医療施設の所在地、医療施設内での検査室、病室、ICU、一般外来、救急外来などの検査場所を特定する位置情報などである。
また、在宅医療や遠隔医療などでは被検体の居所、または居所内での寝室、居間、トイレなどの場所を特定する位置情報である場合もあるし、さらに屋内に限られず野外における位置情報であっても良い。
The position information 512 is position information indicating the place where the urine volume measurement was performed. For example, it is location information that specifies the location of a medical facility, an examination room in the medical facility, a hospital room, an ICU, a general outpatient department, an emergency outpatient department, or the like.
In addition, in home medical care and telemedicine, the location information may specify the location of the subject or the location of the bedroom, living room, toilet, etc. in the residence, and it may be location information not only indoors but also outdoors. May be.

位置情報512の取得は、超音波尿量測定装置に組み込まれた位置情報検出手段513に構成されたGPSや、超音波尿量測定装置が接続されたネットワーク接続情報、手動で入力された情報、尿量測定を行った者の位置情報等から取得しても良い。
また、超音波尿量測定装置がスマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピューターなどの携帯型情報端末との組み合わせて構成される場合、この携帯型情報端末が備えるGPSから取得しても良い。
ただし、これらに限定されるものではなく、携帯型情報端末のネットワーク接続情報、携帯型情報端末に手動で入力された情報、携帯型情報端末を携帯していた検査者の位置情報等から取得しても良く、また携帯型情報端末の移動軌跡から特定した位置情報でも良い。
The acquisition of the position information 512 includes GPS configured in the position information detecting means 513 incorporated in the ultrasonic urine volume measuring device, network connection information to which the ultrasonic urine volume measuring device is connected, and manually input information. It may be obtained from the position information of the person who measured the urine volume.
Further, when the ultrasonic urine volume measuring device is configured in combination with a portable information terminal such as a smartphone, a tablet terminal, or a personal computer, it may be acquired from the GPS included in the portable information terminal.
However, it is not limited to these, and it is acquired from the network connection information of the portable information terminal, the information manually input to the portable information terminal, the position information of the inspector who carried the portable information terminal, etc. It may be the position information specified from the movement locus of the portable information terminal.

以上説明した超音波受信データ511、位置情報512は尿量データ生成手段501に入力される。尿量データ生成手段501は、実施例4で説明した学習モデル生成方法により学習された学習モデル510により尿量データ514を出力する処理を行う、コンピュータプログラム実行手段である。
尿量データ生成手段501は超音波尿量測定装置に組み込まれた図示しないCPU、GPU、FPGA等の演算手段で実行されても良い。また、超音波尿量測定装置と接続されたコンピュータまたはネットワークで接続された別のコンピュータで実行されても良い。
The ultrasonic wave reception data 511 and the position information 512 described above are input to the urine volume data generation means 501. The urine volume data generation means 501 is a computer program execution means that performs a process of outputting urine volume data 514 by the learning model 510 learned by the learning model generation method described in the fourth embodiment.
The urine volume data generation means 501 may be executed by a calculation means such as a CPU, GPU, FPGA (not shown) incorporated in the ultrasonic urine volume measuring device. It may also be performed on a computer connected to the ultrasonic urine output measuring device or another computer connected by a network.

尿量データ514は、尿の容量、体積、重さ、被検体の体重比、増加量、減少量、変化量、変化率、多量、少量、適量、増加中、減少中、変化無しなど表現形式を問わず、これらの情報のうちいずれか一つを含んでいれば良く、時系列データであっても、複数種類のデータでも、これらを組み合わせたものでも良く、膀胱の尿量と関連したデータであれば良い。 The urine volume data 514 is expressed in terms of urine volume, volume, weight, subject weight ratio, increase amount, decrease amount, change amount, change rate, large amount, small amount, appropriate amount, increasing, decreasing, no change, etc. Regardless of, it is sufficient to include any one of these information, and it may be time-series data, multiple types of data, or a combination of these, and data related to bladder urine volume. If it is good.

