コンピュータ支援画像診断学会論文誌

資料

Vol. 5

Sep. 2001

X 線像の計算機支援診断の 40 年
鳥脇 純一郎名古屋大学大学院工学研究科情報工学専攻
Forty Years Progress in Computer Aided Diagnosis of X-ray Images

Jun-ichiro Toriwaki
Faculty of Eng., Nagoya Univ.
1

まえがき(Hounsﬁeld 1972) であろう。ここで初めて、3 次元の人体の『各点における状態』を可視化する手段を得（１）ME 学会とＸ線像の CAD 研究の発端た。この場合の上記写真に対応する位置にくるのは計

エム・イー学会の発足 ( 当時は ME 学会と書いた )算機であろう ( ペンシルバニア大 1945) 。CT の登場の第一回大会が 1962 年、筆者が大学院博士課程 ( 現の意義はいくつも考えられるが、ここでは次の三つを在の後期課程 ) において胸部 X 線写真の計算機処理

あげておこう：の研究をスタートする 2 年ほど前である。それ以来、①アナログ処理からディジタル処理へのパラダイム

今まで何らかの形で人体の X 線像の画像処理と診断・の変換、治療への応用に関する研究を続けている ( 本講演の標②人体の構造の可視化から人体の各部分での特性の題はここからきている ) 。これをひとくちにＸ線像の計測への発展 ( 画像は計測結果を可視化した結果

計 算 機 支 援 診 断 (computer aided diagnosis of X-ray

である［補注 2］) 、

images CADX) と 呼ぶ。CAD は、『各時代においてそ③ 2 次元データ処理から 3 次元データ処理への展の時代のコンピュータを駆使した診断法、もしくは診開。

断手順。特に診断の基になる情報の取得、および、そ一方、本稿の主題である画像の CAD に不可欠の人工れから診断に到達するプロセスにコンピュータを積極知能の概念 ( 認識・理解、学習、推論、など ) の登場的に用いる。また、コンピュータでなくては出来ない
機能を重視する』と言う程度に考える[鳥脇 99]。なお、
CAD の定義については［鳥脇 01b］も参照。

は 1956 年、米国のダートマス会議に始まるとされる。
（３）本文の話題
以下、筆者が関与した X 線像の CAD のいくつかを（２）背景 − 医用画像の歴史
医用画像の主目的は、個々の人体の無侵襲の可視化であろう。その意味では医用画像技術はＸ線の発見(Roentgen 1895) に始まる[舘野 01a,b]。科学技術上の成果にはすべて決定的なキーとなる先行する成果がある。X 線の発見に至るには、先行した写真の発明(Daguerre 1839) が必須であった［補注 1］。このこ

簡単に紹介する。説明の便宜上、カテゴリー＊＊という見出しを付けるが、これらは必ずしも時間軸上の排他的な分割ではなくて、むしろ、主として対象と手法のセットに基づく一種のカテゴリーを表すもので、それらを、筆者の研究室におけるおおよその開始時点の順に述べたものである。

とは、今からみると X 線写真が人体という対象の『可2視化のためのツール』であったことと符合する。これ

真の診断支援 (1965 〜）

によって我々は人体の内部をほぼ無侵襲で ( といっても X 線被曝の問題はあったのであるが ) 可視化する
手段を初めて手に入れた（図 1）。
医 用 画 像 に お け る 第 二 の 革 命 は CT の 発 明＊1名古屋大学大学院工学研究科〔〒 464-8603 名古屋市千種区不老町〕
投稿受付日：2001 年 8月 29日
採用決定日：2001年 9月 17日

-- 28
1 --

カテゴリーⅠ 2 次元画像処理と X 線写

このカテゴリーでの我々の研究の具体的目的は、間接撮影胸部 X 線写真の診断支援であったが、そもそも X 線写真の診断支援に関する研究そのものが全く無かったことから、精査不要の ( 異常疑い可能性なしの ) 写真を自動的に検出して、読影医師の負担を減らすことを目標とした。これを我々は人工知能の一分野であるパターン認識の応用と位置づけて手法の開発を

Journal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5

Sep. 2001

始 め た[ 鳥 脇 67a,b]［ 補 注 3］
（ 図 2 〜 5）。 し か し、

3 カテゴリーⅡ CT 像の登場と 3 次元可視

今から見ると計算機の登場後 20 年、人工知能の研究

化、シミュレーション (1980 〜 )開始後わずか 10 年弱では胸部Ｘ線像のような複雑な濃淡画像の認識のためにはソフト、ハード両面におい

1 に述べたように、CT 像が登場するとすぐに、そてツールの力不足が大きかった。また、写真というアれを対象とした CAD にも取り組んできた。ここでは、ナログ画像から出発しなくてはならなかったことのハ最初から、比較的近い将来に 3 次元等方性解像度のンディキャップも非常に大きかったと言える。

