平成 13年度厚生労働省がん研究助成金（長谷川班 ...
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平成13年7月19日
平成 13年度厚生労働省がん研究助成金（長谷川班）
第1 回班会議資料
研究課題: 「多元デジタル映像の認識と可視化に基づくがんの自動診断システムの開発に関す
る研究」
分担課題: 「デジタル映像の多元処理による胃がん・肺がんの自動診断システムの研究」
班員:長谷川純一(中京大学情報科
学部メディア科学科)
目加田慶人(名古屋大学大学院工学
研究科)
［研究経過］
(1)腹部X線CT像からの 3次元ひだ抽出
腹部X線CT像からの胃壁ひだ抽出の追加実験を 行った．モルフォロジ演算の構造要
素の
大きさ，撮影時に服用する発泡剤の量，および，被験者の姿勢，などを変化させて抽出結果
の違いを見た．
構造要素の大きさについては，半径が9mm程度でほとんどのひだ領域を抽出することがで
きた．盛り上がりがあまり明瞭でないひだについては，より大きな半径の構造要素で抽出が
可能になる場合があるが，その場合，拾いすぎが増え，別のひだが一つにつながって抽出さ
れてしまうことがある．
発泡剤の量に関しては，個人差は
あるものの，我々の目的にはおおよ
そ4g～5gが適量と
考えられる．
また，被験者の姿勢を変えて撮影した場合，胃の上側よりも下側になった部分のひだ領域
がよく抽出できることが分かった．ただし，下側になった部分は胃液が
溜まることが多く，
その影響は無視できないため，さらなる検討が必要である．
(2)腹部X線CT像による二重造影像シミュレーション
CT像 を利用した簡易二重造影，あるいは，二重造影の教育支援の可能性を調べるため，腹
部X線CT像から仮想的なX線二重造影像を
自動生成する手法の開発を試みた．
一つの方法として，バリウムの流れの物理シミュレーションからその胃壁面への３次元的
な付着状態を推定し，それを投影することで二重造影像を生成することが考えられる．しか
し，この方法では流れの物理モデルの構築が難しく，またできたとしても膨大な計算量を必
要とする．
そこでここでは，上記(1)で認
識されたひだ情報を積極的に利用し ，簡単な計算で二重造
影像を生成する手法を開発した．本手法では，まず，胃壁面をいくつかの領域に分類し，そ
れぞれにバリウムが付着する程度を 定義する．次に，その付着度に応じて各壁面画素にバリ
ウムの厚み情報を持たせ，それを投影して二重造影像を得る．具体的な処理手順を以下に示
す．
コンピュータ支援画像診断学会論文誌 Vol.5 No.8-9 Nov.2001
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コンピュータ支援画像診断学会論文誌 Vol.5 Nov.2001
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(処理手順)
(i)前処理：腹部X線CT像を入力として胃壁ひだ領域および胃空気領域を得る．
(ii)胃壁面の分類：胃壁面を，別に抽出されたひだ領域の情報を用いて，次の 3種類； (a)ひ
だ領域， (b)ひだ領域のわき，および， (c)その他に分類する．
(iii)バリウム厚み推定：上記(a)の領域はバリウムをはじき， (b)はバリウムが溜まりやすく，
(c)では薄く付着すると考えられる．そこで，それぞれの領域に
バリウムが付着する程
度を係数k1,k2,k3(k2>k3>k 1=0)で与える．次に，これらの係数を用いて付着するバリ
ウムの厚みを計算する．計算には，重力および各壁面画素の接平面の法線の向きを利用
し，両者のなす角が大きいほど付着する量が厚くなるようにする．最後に，バリウム付
着面画素に対して濃淡clos
ing演 算(局所Max↑局所Min演算)を施し，得られた結果を
その画素に付着するバリウムの量とする．
(iv)厚み情報の濃度値への変換：ある画素で得られたバリウムの量をその画素での適当なCT
値に置き換える．置き換えの計算式は実験的に定める.
