内蒙古医科大学附属病院放射線治療科 閻 文明
[要旨】 科学技術の進歩に伴い.医療用画像処理技術は大きな発展を遂げてきた。そして.医療現場におけるその位置づけは.より重要なものとなっていくだろう。本論文では，医用画像技術の発展の歴史について述べ，近年の新たな進歩を要約し，その次の段階におけるホットスポットについて考察する。
[キーワード】 医用画像処理技術，開発，ホットスポット
医用画像処理技術・機器の過去・現在・未来
要旨 技術の進歩に伴い.医用画像技術は大きな発展を遂げ.医療分野での地位はさらに高まるであろう。本稿では.医用画像技術の発展過程.近年達成された医用画像技術の成果を示し.次のホットスポットとなるものを論じる。
キーワード：医療用画像処理技術；発展；ホットエリア
宇宙に存在するすべてのものは.分子で構成されている。その分子を構成する原子は.原子核と原子核の周りを回る電子から構成されている。X線透視・撮影は.最も初期の医用画像技術であり.現在でも最も一般的で臨床的価値の高い医療診断法の一つである。医用画像技術は.主に工学（エンジニアリング）の概念と方法を応用し.工学（エンジニアリング）の原理に基づいて開発された技術手段（原理.方法.装置.手順を含む）ですが.実は医用画像技術は.物理学の概念と方法.物理原理を用いて開発された高度な技術手段である医学物理学の重要部分でもあるのです。医用画像情報には.従来のX線.CT.MRI.超音波.アイソトープ.電子内視鏡.手術用写真などがあります。これらは.人体内部の組織や臓器の形態や機能を検出し.病気を診断するための重要な方法である。医療とヘルスケアの発展に伴い.ディスプレイ.ストレージ.配信X線カメラ技術への主な方法として.フィルムは.もはや臨床診断と治療の開発のニーズを満たすことができない.医療機器のデジタル要件はますます強く.完全にデジタル放射線.画像誘導とteleradiologyは放射線画像の開発で避けられない傾向になることである。
1 マッピングにおける従来の撮影技術
1.1 コンピュータX線撮影
X線は最も早く開発された画像装置である。医療への応用により.医師は人体の内部構造を観察することができ.病気の診断を行う上で重要な情報を得ることができた。1895年以降の数十年間に.イメージインテンシファイア管.増感紙.回転陽極X線管.トモグラフィなど.X線撮影に関するさまざまな開発が行われた。しかし.この従来のX線撮影法は.3次元の身体構造を2次元の平面上に表示するため.軟部組織の診断能力が低いことと相まって.撮影システム全体の性能に限界があった。1950年代以降.医用画像技術は新しい画像診断システムの登場により革命的な発展期を迎え.1970年代前半にはコンピュータ断層撮影の登場により.医用画像の急速な発展がピークに達した。1980年代にかけては.X線に加え.超音波.磁気共鳴.シングルフォトン.ポジトロンなどの断層撮影技術やシステムが大量に出現した。これらの方法は.それぞれの長所を生かしつつ.相互に補完し合いながら.医師が確定診断を行うための情報をより詳細に.より正確に提供することができるようになりました。X線画像は病院画像の8割を占め.現在では病院画像の主役となっている。1950年代以前のX線装置は構造が単純で.画像の解像度も低いものでした。1950年代以降.解像度と鮮明度が向上し.患者さんの被ばく線量も低減されました。今日.様々な特殊なX線装置が登場し.X線テレビ装置は徐々に医療従事者の労働強度を減らすだけでなく.患者のX線量を低減し.従来のX線透視装置を置き換えている;だけでなく.条件を作成するためのデジタル画像処理技術のアプリケーション。コンピュータのデジタル画像技術の発展に伴い.従来の画面写真ではなく.ますます普及しているこの段階では.デジタル写真に使用される検出システムは.次のとおりです。(1) 蓄積型蛍光体増感紙 [コンピュータラジオグラフィーシステム(computer Radiography.CR)]。(2)セレンカートリッジ検出器 (3) CCD(Charge Coupled Derices)を用いた検出器。(4) フラットパネル検出器（Flat panel Detector） a：直接変換型（非結晶セレン） b：非直接変換型（シンチレーション結晶）。これらのシステムにより.自動化.遠隔操作.明室化が可能となり.オペレータの放射線障害を軽減することができる。
1.2 X-CT
CTの導入は.レントゲンがX線を発見して以来.医用画像機器とコンピュータの融合の一里塚として.大きなブレークスルーと認識されている。この技術には2つのモードがあり.1つは「先着断層撮影法（FAT）」.もう1つは「光子移動撮影法（PMI）」と呼ばれるものである。
1.3 磁気共鳴イメージング
磁気共鳴画像は.現在MRIとして知られており.放射線障害や骨量減少を伴わずに実施されます。放射線障害がなく.骨のアーチファクトがない.多面的でマルチパラメトリックな画像.高い軟組織分解能.造影剤を使用せずに血管構造を示すことができるという独自の利点を持っています。
1.4 デジタルサブトラクションアンギオグラフィ
