生体の分光反射率の画像化による新しい無侵襲病態検査法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15590480
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 西堀 真弘 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 助手 (60189305)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津村 徳道 千葉大学, 工学部, 助教授 (00272344) ; 三宅 洋一 千葉大学, 工学部, 教授 (70027895) ; 田中 博 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (60155158) ; 宮崎 安洋 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (40302848) ; 田中 直文 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 助手 (90280982)
• Keywords: 分光反射率 / 分光推定 / 色再現 / 実物色画像 / 医用画像 / 色素分布推定 / 分光画像 / 機器・照明非依存

Research Abstract

1.健常ボランティアの皮膚や粘膜について、デジタルカメラで撮影した画像のRGB値と分光反射率の測元値を多数収集し、RGB値から分光反射率を推定するパラメータを作成した。
2.病室、外来、処置室、手術室など、視診が行われうる場所の照明光の分光放射率を色彩照度計で測定した。この結果医師が極めて多様な照明下で視診を行っていることが明らかとなった。
3.次の機能を持つソフトウエアを作成した。
(1)RGB画像の各画素のRGB値からパラメータテーブルを用いて分光反射率を推定する。
(2)推定された分光反射率と各照明の分光放射率から、各々の照明下における各画素の反射光のスペクトルを計算する。
(3)得られた反射光のスペクトル、コンピュータの表示装置の出力特性および等色関数(ある単色光と同じ色刺激を網膜に与えるRGB値の対応を示す関数)から、実際の反射光と最も近い色刺激を網膜に与えるRGB値を各画素について計算し、照明補正画像とする。
4.作成したソフトウエアで再現された画像と実物の比較実験を行ったところ、残念ながら色がうまく一致しなかった。そこで原因を追究したところ、人間の眼の色順応が、皮膚や粘膜の色に極めて大きな影響を与えることが明らかとなった。
5.そこで色順応の影響を取り除く機能をソフトウエアに付加し、再度実験したところ、極めて実物に近い色を再現できた。即ち本研究班は、対象が皮膚や粘膜に限定されるものの、照明に依存せず通常のデジタルカメラを使って実物と同じ色を再現できるシステムを、世界で初めて開発した。
6.これらと並行し、分光反射率とからメラニン、還元ヘモグロビン及び酸化ヘモグロビンの分光反射率を推定し、さらに酸素飽和度を推定して画像化する機能を付加した。今年度の残存期間と来年度は、これらの機能について臨床的意義の検証を行う予定である。

Research Products

• [Publications] Masahiro Nishibori: "A Strategic Road Map of Medical Application of Multispectral Imaging"PICS 2003. Vol. 6. 270-271 (2003)
• [Publications] 西堀眞弘: "分光反射率の画像化による診断装置開発のための撮影条件の研究"医療情報学. 23巻補冊. (2003)
• [Publications] 西堀眞弘: "医用実物色画像の記録再現のための基礎的検討"医療情報学. 21巻補冊(印刷中). (2004)
• [Publications] Masahiro Nishibori: "Why Multispectral Imaging In Medicine?"JOURNAL OF IMAGING SCIENCE AND TECHNOLOGY. Vol. 48 No. 2(印刷中). (2004)