第2編 ディジタル画像論 |
第1章 ディジタル画像の生成(藤田広告) |
1 ディジタルラジオグラフィ(DR) 45 |
1.1 定義と分類 45 |
1.2 DRシステムの基本構成 46 |
2 ディジタル化 47 |
2.1 標本化 47 |
2.2 量子化 47 |
2.3 ディジタル化と画質 48 |
2.4 ディジタル化パラメーター 49 |
2.5 三次元画像 52 |
3 標本化定理とエリアシング 52 |
3.1 標本化定理 52 |
3.2 ナイキスト周波数とエリアシング 54 |
4 ディジタル画像のデータ量と圧縮 56 |
4.1 データ量 56 |
4.2 画像圧縮 57 |
第2章 ディジタルラシオグラフィの画質(藤田広志) |
1 画質に影響する因子 59 |
2 代表的な画質評価法 60 |
2.1 特性曲線 60 |
2.1.1 DR系の粋趾曲線の定義 60 |
2.1.2 DRの特性曲線の例 61 |
2.1.3 特性曲線の有用性 62 |
2.1.4 特性曲線の測定法 63 |
2.1.5 ディジタル曲線の測定例 63 |
2.2 MTF 64 |
2.2.1 DR系におけるMTF 64 |
2.2.2 基礎解析 66 |
2.2.3 プリサンプリングMTFの測定法 68 |
2.2.4 オーバーオールMTF 70 |
2.2.5 クレア 71 |
2.3 ウィーナースペクトル(WS) 71 |
2.3.1 DR系におけるWS 71 |
2.3.2 基礎解析 72 |
2.3.3 WSの測定法 74 |
2.3.4 DSAにおけるWSの測定例 75 |
4 SN比 76 |
2.4.1 NEQとDQE 76 |
2.4.2 知覚系の内部雑音を考慮したSN比 77 |
2.5 C-Dダイアグラム 78 |
2.6 ROC曲線 78 |
2.6.1 必要なピクセル寸法のROC解析 79 |
2.6.2 画像処理効果のROC解析 80 |
3 CR画像の画質 80 |
3.1 画像読み取り部の構造 81 |
3.2 画像形成過程と画質 81 |
3.2.1 解像特性 81 |
3.2.2 ノイズ特性 83 |
4 FPD画像の画質 84 |
4.1 FPDによる画像形成 84 |
4.2 画質の測定例 85 |
第3編 画像処理と医学への応用 |
第1章 画像処理の基礎(石田隆行) |
1 画像の拡大・縮小 89 |
1.1 座標変換 89 |
1.2 濃度補間 90 |
2 階調処理 91 |
2.1 LUTを用いた階調処理 81 |
2.2 ウィンドウズ処理 92 |
2.3 濃度値ヒストグラムを用いた階調処理 92 |
2.3.1 ヒストグラム平坦化(均等化) 92 |
3 空間フィルタ処理 93 |
3.1 画像の平滑化 94 |
3.1.1 局所オペレータを用いた平滑化処理 94 |
2 画像の鮮鋭化 96 |
3.2.1 ボケマスク処理 97 |
3.2.2 ラブラシアン 98 |
4 エッジ検出 99 |
4.1 一次微分処理 99 |
4.2 二次微分処理 100 |
5 空間周波数フィルタ処理 101 |
5.1 畳み込み積分とフーリエ変換 101 |
5.2 空間周波数フィルタ処理 102 |
6 画像の2値化 104 |
7 ラベリング 105 |
8 モルフォロジカルフィルタ 107 |
8.1 膨張と収縮 107 |
8.2 オープニングとクロージング 108 |
9 画像間演算 108 |
9.1 四則処理 108 |
9.2 論理演算 110 |
第2章 三次元画像表示法(佐野耕-,及川道雄) |
1背景 113 |
2 三次元画像処理の概要 113 |
3 三次元抽出法 114 |
4 三次元表示法の概要 115 |
4.1 多面体モデル 115 |
4.2 Zバッファシェーディングボクセルモデル 116 |
4.3 三次元シェーディンブボクセルモデル 116 |
4.4 ボリウムレンダリング 116 |
5 ボリウムレンダリング法 116 |
6 三次元画像の利用方法 118 |
6.1 三次元データの取得 118 |