撮影部位に造影剤を注入した際の透視画像をコンピュータシステムでデジタル化し.マスクと呼ばれるメモリーディスクに保存する。その後.造影剤注入後の造影部位の透視画像もデジタルに変換し.デジタルマスクを減算して残ったデジタルを再び画像化.つまり造影剤注入前の透視画像に見られる骨や軟部組織の画像を除去し.残るのは鮮明な純粋な血管造影画像となる。
2 完成度を高めていくデジタル撮影技術
1981年6月.ブリュッセルで開催された第15回国際放射線学会学術集会で.初めて数理的なX線画像処理技術の物理的概念と臨床応用の結果が発表された。これにより.医用画像技術はデジタル化の新時代に突入した。実際.この10年で医用画像技術のデジタル化の流れはより鮮明になってきています。1998年に開催された国際的な医用画像技術の最高水準を反映する「北米放射線学会年次大会」では.学術報告からも展示会からも医用画像機器のデジタル化の流れが反映されていました。
デジタルX線撮影の画像技術には.イメージングプレート技術.パラレルプレート検出技術.チャージカプラーやCMOSデバイスの使用.ラインスキャン技術などがある。イメージングプレート技術とは.従来のフィルム感光幕に代わって撮影を行い.フィルムに記録する方法である。平行平板検出技術は.さらに直接構造と間接構造の2種類に分けることができる。直接FPT構造は.主に非ピントセレンと薄膜半導体のアレイで構成された平板検出器である。間接FPT構造は.主にシンチレータまたは蛍光体層とフォトダイオード効果のあるノンピクチュアシリコン層で構成され.TFTアレイは平板検出器を構成する。電荷結合素子やCMOS素子.ラインスキャンなどの技術は.可視光変換画面.光学系.CCDやCMOSを含むように構成されている。
3 画像の高速読み取り
撮像方法の改善により.画質の大幅な向上に加え.撮像枚数も飛躍的に増加している。例えば.多層膜CTの導入により.1回のCT検査で撮影できる画像の枚数は1000枚以上となり.これらの画像に含まれる動的情報を従来の方法で読み取ることは考えられません。そこで.モニターに映し出される「軟部読影」が徐々に比類なき優位性を発揮しています。ソフトコピーリーディングとは.ワークステーションの画像ディスプレイで画像を観察することで.X線撮影の場合.デジタル画像のはるかに広いダイナミックレンジを生かし.豊富な診断情報を得ることができる。
画像処理技術・機器の過去・現在・未来 From:Bookmark the permalink www.shu1000.com4PACS的广阔发展空间
コンピュータとネットワーク技術の急速な発展に伴い.既存の医用画像機器は何十年もデータ取得と撮影の方法を続けており.現代医学の発展と臨床医のニーズを満たすには程遠い状態です。PACSシステムは.病院情報管理システム放射線情報管理システムおよび他のシステムと接続し.病院全体のフィルムレス.ペーパーレス.リソース共有を実現することができ.またネットワーク技術を使用して遠隔診察や国際的な情報交換を実現することができます。PACSシステムの構築は.ネットワーク画像とフィルムレス時代の到来を意味しています。完全なPACSシステムは.画像取得システム.データの保存と管理.データ伝送システム.画像の解析と処理システムを含んでいなければなりません。データ収集システムは.PACS システム全体の中核であり.様々な異なるイメージングシステムから生成された画像をコンピュータネットワークに取り込むことができ.システムの品質を決定する重要な部分である。医用画像はデータ量が非常に多いため.データ保存方法の選択が非常に重要です。現在.光ディスクタワー.テープライブラリ.ディスクディスプレイなどがより優れた保存方法である。データ伝送は.主に院内の救急や診察に使われるほか.インターネットやマイクロ波などの長距離伝送技術による遠隔診断の可能性もある。画像の解析処理システムは.臨床医や放射線技師が直接使用するツールであり.その機能と品質は.医師の臨床画像資源の使用効率に決定的な役割を果たす。要約すると.PACS技術は.（1）ユーザーがデータベースを見つける.（2）データが装置を見つける.（3）画像情報およびテキスト情報が積極的にユーザーを見つける.の3段階に分けることができる。
5 新技術 —- モレキュラー・イメージング
医療用画像処理技術の急速な発展により.今日は顕微鏡の解像度に能力を持って.その視覚的な範囲は.このように伝統的な医療用画像処理を変更し.細胞や分子レベルに拡張されている唯一の解剖学的および病理学的変化を示すことができる形態画像機能。1999年.ワイスレーダーは「分子イメージング」という概念を導入しました。これは.生きている状態の細胞レベル.分子レベルの生物学的プロセスを定性的.定量的に研究するものです。
