医用画像情報学
総論
アナログ画像
デジタル画像
医療情報
効果
露光
相反則
相反則不軌
間欠効果
増感紙（高感度・低鮮鋭度）
フィルム
現像液( pH8~13 )
定着液( pH4~5)
現像主薬
保恒剤（酸化防止剤）
促進剤
フェニドン（急性、PQ）
ハイドロキノン（緩性、MQ）
亜硫酸ナトリウム
炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム
定着主薬
保恒剤（酸化防止剤）
亜硫酸ナトリウム
チオ硫酸アンモニウム > チオ硫酸ナトリウム
感度：AgBr > AgCl > AgI AgFは水溶性
保護膜
蛍光体層
乳剤膜を薄く、粒子径を小さくすると鮮鋭度向上
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
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 )
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
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
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
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
二次微分（近傍は+1）
Laplacian
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
処理
積分処理
複数画像の画素値の総和
鮮鋭化
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
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
ドモルガンの法則
NOT( A + B )＝NOT A ・ NOT B
NOT(A・B)＝NOT A + NOT B
モニタ不変性試験
目視測定
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
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
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
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
標本化間隔が小さいほどアナログに近い
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
電子保存の三原則
真正性・見読性・保存性
標本化した信号を離散的な整数値に変換
階調処理
ヒストグラム平坦化
DR圧縮
LUT
画像の入力値と出力値の対応関係を決める表
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
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
情報セキュリティの三要素
機密性・完全性・可用性
画像データ量
マトリクスサイズ(x × y) × 標本化数 × 量子化数
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
Laplacian
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
原画像からLaplacian画像を減算することで鮮鋭化
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
偶関数を変換 → 虚数部が消えて実部のみに
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
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
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
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
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
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
抑制剤
臭化カリウム
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
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
グラディエント曲線：特性曲線全体を微分した曲線
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