6.2 ハードウェア 118 |
6.3 ソフトウェア 119 |
7 診断・治療への応用 119 |
7.1 仮想内視鏡 119 |
7.2 治療計画支援 119 |
7.3 手術シュミレーション 119 |
7.4 手術ナビゲーション 120 |
7.5 実手術モニタ 120 |
7.6 テレオペレーション 120 |
7.7 手術支援ロボット 120 |
第3章 医用画像への応用 |
1 ディジタルX線 (杜下序次,藤田広志) 121 |
1.1 画像の変換と強調 121 |
1.1.1 階調処理 121 |
1.1.2 非線形な写真濃度補正 122 |
1.1.3 ダイナミックレンジの圧縮処理 123 |
1.2 画像の鮮鋭化のための処理 125 |
1.3 サブトラクション処理 128 |
2 CT 131 |
1 CTスキャノの種類(沈 雲) 131 |
2 CT再構成の原理(FBP) 132 |
2.2.1 投影再構成理論とフィルタ補正逆投影法 132 |
2.2.2 シングルスライスCTでのヘリカルスキャンの再構成処理 133 |
2.3 マルチスライスシステムにおける再構成処理(市川勝弘) 136 |
2.3.1 マルチスライスCTの検出器 136 |
2.3.2 180°補問再構成 137 |
2.3.3 フィルタ補間処理 137 |
2.3.4 コーノ角の補正 138 |
2.3.5 マルチスライスCTの画質 139 |
2.3.6 マルチスライスCTの画像 139 |
2.4 マルチスライスCTにおける心臓専用再構成処理(沈雲) 140 |
2.4.1 cardiac segment algorithm (心臓ハーフ再構成法,CHR) 141 |
2.4.2 cardiac multi sector algorithm (マルチセクタ再構成法, MSR) 142 |
2.5 CT画像の表示処理 143 |
2.5.1 ウィンドウズ処理 143 |
2.5.2 統計処理 144 |
2.5.3 画像表示と三次元処理 144 |
3 MRI(紀ノ定保臣) 148 |
3.1 MRIの撮像パラメーターと画質 148 |
3.1.1 MRIの撮像パラメーターと画質の関係 148 |
3.1.2 MRI における画質改善 150 |
3.2 MRIによく用いられる画像処理 153 |
3.2.1 画像間演算処理とSAS 153 |
3.2.2 ray tracing algorithm 156 |
3.2.3 MR angiography と三次元表示手法 158 |
3 MRIにおけるサーフェイスレンダリング手法の応用 151 |
4 DSA(梅田徳男) 164 |
4.1 種類 164 |
4.2 原理 164 |
4.3 画像のノイズとその処理 165 |
4.3.1 画像テータ取得時のノイズ 165 |
4.3.2 画像作成時の問題 165 |
4.3.3 積算処理 165 |
4 処理の基本ルーチン 166 |
4.4.1 撮影 166 |
4.4.2 画像差分法 166 |
4.4.3 オート位置合わせ 167 |
4.4.4 補間処理 168 |
4.5 濃度補正 168 |
4.6 多重処理 168 |
4.7 医用画像への応用 169 |
4.7.1 脳血管への応用例 169 |
4.7.2 三次元血管撮影法 169 |
5 超音波(長渾 亨) 170 |
5.1 医療における超音波の応用 170 |
5.1.1 超音波診断装置の特徴 170 |
5.2 超音波の物理的性質 170 |
5.2.1 パルス波 170 |
5.2.2 縦波と横波 171 |
5.2.3 波長と音速 171 |
5.2.4 反射,屈折,減衰 171 |
5.2.5 音場,超音波の伝達特性 172 |
5.2.6 方位分解能と距離分解能 172 |
5.2.7 帯域幅 172 |
5.2.8 ビームプロファイル 173 |
5.3 超音波診断装置の構成 173 |
5.3.1 パルスエコー法の基本原理 174 |
5.3.2 Aモード表示 174 |
