Medical Imaging Technology
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32 巻, 3 号
MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY
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特集／統計的画像処理の技術動向
  • 特集／統計的画像処理の技術動向—序　文—
    庄野 逸
    2014 年 32 巻 3 号 p. 153-154
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.153
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  • 確率的画像処理の手引き
    —マルコフ確率場モデルと確率伝搬法—
    安田 宗樹
    2014 年 32 巻 3 号 p. 155-163
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.155
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    本稿では，確率的画像処理の枠組みの基礎を成しているマルコフ確率場とその計算アルゴリズムとしての確率伝搬法（サム・プロダクト確率伝搬法とマックス・プロダクト確率伝搬法）について議論する．これらの概念は最新の確率的画像処理分野においても重要な位置を占めている．確率的画像処理の基礎数理を説明し，ノイズ除去フィルタへの応用を通して，確率的画像処理への導入を手引きする．
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  • 画像からのハイパーパラメータの分布推定
    永田 賢二, 中西（大野） 義典, 岡田 真人
    2014 年 32 巻 3 号 p. 164-169
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.164
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    近年，観測技術の発展により，自然科学のさまざまな分野で大量の画像データが得られるようになった．画像データの解析には，情報科学で発展したマルコフ確率場（MRF）モデルを利用できる．MRFモデルは確率モデルなので，ベイズ推定の枠組みにより，ハイパーパラメータ推定を行うことができる．自然科学で頻出する拡散系をMRFモデルにより扱う場合，ハイパーパラメータは拡散係数と対応がつく重要なパラメータである．そこで本稿では，点推定を行うだけでなく，分布推定を行うことにより，ハイパーパラメータ推定の信頼度を評価する手法を紹介する．
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  • ベイズ推定に基づく超解像技術
    三好 誠司
    2014 年 32 巻 3 号 p. 170-175
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.170
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    ベイズの定理で計算される事後確率を用いる推定は，ベイズ推定とよばれる．本稿ではベイズ推定に基づく超解像技術について紹介する．特に，Kanemuraらにより提案された複層ベイズ超解像を中心に解説する．ベイズ超解像では観測画像生成時の平行移動や回転移動を積極的に利用するので，観測画像の画素サイズよりも小さい特徴を復元することが可能である．さらに複層ベイズ超解像では画像の事前分布にラインプロセスを導入することにより，エッジの再現が可能となる．複層ベイズ超解像の数式導出の概要について述べた後，実験結果を示すことにより，その効果を明らかにする．
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  • 計測技術におけるスパースモデリングの応用について
    池田 思朗
    2014 年 32 巻 3 号 p. 176-181
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.176
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    近年，情報処理の分野では対象のスパース性（疎性）を用いた方法が盛んに研究されるようになってきた．ここではそうした方法をスパースモデリングとよぶことにする．スパースモデリングの方法として有名なものはLASSO（least absolute shrinkage and selection operator），あるいは圧縮センシングである．本稿ではLASSOをベイズ統計の立場から表現し，X線回折画像からのイメージングのためのスパースモデリングの方法について説明する．
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  • MRIにおけるスパースさを利用した画像再構成
    田中 利幸
    2014 年 32 巻 3 号 p. 182-187
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.182
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    適切な表現基底のもとでの画像のスパースさに注目し，スパースさを活用することで磁気共鳴画像法（MRI）の高性能化を図る研究が注目されている．基礎となるのは圧縮センシングという数理的な枠組みであり，連立一次方程式の解のスパースさを仮定して，方程式が不定であっても解くことを可能とする．MRIにおけるスパースさを利用した画像再構成は，データ取得と画像再構成とを分離して取り扱うという医用画像工学分野の技術革新の一事例とみなすことができる．MRIの文脈で同様の考え方をさらに押し進めたアプローチとして磁気共鳴指紋検査法があり，圧縮センシングと組み合わせてさらなる高性能化を図る研究も行われている．
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特集／システム開発論文