尿量データ514は、超音波尿量測定装置を構成するディスプレイ等の表示装置に文字、図形、画像、音声、またはこれらの組み合わせで表示されても良いし、図示しないデータ保存手段に保存されても良いし、図示しないネットワーク上のコンピュータ、サーバー、他の医用装置などに転送されても良い。 The urine volume data 514 may be displayed as characters, figures, images, sounds, or a combination thereof on a display device such as a display constituting the ultrasonic urine volume measuring device, or may be stored in a data storage means (not shown). It may be transferred to a computer, server, other medical device, etc. on a network (not shown).

<実施例6>
図9は本発明の一つの実施形態である第二の学習済みプログラム515のフローチャートである。学習済みプログラム515は、コンピュータやCPU、GPUで実行されるプログラムであっても良いし、FPGA等のハードウェア演算素子で実行させるための配置情報であっても良い。形態は特に限定されないが演算装置や情報処理装置を機能させるためのデータであれば良い。
<Example 6>
FIG. 9 is a flowchart of the second learned program 515, which is one embodiment of the present invention. The learned program 515 may be a program executed by a computer, a CPU, or a GPU, or may be arrangement information to be executed by a hardware arithmetic element such as an FPGA. The form is not particularly limited, but any data may be used as long as it is data for operating an arithmetic unit or an information processing unit.

学習済みプログラム515は入力層と中間層と出力層から構成される。構成はこれに限定されないが、例えば複数の中間層を備えるニューラルネットワークであっても良いし、コンボリューショナルニューラルネットワーク、クラスタリング、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン等のAIであっても良く、またこれらを組み合わせたものでも良い。 The trained program 515 is composed of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. The configuration is not limited to this, but may be, for example, a neural network having a plurality of intermediate layers, or an AI such as a convolutional neural network, clustering, decision tree, random forest, or support vector machine. Further, a combination of these may be used.

入力層には超音波受信データと位置情報が入力され、出力層は尿量データを出力する。
中間層は、複数の超音波受信データと位置情報と尿量データを教師データとして、機械学習によってパラメータが最適化されている。
Ultrasound reception data and position information are input to the input layer, and the output layer outputs urine volume data.
The parameters of the intermediate layer are optimized by machine learning using a plurality of ultrasonic reception data, position information, and urine volume data as teacher data.

機械学習はディープラーニング、強化学習、深層強化学習等のAI技術により行われる。ただし、これらの技術に限られるものではなく、複数の技術を組み合わせても良い。機械学習はコンピュータやCPU,GPU、FPGAなどで構成される演算手段や情報処理装置などにより実行されていれば良く、特に手段は限定されない。 Machine learning is performed by AI technology such as deep learning, reinforcement learning, and deep reinforcement learning. However, the technique is not limited to these techniques, and a plurality of techniques may be combined. Machine learning may be executed by an arithmetic means or an information processing device composed of a computer, a CPU, a GPU, an FPGA, or the like, and the means are not particularly limited.

学習済みモデル515は、データの取得ステップS640で図示しない入力手段によって超音波受信データと位置情報を取得する。
取得した超音波受信データと位置情報はステップS641で学習済みモデル515の入力層に入力される。
入力された超音波受信データと位置情報はステップS642で演算され、演算結果がステップS643で出力される。演算結果はステップS644で尿量データとして図示しない出力手段に出力される。
The trained model 515 acquires ultrasonic wave reception data and position information by an input means (not shown) in the data acquisition step S640.
The acquired ultrasonic wave reception data and position information are input to the input layer of the trained model 515 in step S641.
The input ultrasonic wave reception data and position information are calculated in step S642, and the calculation result is output in step S643. The calculation result is output to an output means (not shown) as urine volume data in step S644.