5.3.3 Bモード表示 174 |
5.3.4 Mモード表示 175 |
5.3.5 ドブラ法 176 |
5.3.6 ハーモニックイメージング法 177 |
5.3.7 走査方式 177 |
5.4 ブローブ(探触子) 179 |
5.5 アーチファクト 179 |
5.6 信号処理と画像構成 180 |
5.6.1 走査と時間 180 |
5.6.2 装置の調整 181 |
6 核医学(前田壽登,伊藤網郎) 181 |
6.1 Bull's-eye表示法 182 |
6.2 ファンクショナルイメージング 184 |
6.2.1 位相解析法 186 |
6.2.2 デコンボリューション解析 187 |
6.2.3 因子分析法 189 |
7 医用バーチャルリアリティ(VR)(服部麻木,鈴木直樹) 192 |
7.1 VRとは 182 |
7.2 リアルタイムイメージング 184 |
7.3 VRに用いる入出力装置 193 |
7.3.1 ステレオ画像 193 |
7.3.2 ヘッドマウントディスプレイ(HMD 193 |
7.3.3 力説提示装置 194 |
7.4 応用例 194 |
7.4.1 四次元的可視化による動態解析 194 |
7.4.2 手術ノミュレーノョノノステム 196 |
7.4.3 data fusion による画像誘導手術 197 |
第4編 医用画像解析 |
第1章 心機能解析 |
1 DSAによる画像解析(浜田正行) 203 |
1.1 心機能解析(1)-左心室駆出率 203 |
1.1.1 ドッヂ法(area-length法) 203 |
1.1.2 シンプソン法 205 |
1.2 心機能解析(2)-局所左心室壁運動の評価 205 |
1.2.1 局所駆出率 205 |
1.2.2 curved perimeter法 205 |
1.2.3 radial法(Daughters & Ingels法) 206 |
1.2.4 centerlme法(Sheehan法) 208 |
1.3 位相解析 208 |
1.4 冠動脈径およひ狭窄率の測定 211 |
1.5 機能画像 212 |
2 X線CTによる心機能解析(岡部哲夫) 213 |
2.1 X線CTによる心臓検査の動向 213 |
2.2 ヘリカルCT 213 |
2.3 心臓撮影法 214 |
2.4 CT-anglography(CT-A) 214 |
2.5 CT-ventriculography(CT-V) 214 |
2.6 画像再構成法 216 |
2.7 心機能解析 216 |
3 MRIによる心機能解析(田中良一) 217 |
3.1 心臓領域て用いられる撮像法と機能解析 217 |
3.1.1 形態診断に用いられる撮像法 217 |
3.1.2 機能診断に用いられる撮像法 219 |
第2章 脳機能解析(中田カ) |
1 fMRI 225 |
1.1 原 理 225 |
1.1.1 磁化率と磁化率効果 225 |
1.1.2 賦活試験と機能画像 226 |
1.1.3 fMRIの信号 226 |
1.2 実践 228 |
1.2.1 撮像装置と解析ソフト 228 |
1.2.2 課題設定 230 |
2 拡散不等方性解析 230 |
2.1 原理 203 |
2.1.1 拡散強調画像における信号強度 230 |
2.1.2 DWI を用いた拡散テンソル解析 231 |
2.2 実践 232 |
2.2.1 テンソル画像 232 |
2.2.2 軸索画像(MRX) 232 |
第3章 コンピュータ支援診断 |
1 コンピュータ支援診断とは(松原友子) 233 |
1.1 コンピュータ支援診断の定義・目的 233 |
1.2 システム構成 233 |
1.3 コンピュータ支援診断の現状 234 |
1.4 コンピュータ支援診断システムの性能評価 236 |
1.5 コンピュータ支援診断の将来 236 |
2 コンピュータ支援診断の技術(真田 茂) 237 |
2.1 乳房X線画像を対象としたCAD 237 |
2.1.1 乳房領域およひ乳頭の抽出 237 |