  • 冠動脈CT読影支援プロトタイプシステムの開発と評価
    瀬戸 久美子, 松崎 和喜, 光山 訓, 真鍋（大山） 徳子, 菊池 穏香, 白土 博樹, 玉木 長良
    2014 年 32 巻 3 号 p. 188-195
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.188
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    MDCT（multidetector-row CT）の急速な普及により，心臓CT（冠動脈CT）の検査数は増加の一途を辿っている．冠動脈CT読影におけるワークフロー改善を目指し，今後増加する冠動脈CTのフォローアップを効率化し，かつ，研究用データベースとして活用できる冠動脈CT読影支援システムを開発した．開発システムは，DICOM（digital imaging and communication in medicine）タグを活用して各種CT再構成画像を冠動脈分枝ごとに自動分類することで画像選択のステップを効率化し，さらに冠動脈病変の位置や狭窄度，プラーク性状などの情報を管理して過去との病変比較を容易にすることを特徴とする．北海道大学病院の虚血性心疾患患者の20症例分の画像を対象に，熟練読影医と若手読影医による臨床評価を行った．その結果，従来のPACS（picture archiving and communication systems）およびレポート自由文入力による読影法と比較して，フォローアップ時の読影時間は約20％減少し，熟練読影医と若手読影医の病変の部位一致率が92％から100％に向上し，開発システムの有効性が確認できた．
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  • 差分処理を用いた胸部CT画像上におけるすりガラス陰影の領域抽出
    橘 理恵, 平野 靖, 徐 睿, 木戸 尚治, 金 亨燮
    2014 年 32 巻 3 号 p. 196-202
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.196
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    胸部CT画像における肺腫瘍の中でも，すりガラス状陰影（ground glass opacity: GGO）を呈する腫瘍は良悪性鑑別が困難であるため経過観察されることが多い．この経過観察においては大きさの変化が診断の重要な指標のひとつとなる．そこで，本研究ではGGOを呈する腫瘍の領域をCT画像上から抽出する手法を提案する．GGOの中でも特に充実部を含まないpure GGOは二値化をベースとした抽出手法でのCT値に対する閾値を決めることが大変困難である．そのため，本手法ではシグモイド関数を用いて腫瘍を強調したのち，腫瘍のないスライスを背景とした背景差分処理を行うことで腫瘍の大まかな領域を抽出し，その後モルフォロジ処理等を用いて最終腫瘍領域の抽出を行った．LIDC（The Lung Image Database Consortium）の症例の中からGGOを呈する腫瘍を選択し，それらを用いて本手法の有用性を検討した結果を報告する．
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研究論文
  • 腹腔鏡下手術用超音波プローブの屈曲角検出を用いた内視鏡像への超音波画像重畳システム
    小熊 諒, 中口 俊哉, 中村 亮一, 山口 匡, 川平 洋, 羽石 秀昭
    2014 年 32 巻 3 号 p. 203-211
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.203
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    腹腔鏡下手術では，術中に血管や病変部など臓器内部の情報を取得するため，ポートから挿入可能な超音波プローブが使用される．しかし，別々のモニタに表示された腹腔鏡画像と超音波画像を同時に確認しなければならず，実空間と超音波画像の対応付けが困難である．そこで腹腔鏡画像に超音波画像をリアルタイムに重畳し，1画面の観察で画像間の対応付けを直感的に行うことが可能となるシステムを構築した．プローブ先端部は屈曲自由度を有しているため，腹腔鏡画像から屈曲角を検出する手法を用いて，腹腔鏡に対する先端部の位置姿勢情報を取得した．銅線を張ったファントムを用いたシステムの評価実験の結果，超音波画像の重畳位置精度は平均6.9 pixelとなった．また腹腔鏡下で行った動物実験では，プローブ先端部の屈曲角検出率は83.1％という結果を得た．
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  • 圧縮センシングによるMRI画像シミュレータの高速化
    朝比奈 諒, 藤居 昭吾, 山本 悦治
    2014 年 32 巻 3 号 p. 212-221
    発行日: 2014年
    公開日: 2014/08/05
    DOIhttps://doi.org/10.11409/mit.32.212
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    MRI画像シミュレータは，パルスシーケンスやハードウェア開発の効率向上に有用である．しかし，拡散強調画像に関しては計算量が膨大なため，ヒト脳サイズモデルを扱えるシミュレータは報告されていなかった．われわれは新規に提案した高速法を適用することで，年単位の計算時間を数時間にまで短縮した．一方で，シミュレータに対する性能向上への要求は高まる傾向にあり，計算時間の増大を招いている．そこでさらなる高速法として圧縮センシングをシミュレータに応用することを提案する．検討結果によれば，約30％のデータからでもシミュレータとしての動作に耐えられることが推定され，約3倍の高速化が見込まれた．応用例として，拡散強調画像撮像用MPGの振幅変動を想定し，得られる画像を評価した．その結果，データ利用率30％の圧縮センシングでも，MPGの振幅変動と画質劣化との関係を再現でき，開発したシミュレータが装置開発に有用であることが確認できた．
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