以上に説明した第二の学習モデルに係る実施例4の学習モデル生成方法、実施例5の超音波尿量測定装置、実施例6の学習済みモデルによれば、この発明は、超音波受信データからだけでなく、尿量を測定した位置情報も入力とすることで、より有用な尿量データを得ることができる。 According to the learning model generation method of Example 4 according to the second learning model described above, the ultrasonic urine volume measuring device of Example 5, and the trained model of Example 6, the present invention provides ultrasonic reception data. More useful urine volume data can be obtained by inputting the position information obtained by measuring the urine volume as well as from.

以下に位置情報を例示して、本発明の効果について説明する。 The effect of the present invention will be described below by exemplifying the position information.

位置情報512が示す測定場所が検査室や一般外来等であった場合、通常被験者は検査ベッドに寝た状態であるので、膀胱に尿が溜まった状態であることが想定される。この場合、超音波受信データは良好な信号品質であること、また尿量は最大値を示すことが予想されるので、これに適応した尿量測定を行うことができる。 When the measurement location indicated by the position information 512 is an examination room, a general outpatient department, or the like, the subject is usually lying on the examination bed, so it is assumed that urine has accumulated in the bladder. In this case, since the ultrasonic reception data is expected to have good signal quality and the urine volume is expected to show the maximum value, the urine volume measurement adapted to this can be performed.

位置情報512が示す測定場所がトイレである場合、排尿前であれば膀胱に尿が溜まった(尿意が有る)状態であり、排尿後であれば尿が溜まっていない(尿意が無い)状態であることが想定される。
排尿前後の判断は、例えば他の部屋からトイレへの移動直後の測定データであれば排尿前、またトイレから他の部屋への移動直前の測定データであれば排尿後、と判断できる。
When the measurement location indicated by the location information 512 is a toilet, urine has accumulated in the bladder (has urinary intention) before urination, and urine has not accumulated (has no urinary intention) after urination. It is assumed that there is.
The judgment before and after urination can be determined, for example, before urination if the measurement data is immediately after moving from another room to the toilet, and after urination if the measurement data is immediately before moving from the toilet to another room.

位置情報512が示す測定場所が病室、寝室などである場合、測定データは徐々に尿が増加していく態様を示すことが予想されるので、次回の排尿時期を予測したり、また、尿量の減少により意図しない排尿を検出したり、排泄管理情報として介護に有用な情報を提供することができる。 When the measurement location indicated by the position information 512 is a hospital room, a bedroom, etc., the measurement data is expected to show an aspect in which urine gradually increases, so that the next urination time can be predicted or the urine volume can be predicted. Unintended urination can be detected by the decrease in urination, and useful information for nursing care can be provided as excretion management information.

以上述べた通り、本発明は人工知能による尿量測定を行う際に、超音波受信データだけでなく被検体の位置情報も入力することによって、より高精度で有用な尿量データを得ることができる。 As described above, the present invention can obtain more accurate and useful urine volume data by inputting not only ultrasonic reception data but also position information of the subject when measuring urine volume by artificial intelligence. can.

1 被験体
2 超音波尿量測定装置
3 膀胱
5 超音波尿量測定装置
10 第一の学習モデル
11 超音波受信データ
12 尿量データ
20 入力層
21 中間層
22 出力層
100 超音波データ生成手段
101 尿量データ生成手段
110 送受信超音波
150 第一の学習済みプログラム
501 尿量データ生成手段
510 第二の学習モデル
511 超音波受信データ
512 位置情報
513 位置情報検出手段
514 尿量データ
515 第二の学習済みプログラム
520 入力層
521 中間層
522 出力層
1 Subject 2 Ultrasonic urine volume measuring device 3 Bladder 5 Ultrasonic urine volume measuring device 10 First learning model 11 Ultrasonic reception data 12 Urine volume data 20 Input layer 21 Intermediate layer 22 Output layer 100 Ultrasonic data generation means 101 Urine volume data generation means 110 Transmission / reception ultrasonic 150 First learned program 501 Urine volume data generation means 510 Second learning model 511 Ultrasonic reception data 512 Position information 513 Position information detection means 514 Urine volume data 515 Second learning Completed program 520 Input layer 521 Intermediate layer 522 Output layer