分子イメージングの登場は.医療用画像診断の新しい時代の幕開けに光をもたらした。一方.遺伝子発現や治療法は.ある種の病気の完治の可能性を提供しています。そのため.現在.全世界が21世紀のイメージングである分子イメージングと遺伝子治療の研究と開拓に力を注いでいます。 新しい医療用画像は.現在の解剖学や病理学の概念を超えて.組織の分子や原子にまで深く入り込んでいかなければならない。その鍵は.魔法のプローブ.すなわち分子プローブの助けを借りることにある。今のところ.分子イメージングの画像技術は.主にMRI.核医学.光イメージング技術などがあります。診断と治療の両方を行うインターベンショナルラジオロジーは分子生物学のレベルに達しているため.分子イメージングにはインターベンショナルラジオロジーを分子レベルで研究することも含まれるべきと考える有識者もいる。
6 学際的な学問の組み合わせ
学問の横断.端境期は今日の科学発展の傾向である。画像技術の最も隣接する学問は画像診断であるべきである。前者は情報の取得.保存.伝送.管理.新しい技術手法の開発に専念し.後者は情報に知識と経験を組み合わせ.情報の内容と画像に基づく正常な解剖学的構造の同定と病変の診断に重点を置いている。この2つは互いに補完し合い.依存し合っている。したがって.画像診断技術の発展は.画像診断の緊密なコミュニケーションと統合を切り離すことはできず.本来の画像診断モダリティを改善・拡大し.新しい画像診断モダリティを切り開くために有用な貢献をすることになります。画像診断装置は.人体内部の臓器の構造を詳細に観察し.病変の位置やmgの大きさを知るために用いられ.臓器の機能を判断することができるものもあります。また.医療用画像診断装置もあり.病院の近代化の度合いを示す指標となっている。
7 医療用画像処理技術の次のホットスポットを語る
医療事業の経済的な恥ずかしさは.新しいイメージング技術の大規模なプロモーションなしで相対的な沈黙の期間以来.90年代.いくつかの既存のイメージング技術の開発を継続し.それらのどれもこれまでイメージングに大きな影響を与えることができなかったしている。技術の発展に伴い.最近.多くの有望なイメージング技術が徐々に開発されてきています。例えば.磁気共鳴分光法（MRS）.ポジトロン放出イメージング（PET）.単一光子放出イメージング（SPECT）.インピーダンスイメージング（EIT）.光学イメージング（OCTまたはNRI）などがあります。これらは.脳.肺.乳房などのイメージングに新しい情報を提供する大規模なアプリケーションのためのイメージング技術になる可能性を持っている。
7.1 磁気ソースイメージング
人体では.細胞膜の内外でイオンが移動することで生体電流が形成されることがあります。この生体電流は磁気現象を発生させることができ.生体電流によって発生した磁場を心臓や脳で検出することで.心磁図や脳磁図を作成することができる。このような磁気現象は.発生している電子活動の深さを反映することができ.人間の組織や臓器に関する多くの情報を伝えることができる。
7.2 PETとSPECT
SPECT（Single Photon Emission Tomography）とPET（Positron Emission Tomography）は.核医学のCT技術である。ECT は.核医学の放射性トレーサー原理に基づき.人体内の放射性核種を用いて生体内を診断する。ECT の主な問題点は.空間分解能が低いことである。最近の技術開発により.ECTの利用が促進される可能性がある。
7.3 インピーダンスイメージング(EIT)
EITは.身体に電圧をかけ.電極間を流れる電流を測定し.組織の電気伝導度の変化を画像化するものである。その目的は.体内のある点でのインピーダンスを推定することである。この手法の利点は.使用する電流が人体に無害であるため.画像化する対象物に制約がないことである。また，時間分解能が良いため，連続的なモニタリングが可能であり，ビデオフレームレートでの医療用EITの実験試作が実現されている。
7.4 光学イメージング（OTC または NIR）
最近の大きな進歩により.光イメージングがここ数年で真に臨床に使用できるイメージングデバイスに進化する可能性があることが示唆されている。その利点は.光波長の放射線は非イオン化であるため生体に無害であり.繰り返し照射できること.光波長の吸収・散乱が異なるが他の手法では識別できない軟組織を識別できること.天然色素の吸収特性から機能情報を得ることができることである。その臨床の場が開かれつつある。
7.5 MRS
MRSは.ヒト組織の生化学を非侵襲的に研究するための非常に有用なツールである。それがもたらす生化学的情報は.ヒトの組織代謝と相関し.組織を正常化する方法の違いを示すことができます。MRSはまだ臨床で日常的に使われているわけではないが.すでに多くの技術が正式に適用されつつある。
以上のような先端技術のうち.どれが医用画像処理技術のホットスポットとなり得るか.最大の利益と安全性.経済性を持つことが最も重要であると考える。過去20世紀.医用画像技術は構想.成長.発展の過程を経て.振り返ってみると.人間の疾病予防や平均寿命の延長に役立ってきたと断言できる。すべてが「人間中心」の21世紀.人々はこれからも医用画像処理技術を健康のために役立てることでしょう。
参考文献
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