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医用画像情報学 (アナログ画像 (増感紙(高感度・低鮮鋭度) (現像液( pH8~13 ) (現像主薬 (フェニドン(急性、PQ),…
医用画像情報学
アナログ画像
効果
露光
相反則
現像後の写真濃度 D は照射光強度 E × 照射時間 t に比例する
相反則不軌
光の強度が不安定なとき、現像後の写真濃度が低下する現象
間欠効果
一度に露光する場合と何度かに分ける場合とでは相反則不軌により黒化度が異なる
増感紙(高感度・低鮮鋭度)
現像液( pH8~13 )
現像主薬
フェニドン(急性、PQ)
ハイドロキノン(緩性、MQ)
保恒剤(酸化防止剤)
亜硫酸ナトリウム
促進剤
炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム
抑制剤
臭化カリウム
定着液( pH4~5)
定着主薬
チオ硫酸アンモニウム > チオ硫酸ナトリウム
保恒剤(酸化防止剤)
亜硫酸ナトリウム
保護膜
乳剤膜を薄く、粒子径を小さくすると鮮鋭度向上
蛍光体層
薄くすると感度低下・鮮鋭度向上
結合剤を着色すると鮮鋭度向上
クロスオーバ効果:鮮鋭度低下 両面増感剤 + 両面乳剤フィルムの場合のみ生じる
蛍光体の吸収端により管電圧依存性が変化
特性曲線
寛容度(ラチチュード)=( ベース+カブリ+0.25 )~( ベース+カブリ+2.0 )の横軸
平均階調度=ラチチュードを与える領域の傾き、ラチチュードが狭いと大きくなる
相対感度=ベース+カブリ+1.0を与える横軸(比露光量)の逆数
グラディエント曲線:特性曲線全体を微分した曲線
フィルム
感度:AgBr > AgCl > AgI AgFは水溶性
露光量・露光時間・乳剤膜を大きくすると濃度(解像度)は低下
レギュラー:青色発光増感紙(CaWO4)
オルソ:緑色発光増感紙(Gd2O2S:Tb) レギュラーより光変換効率が高く主流となる
センシトメトリ
相対感度・階調度・寛容度を計測
濃度=log10( 入射 / 透過 )
医療情報
モニタ不変性試験
目視測定
受入試験(CRT)のみ
解像度、幾何学的歪み
不変性試験でも実施
全体評価、グレースケール、アーチファクト、輝度均一性
器具測定
輝度計
コントラスト応答、最大輝度、輝度比、輝度均一性
色度計
色度
情報システム
HL7
患者情報等の文字情報の交換規格
DICOM
Storage:撮影画像をサーバーへ送信
Q/R:表示装置・処理装置などから画像を呼び出す
MWM:必要な患者・検査情報をRISから呼び出す
MPPS:検査実施状況をPACS, RISに伝える
IHE
医療連携のための情報統合化プロジェクト
電子保存の三原則
真正性・見読性・保存性
情報セキュリティの三要素
機密性・完全性・可用性
装置構成
入力
マウス・キーボード
出力
LCD・プリンタ・ディスプレイ
記憶
ROM・RAM・HDD/DVD/SSD・USB
演算・制御
CPU
総論
フーリエ変換
対称性・線形性
偶関数・奇関数
奇関数を変換 → 実数部が消えて虚部のみに
偶関数を変換 → 虚数部が消えて実部のみに
パーシバルの定理
空間と空間周波数それぞれの全エネルギーは等しい
関数の2乗の積分はパワースペクトルの積分に等しい
パワースペクトル
フーリエ変換したスペクトルの絶対値の2乗
ドモルガンの法則
NOT( A + B )=NOT A ・ NOT B
NOT(A・B)=NOT A + NOT B
デジタル画像
デジタル化
標本化
サンプリング定理
ナイキスト周波数=fs / 2
標本化間隔が小さいほどアナログに近い
エリアシング誤差
サンプリング間隔がナイキスト周波数に対して広すぎるとモアレが発生
量子化
階調数(量子化レベル数)が少ないほどアナログデータとの差が大きい
階調数が多いほど濃度分解能向上・雑音減少
標本化した信号を離散的な整数値に変換
画像データ量
マトリクスサイズ(x × y) × 標本化数 × 量子化数
可逆圧縮
png形式などにより1/2~1/3程度に圧縮
非可逆圧縮
jpeg、ウェーブレット変換、離散コサイン変換により1/10程度に圧縮
画像処理
空間フィルタ
一次微分(中心は0)
Roberts
斜め方向を微分
Prewitt
縦横方向微分、微分量は同一
Sobel
縦横方向微分、微分量は異なる → エッジ抽出・強調
二次微分(近傍は+1)
Laplacian
4近傍または8近傍の高周波(辺縁部、エッジ)強調、減算による鮮鋭化
処理
積分処理
複数画像の画素値の総和
鮮鋭化
Laplacian
原画像からLaplacian画像を減算することで鮮鋭化
ボケマスク処理
原画像から平滑化画像(低周波成分)を減算 → 高周波成分強調
原画像のノイズ成分は増加し、マスクサイズが小さいほど高周波成分は強調
階調処理
ヒストグラム平坦化
ヒストグラムにおける各画素値の頻度を均一にして全体のコントラストを強調
DR圧縮
平滑化画像を加算することで濃度の領域を圧縮し、表示範囲を広げる
LUT
画像の入力値と出力値の対応関係を決める表
入出力が逆比例するLUTを用いて処理を行うと白黒が反転する
平滑化
メディアンフィルタ
エッジ(解像度)を保ちながらスパイク状ノイズを除去
ガウシアン、加重平均(加算平均)
エッジ(解像度)を保ちながらスパイク状ノイズの低減
移動平均(平均値フィルタ)
ノイズは低減するが解像度も低下するローパスフィルタ