Claims (3)

被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記超音波受信データ取得時に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対する前記被検体の位置情報、および前記超音波受信データ取得の前後に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対して変化する前記被検体の位置情報、のいずれかまたは両方を含む前被検体の位置情報と、前記超音波受信データに関連付けられた尿量データと、からなる教師データを複数取得する取得工程と、
前記教師データを用いて、被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報を入力とし、尿量データを出力とする学習モデルを生成する機械学習工程と、
を有する学習モデル生成方法。
The position of the subject with respect to the position of the bladder ultrasonic reception data acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information acquired at the time of acquiring the ultrasonic reception data, where the ultrasonic reception data is acquired. The information and the position information acquired before and after the acquisition of the ultrasonic reception data, including either or both of the position information of the subject that changes with respect to the position where the ultrasonic reception data acquisition is performed. An acquisition step of acquiring a plurality of teacher data consisting of the position information of the subject, the urine volume data associated with the ultrasonic reception data, and the acquisition step.
A machine learning process that uses the teacher data to generate a learning model that inputs the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information of the subject and outputs the urine volume data. When,
A learning model generation method having.
被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記超音波受信データ取得時に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対する前記被検体の位置情報、および前記超音波受信データ取得の前後に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対して変化する前記被検体の位置情報、のいずれかまたは両方を含む前記被検体の位置情報と、を取得し、
前記取得した超音波受信データと、前記取得した被検体の位置情報と、を請求項記載の学習モデル生成方法によって学習された学習モデルに入力し、前記学習モデルから尿量データを出力する、
尿量データ生成手段を有する、超音波尿量測定装置。
The position of the subject with respect to the position where the ultrasonic reception data is acquired, which is the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information acquired at the time of acquiring the ultrasonic reception data. The information and the position information acquired before and after the acquisition of the ultrasonic reception data, which includes, or both of the position information of the subject that changes with respect to the position where the ultrasonic reception data acquisition is performed. Obtaining the position information of the subject and
The acquired ultrasonic wave reception data and the acquired position information of the subject are input to the learning model learned by the learning model generation method according to claim 1 , and urine volume data is output from the learning model.
An ultrasonic urine volume measuring device having a urine volume data generating means.
被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記超音波受信データ取得時に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対する前記被検体の位置情報、および前記超音波受信データ取得の前後に取得される位置情報であって、前記超音波受信データ取得が行われる位置に対して変化する前記被検体の位置情報、のいずれかまたは両方を含む前記被検体の位置情報と、が入力される入力層、
尿量データを出力する出力層、
被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと前記被検体の位置情報を入力、尿量データを出力とする複数の教師データを用いてパラメータが学習された中間層、
を備え、
被検体への超音波送受信により取得した膀胱の超音波受信データと、前記被検体の位置情報と、を取得し、
前記取得した超音波受信データと、前記取得した被検体の位置情報と、を前記入力層に入力し、
前記パラメータが学習された中間層にて演算し、尿量データを前記出力層から出力するよう、
コンピュータを機能させるための学習済みプログラム。
The position of the subject with respect to the position where the ultrasonic reception data is acquired, which is the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information acquired at the time of acquiring the ultrasonic reception data. The information and the position information acquired before and after the acquisition of the ultrasonic reception data, which includes, or both of the position information of the subject that changes with respect to the position where the ultrasonic reception data acquisition is performed. The input layer into which the position information of the subject and the input layer are input.
Output layer that outputs urine volume data,
An intermediate layer in which parameters are learned using multiple teacher data that input the ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information of the subject and output the urine volume data.
Equipped with
The ultrasonic reception data of the bladder acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject and the position information of the subject are acquired.
The acquired ultrasonic reception data and the acquired position information of the subject are input to the input layer.
Calculate in the intermediate layer where the parameters are learned, and output the urine volume data from the output layer.
A trained program to make your computer work.
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