2.1.2 微小石灰化陰影の検出と良・悪性鑑別 238 |
2.1.3 腫瘤状陰影の検出と良・悪性鑑別 238 |
2.2 胸部正面X線画像を対象としたCAD 240 |
2.2.1 肺野領域の抽出 240 |
2.2.2 時系列画像の差分処理による病巣陰影の強調 241 |
2.2.3 結節状陰影の検出 245 |
2.2.4 同質性浸潤影の定量 242 |
2.2.5 心縁辺縁の検出 243 |
2.2.6 線状陰影の検出 244 |
2.3 胸部CT画像を対象としたCAD 245 |
2.3.1 賄野領域の抽出 245 |
2.3.2 結節状陰影の検出と良・悪性鑑別 246 |
2.4 DSA血管像を対象としたCAD 248 |
2.4.1 血沈の解析 248 |
2.4.2 血管狭窄率の解析 248 |
2.4.3 血管走行の追跡 248 |
2.5 骨X線画像を対象としたCAD 248 |
2.6 CAD の性能評価 246 |
第4章 ニューラルネットワークとガジ推論を用いた画像支援診断 |
1 ニューラルネノトワーク(藤田広志) 251 |
1.1 ニューラルネットワークの基礎 251 |
1.1.1 ニューロコンピュータ 251 |
1.1.2 ニューロンのモデル 251 |
1.1.3 ハーセプトロン 253 |
1.1.4 ニューラルネットワーク 253 |
1.2 パターン認識への応用 254 |
1.2.1 ブラックボックス 254 |
1.2.2 ニューラルネットワークの実行手順 254 |
1.2.3 パターン分類 255 |
1.3 医療支援診断システムヘの応用 255 |
1.3.1 応用の現状 255 |
1.3.2 デシジョンサポートの例 257 |
1.3.3 ブルズ・アイ画像の支援診断の例 258 |
1.4 ニューラルネツトワークの将来 258 |
2 ファジィ推論(内山明彦) 260 |
2.1 ファジィ集合とは 260 |
2.2 ファジィ論理 261 |
2.3 ファジィ推論 262 |
2.4 脱ファジィ化 264 |
2.5 画像診断の実例 264 |
第5編 画像関連機器 |
第1章 画像ワークステーションの仕組み(岡部哲夫) |
1 画像ワークステーションとは 269 |
2 ハードウェアの構造 270 |
2.1 マザーボードとチップセット 270 |
2.2 パス 271 |
2.3 中央演算処理装置(CPU) 272 |
2.4 DMAコントローラ 273 |
2.5 画像演算処理装置(IP) 273 |
2.6 記憶装置 273 |
2.6.1 半導体メモリ 273 |
2.6.2 可般型記憶装置 273 |
2.7 表示装置ディスプレイ 274 |
2.8 画像ワークステーションの選定 274 |
第2章 画像入力と装置(加野亜紀子) |
1 ディジタイザの必要性 277 |
2 ディジタイザの種類 277 |
3 フィルムディジタイザの基本構成 278 |
3.1 レーザービームディジタイザ 278 |
3.2 CCDスキャナ 279 |
4 フィルムディジタイザの画質特性 279 |
4.1 フィルムディジタイザに要求される性能 279 |
4.2 空間分解能 279 |
4.3 濃度分解能 280 |
5 その他のディジタイズ手段 280 |
6 フィルムディジタイズの応用技術 281 |
6.1 ディジタルデュープシステム 281 |
6.2 患者情報自動認識システム 281 |
第3章 画像のソフトコピーとハードコピー |
1 CRTディスプレイ(坂野秀和 283 |
1.1 CRTディスプレイの構造と動作原理 283 |
1.2 CRTディスプレイの諸特性 284 |
1.2.1 表示画素数と電子回路抒吐との関係 284 |
1.2.2 表示画像の解像度 285 |
1.2.3 表示画像の輝度とコントラスト 287 |
1.3 医療用モノクロCRTディスプレイの要求条件と現状 288 |
2 液晶ディスプレイ 289 |
2.1 液晶ディスプレイの構造と動作原理 290 |
2.1.1 TN液晶の光変調原理 290 |