(v)投影：得られたCT像をある方向に平行投影し，得られた結果を仮想的な二重造影像とす
る．
以上の手法を実際のマルチスライスCT像 に適用した結果，実際の二重造影像に類似した
映像が得られた．本手法で得られた画像は，実際の二重造影像にしばしば見られる不要なバ
リウム溜まりは原理的に生じない．また，本手法では，任意方向の投影や，前壁のみあるい
は，後壁のみの投影も可能である．結果の一例を図 1 に示す．
(3)胃内視鏡写真の測色
仮想化胃内視鏡像における胃壁面の色は，現状では標準色のそれとは異なるもので ある．
仮想化胃内視鏡像を実内視鏡像における標準色に合わせるためには，標準色の 色成分の分
布特徴，仮想化内視鏡システムにお
いてそれを実現する色 ・不透明度パ
ラ メータを知るこ
とが必要である．そこで，印刷された実胃内視鏡像(国立がんセンター 東病院，縄野先生
提供)の測色を行った．Photo Research社製，SpectraScan PR705を 使用して，視角0.5
度，昼光色光源下で画像中のxy色
度を計測した．輝度は，スピキュ レーションの有無で3
～50cd/m2 と大きくばらつくが，xy各色度 の(平均，標準偏差)はそれぞれ，x(0.49，0.049），
y(0.34，0.012)と比較的ばらつき が少ないことがわかった．
実際には，画像データと出力系(モニタ，プリンタ)間の変換過程が
未知なのでこの まま
では "胃の標準色"の再現は難しい
が，撮影された画像データのRGB各色成分の分 布と今
回計測した測色値の関係から，おおよその色再現は可能と考える．
(4)画像処理支援環境の整備
画像処理エキスパートシステムの 一つとして，目的画像提示型の動画像処理手順自動構成
システム(Motion-IMPRESS)の開発を進め，基本動作の確認を行った．
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Journal of Computer Aided Diabnosis of Medical Images Vol.5 Nov.2001
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(a) 仰向けを想定した仮想二重造影像(後壁像)
投影像(上:全体,下;胃部)
仮想二重造影像(上:全体,下;胃
部)
(b) うつ伏せを想定した仮想二重造影(前壁像)
投影像(上:全体,下;胃部)
仮想二重造影像(上:全体,下;胃
部)
図1 二重造影像シミュレーション結果の例
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コンピュータ支援画像診断学会論文誌 Vol.5 Nov.2001
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［研究計画］
(1)腹部X線CT像からの 3次元ひだ抽出
胃角部分の拾いすぎの改善，精密なひだ抽出方法の検討などを行う．
(2)腹部X線CT像による二重造影像シミュレーション
開発手順の処理パラメータを種々 変更して実験を行うとともに，実際の二重造影像との比
較および，教育用へ向けてのGUI
の作成を行う．
(3)胃内視鏡写真の測色
実内視鏡画像のディジタルデータと出力時の測色値との関係の解明と ，胃の標準色を実現
する仮想化内視鏡表示のパラメータの決定を行う．
(4)画像処理支援環境の整備
動画像を対象にした画像処理エキ スパートシステム(Motion-IMPRESS）の改善を行う．ま
た，このシステムを動作映像とC
T像とのレジストレーションを行う
際の人体の動き抽出に
応用する．
［研究発表］
●論文
1) 目加田慶人，江縁和史，長谷川純一，春日正男，縄野 繁："仮想化胃袋による 2重造
影像撮影模擬"，映像情報メディア学会誌，55，5，pp.742-745 (May 2001)
2) 濱田敏弘，清水昭伸，長谷川純一，鳥脇純一郎："画像処理エキスパートシステム
IM-
PRESS に おける少数の設計標本 からの手順構成に関する検討"，電子情報通信学会論文誌(D-
II) （印刷中）
●国際会議
1) S. Watanabe, J. Hasegawa, K. Mori, Y. Mekada and S. Nawano: "A Method forAutomated
Extraction of Stomach Fold Regions from Abdominal X-ray CT Image and Its Application
to Virtualized Stomachoscopy", CARS 2001 Computer Assisted Radiology and
Surgery, Excerpta Medica ICS 1230, ELSEVIER, pp.3-8 (June 2001)
2) Y. Mekada, M. Kasuga, J. Hasegawa and S. Nawano: "Visualization of Three-
dimensional Stomach Shapes for Virtual Observation", CARS 2001 Computer Assisted
Radiology and Surgery, Excerpta Medica ICS 1230, ELSEVIER, pp.421-424 (June 2001)
3) Y. Hirano, J. Hasegawa, J. Toriwaki, H. Ohmatsu and K. Eguchi: "Extraction of
Tumor Region Keeping Boundary Shape Information from Chest X-ray CT Images and
Benign/malignant Discrimination", CARS 2001 Computer Assisted Radiology and
Surgery,Excerpta Medica ICS 1230, ELSEVIER, pp.617-622 (June 2001)
●研究会・シンポジウム
1) 牛島健博，長谷川純一："動画像処理エキスパートシステムMotion-IMPRESSにおける特
徴点追跡手順自動構成法の開発"，電子情報通信学会パターン認識・
メディア理解研究会資
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料，PRMU2000-132 (Dec. 2000)
2) 江縁和史，目加田慶人，春
日正男，長谷川純一，縄野 繁："実画像情報を用いた胃袋
3次元形状表示について"，電子情報通信学会医用画像研究会資料，MI2000-60 (Jan. 2001)
3) 渡辺恵人，長谷川純一，目
加田慶人，森 健策，縄野 繁："3 次元腹部CT像からの胃
壁ひだ自動抽出の追加実験"，電子情報通信学会医用画像研究会
資料，MI2000-61 (Jan.
