現代のコンピュータ技術の発展は、デジタル医用画像技術の進歩を牽引しています。分子イメージングは、分子生物学と現代の医用画像技術を融合させた新しい分野であり、従来の医用画像技術とは異なります。従来の医用画像技術は、通常、ヒト細胞における分子変化の最終結果を示し、解剖学的変化が生じた後に異常を検出するものでした。しかし、分子イメージングは、新しいツールと試薬を用いた特殊な実験手法により、解剖学的変化を起こさずに疾患の早期段階における細胞の変化を検出することができ、医師が患者の疾患の進行を理解するのに役立ちます。そのため、薬剤評価や疾患診断のための効果的な補助ツールにもなります。
1. 主流のデジタル画像技術の進歩
1.1コンピュータラジオグラフィー（CR）
CR技術は、X線をイメージングボードで記録し、レーザーでイメージングボードを励起し、イメージングボードから放出された光信号を特殊な装置で通信信号に変換し、最終的にコンピュータを用いて画像化します。CRはフィルムではなくIPをキャリアとして使用するという点で従来の放射線医学とは異なり、現代の放射線医学技術の進歩過程において過渡的な役割を果たしています。
1.2 直接放射線撮影（DR）
直接X線撮影と従来のX線装置にはいくつかの違いがあります。まず、フィルムに感光性画像を形成する方法が、検出器によってコンピュータが認識できる信号に変換される点です。次に、コンピュータシステムの機能を利用してデジタル画像を処理するため、プロセス全体が完全に電動化され、医療現場の利便性が向上します。
リニアラジオグラフィーは、使用する検出器の違いによって大きく3種類に分けられます。直接デジタル撮影では、検出器にアモルファスシリコンプレートを使用し、間接エネルギー変換DRに比べて空間分解能に優れています。間接デジタル撮影では、ヨウ化セシウム、硫黄酸化物ガドリニウム、ヨウ化セシウム/硫黄酸化物ガドリニウム+レンズ/光ファイバー+CCD/CMOS、ヨウ化セシウム/硫黄酸化物ガドリニウム+CMOSなどの検出器が一般的に使用されています。イメージインテンシファイアデジタルX写真システム、
CCD検出器は現在、デジタル消化管システムや大型血管造影システムに広く使用されています。
2. 主要な医療用デジタル画像技術の開発動向
2.1 CRの最新の進捗状況
1) イメージングプレートの改良。イメージングプレートの構造に新しい材料を採用することで、蛍光散乱現象が大幅に低減し、画像の鮮明度と細部解像度が向上し、画質が大幅に向上しました。
2) スキャンモードの改善。フライングスポットスキャン技術の代わりにラインスキャン技術を採用し、CCDを画像コレクターとして使用することで、スキャン時間が大幅に短縮されました。
3) 後処理ソフトウェアの強化と改良。コンピュータ技術の進歩に伴い、多くのメーカーが様々なソフトウェアを導入しています。これらのソフトウェアを使用することで、画像の不完全な部分を大幅に改善したり、画像のディテールの損失を軽減したりして、より色調の整った画像を得ることができます。
4)CRは、DRと同様の臨床ワークフローの方向へと発展を続けています。DRの分散型ワークフローと同様に、CRは各撮影室や操作コンソールにリーダーを設置できます。DRの自動画像生成と同様に、画像再構成とレーザースキャンのプロセスは自動的に完了します。
2.2 DR技術の研究の進歩
1) 非結晶シリコンおよびアモルファスセレンフラットパネル検出器のデジタル画像化の進歩。主な変化は結晶配列構造にあり、研究によると、アモルファスシリコンおよびアモルファスセレンの針状および柱状構造はX線散乱を低減し、画像の鮮明度と明瞭度を向上させることが示されています。
2) CMOSフラットパネル検出器のデジタル画像処理技術の進歩。CMOSフラットパネル検出器の蛍光線層は、入射X線ビームに対応する蛍光線を生成し、その蛍光信号はCMOSチップによって捕捉され、最終的に増幅・処理されます。そのため、CMOS平面検出器の空間分解能は6.1LP/mと高く、これは最高分解能の検出器です。しかしながら、システムの画像処理速度が比較的遅いことが、CMOSフラットパネル検出器の弱点となっています。
3)CCDデジタルイメージングは飛躍的な進歩を遂げました。CCDイメージングの材料、構造、画像処理技術は進化を遂げ、新たに導入されたX線シンチレータ材料の針状構造、高透明度・高出力光学ミラーと100%充填係数の組み合わせにより、CCDチップの撮像感度、画像の鮮明度、解像度が向上しました。
4) DRの臨床応用は幅広い可能性を秘めています。DRイメージング技術は、低線量、医療従事者への放射線障害の最小化、そして装置の長寿命化といった利点を有しています。そのため、DRイメージングは胸部、骨、乳房の検査において優れた効果を発揮し、広く利用されています。一方、DRイメージングの欠点としては、比較的価格が高いことが挙げられます。
3. 医療デジタル画像の最先端技術 ― 分子イメージング
分子イメージングとは、組織、細胞、細胞内レベルにおける特定の分子を画像化手法を用いて理解し、生体状態における分子レベルの変化を明らかにすることです。同時に、この技術を用いることで、人体において容易には発見できない生命情報を探り、疾患の早期段階で診断と治療を行うことが可能になります。
4. 医療デジタル画像技術の開発動向
分子イメージングは医療デジタルイメージング技術の主要な研究分野であり、医療イメージング技術の発展の潮流となる大きな可能性を秘めています。同時に、主流技術としての古典的イメージングも依然として大きな可能性を秘めています。
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投稿日時: 2024年4月1日