2.1.2 液晶の駆動方式 291 |
2.1.3 液晶ディスプレイの電子回路 293 |
2.2 液晶ディスプレイの諸特性と現状 293 |
2.2.1 液晶ディスプレイの諸特性 293 |
2.2.2 高精細液晶ディスプレイの現状 294 |
2.2.3 CRTと液晶ディスプレイの比較 295 |
3 レーザープリンタ(鈴木俊昭) 296 |
1 レーザープリンタの原理および構成 296 |
3.2 画像信号処理系 297 |
3.2.1 入力画像信号 297 |
3.2.2 A/D変換処理 297 |
3.2.3 補間処理 298 |
3.2.4 階調処理 298 |
3 レーザ走査系 299 |
4 レーザープリンタ用フィルムと現像処理系 300 |
3.4.1 ウェット処理方式 300 |
3.4.2 ドライ処理方式 300 |
5 レーザープリンタの今後 302 |
第4章 画像伝送(津坂昌和) |
1 ネットワーク技術に必要な基礎知識 303 |
I IPアドレスとMACアドレス 303 |
1.1.1 MACアドレス 303 |
1.1.2 IPアドレス 303 |
1.1.3 IPアドレスと4つのクラス 304 |
2 グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス 304 |
1.2.1 グローバルIPアドレス 304 |
1.2.2 プライベートIPアドレス 305 |
1.2.3 IPv6 305 |
1.3 ネットワークマスク(ネットマスク) 305 |
1.4 サブネット 306 |
1.5 バーチャルLAN(VLAN) 307 |
1.5.1 VLANの基本技術 307 |
1.5.2 コリジュン・ドメイン 307 |
1.5.3 ブロードキャスト・ドメイン 307 |
1.5.4 VLANてサブネットを分割 307 |
1.5.5 VLANの種類 308 |
1.5.6 マルチレイヤスイッチ 308 |
1.6 アドレス変換 309 |
1.6.1 NAT 309 |
1.6.2 NAPT 309 |
1.7 VPN 309 |
2 イーサネット技術 310 |
2.1 CSMA/CD方式のイーサネットLAN 310 |
2.2 IEEE802.3規格のイーサネット 310 |
2.1 10BASE-5 310 |
2.2 10BASE-2 311 |
2.3 10BASE-T 311 |
2.3 リピータ(共有型)ハブ 311 |
2.4 ブリッジ 311 |
2.5 イーサネットスイッチ(L2スイッチ) 312 |
2.6 ルータ 313 |
2.7 高性能なイーサネットスイッチ 314 |
3 インターネット技術 315 |
3.1 通信プロトコル 315 |
3.1.1 OSI参照モデル 315 |
3.1.2 第1層(L1) : 物理層 315 |
3.1.3 第2層(L2) : データリンク層 315 |
3.1.4 第3層(L3) : ネットワーク層 316 |
3.1.5 第4層(L4) : トランスポート層 316 |
3.1.6 第5層(L5) : セッション層 317 |
3.1.7 第6層(L6) : プレゼンテーション層 317 |
3.1.8 第7層(L7) : アプリケーション層 317 |
3.2 TCP/IP 317 |
3.2.1 TCP/IP とは 317 |
3.2.1 TCP/IPによる通信 318 |
3.2.2 ローカル不ットワーク内の通信 318 |
3.2.4 ARP 318 |
3.2.5 ARPによりMACアトレス情報を得る 319 |
3.2.6 アプリケーション間の通信とは 319 |
3.2.7 ポート番号 319 |
3.2.8 TCPの役割 320 |
3.2.9 信頼できる通信とは 320 |
3.2.10 UDPの役割 320 |
3.3 研究室のネットワーク築事例 321 |
3.4 ネットワーク構築に便利なコマンド 322 |
参考文献 325 |
和文索引 329 |
欧文索引 332 |