2001)
4) 平野 靖，長谷川純一，鳥
脇純一郎，大松広伸，江口研二："胸部X線CT像を用いた辺
縁形状を保存する腫瘤影抽出法とその良悪性鑑別への応 用"，電子情報通信学会医用画像研
究会資料，MI2000-98 (Jan. 2001)
5) 熊川直孝，長谷川純一，鳥脇純一郎："ゴール分割型画像処理エキスパートシステムGDIMPRESS
(Goal Divided IMPRESS) の開発"，電子情報通信学会パターン認識・メディア
理解研究会資料，PRMU2000-244 (Mar. 2001)
6) 平野 靖，長谷川純一，鳥脇純一郎，大松広伸，江口研二："3 次元ボロノイ図を用い
た胸部CT像 からの肺葉収縮の定量化"，電子情報通信学会医用画像研究会
資料，MI2001-20
(May 2001)
7) 濱田敏弘，清水昭伸，長谷
川純一，鳥脇純一郎："画像認識手順自動生成のための逐次
型および並列型手順探索法の比較評 価"，電子情報通信学会パターン認識・
メディア理解研
究会資料，PRMU2001-33 (June 2001)
●学会大会発表
1) 藤田晴美，渡辺恵人，長谷川純一："X線TV像からの胃輪郭線自動追跡"，2000 年度電
気学会東海支部若手セミナー 「新世代計測システム」第二回若手研究者研究発表会講演資料
集，pp.96-97 (Mar. 2001)
2) 牛島健博，長谷川純一："動画像における特徴点追跡手順の自動構成"，2001 年電子情
報通信学会総合大会講演論文集（分冊：情報・システム[2]），D-12-91 (Mar. 2001)
3) 渡辺恵人，長谷川純一，目
加田慶人，森 健策，縄野 繁 ："濃淡tophatフィルタを用
いた腹部X線CT 像からの胃壁ひだ自動抽出"，2001 年電子情報通信学会総合大
会講演論文集
（分冊：情報・システム[2]），D-16-3 (Mar. 2001)
4) 目加田慶人，森 健策，長
谷川純一："2 次元・3次元腹部X線像を用い
た胃の仮想空間
観察"，第 40回日本ME学会大会論文集，No.2pG1O-2，p.202 (May 2001)
5) 平野 靖，長谷川純一，鳥
脇純一郎，大松広伸，江口研二："胸部CT像に対するしきい
値処理による腫瘤領域抽出とその良悪性鑑別への応 用"，第 40 回日本ME学会大会論文集，
No.3pC1-5，p.488 (May 2001)
6) 渡辺恵人，長谷川純一，目
加田慶人，森 健策，縄野 繁 ："腹部X線CT像からの胃壁
ひだの認識と可視化"，第 40 回日本ME学会大会論文集，No.P2-59，p.681 (May 2001)
7) 渡辺恵人，長谷川純一，目
加田慶人，森 健策，縄野 繁 ："腹部X線CT像を用いた胃
X線二重造影シミュレーション"，MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY（第20回日本医用画像工学
会大会特集号） (July 2001)
コンピュータ支援画像診断学会論文誌 Vol.5 No.8-9 Nov.2001
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ウエッブサイト:-------http://www.pdffind.com/pdf/43qki6/
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