ディジタル画像が得られるであろうことを予想し、その時に役立つ基礎研究を念頭に置いた［補注 12, 図

それでも、一応 1982 年頃には、フィルム単位でみ13,14,15］。

て、感度 (sensitivity)81% 、特異度 (speciﬁcity)59%( 実験症例数 289) という結果を得ている[鳥脇 94]( 図

実際、主として頭部を対象として様々の表示が試み

6,7)［補注 4］。この時期は、多くの研究リソースがられ、その結果として開発されてきた多くのアルゴリ

濃淡画像の画像解析の手法に向けられ、差分フィルタ、ズ ム は、 現 在 改 め て 有 効 性 を 発 揮 し て い る[ 鳥 脇

細線化、距離変換、ディジタル幾何学、等今でも中核

85]( 図 16 〜 19) 。このカテゴリーの特徴として、コを担う諸方法の基礎が作られた。なお、胸部の直接撮

ンピュータ・グラフィックスの応用[横井 82]、米倉影像に対する肺がんの計算機診断に関しては、名取ららによる 3 次元ディジタル幾何学の一連の成果[鳥脇( 札幌医大ほか ) の優れた研究があり、[鳥脇 94]に詳

85 、米倉 82]( 図 19) 、および、外科手術シミュレー

しく紹介されている。

ションの研究がある ( 図 20 〜 23) 。この頃のシミュ

間接撮影像の計算機診断における難しさの主たる原

レーションは専ら骨が対象であった[安田 86]［補注

因は、処理手法の不足よりむしろ入力画像の画質の限13］（ 図 21, 22）。また、CAD では 3 次元 CT 像から界という、より本質的な問題にあることが[小畑 99]の肺がん腫瘤影検出の最初の研究の一つがある[森によって指摘されている。一方、方法論的には現在の93a,b]( 図 24) 。なお、肺がん検診への CT の導入にマーキング機能を基礎とする X 線像、および、CT 像

関しては 1994 年頃から検討されていたが、現在ではに対する CAD の大半に共通する処理手順の基礎を提CT 検診研究会などで活発に研究されており、検診車供する役割を果たした。X 線像の CAD は、胸部ではも試作されて試行されるに至っている[舘野 01a,c 、CT

塵肺、乳がん診断用のマンモグラム、胃がん診断用の研 01]。そこでは被験者当たりの画像の枚数が数十枚

胃 X 線像に広がり、国内では、1992 年にはコンピューにのぼると予想されるため、CAD の利用が一層期待

タ支援画像診断学会、1993 年にはコンピュータ外科

され、実際、実用に近いレベルに達している[飯沼 01,

学会が発足した[鳥脇 00]［補注 5 〜 8］［図 8,9］。

鳥脇 00]［補注 14］。

また、マーキング機能をマンモグラムに対して実現

4 カテゴリーⅢヘリカル CT の普及・発展した商用機が米国で NIH の許可を得て 1998 年に発と仮想化された人体の利用 (1990 〜 )表され、当初考えられたＸ線写真の自動診断 (CAD)
装置の商用化第Ⅰ号となった。この意味でこの年は90 年代に入ってヘリカル CT の実用化がすすみ、CAD 元年という言われ方もしている[特集 99b]( 図特に 90 年代末のマルチスライス CT によって、漸く10) 。これに関連して、
マンモグラム診断においてマー

等方性解像度の 3 次元画像が利用できる時代に入る。

キング機能 CAD の臨床的有効性を統計的に立証した

これは、計算機内に個々の人体の再現版 ( 仮想化した

シカゴ大土井らの研究の意義は大きい[土井 99]( 図バージョンという意味で仮想化された人体

11) 。また、1998 年には CAD を主題とする国際会議(virtual(ized) human body VHB) と 呼 ぶ ) を 持 つ こ とが初めて開かれた[土井 98]［補注 9］。さらに 2000と考えられる ( 図 25) 。

〜 2001 年前半には胸部Ｘ線像の特徴量の計測、マー

我々は、この VHB 内部を自由に移動しつつ診断す

キング、経時変化の計測などにも商用装置、またはソるナビゲーション診断を提唱［鳥脇 97］、その典型例

フトウェアが登場している。ただし、その手法の多く

として管腔臓器を対象とする仮想化内視鏡システム

は 80 年代〜 90 年代始めのものの発展である。なお、(virtual(ized) endoscope system VES) を、片田 ( 藤田

93 年頃までの展開の詳細は[鳥脇 94]参照 ( 図 12,13)

保健衛生大 ) らと共に実現した[森 94,95]( 図 26,27)［補注 10,11］。

［補注 15］。VHB の利用は、またナビゲーション途中
でのシミュレーション ( 人体の変形 ) 、臓器の仮想展- 2- 29- -コンピュータ支援画像診断学会論文誌

Vol. 5

Sep. 2001

開 ( 図 28,29) 、軟部組織の手術シミュレーション、

あるいは、特定疾患の高度の専門医レベルから等を可能にする。また、実際の内視鏡検査や内視鏡下町の開業医のレベルに至るまでの色々のタイプ

手術において視野内の画像に VHB から生成した様々のものが有り得る ( 図 34) 。

の情報を重畳する強化リアリティ (augmented reality)

ところで、人体をメディアとしてみるならば、実人の応用も可能性が見えており、すでに、術中支援、内体、仮想化された人体、ハードコピーとしての、いわ視 鏡 検 査 支 援 の 基 礎 研 究 を 進 め て い る[ 鳥 脇ゆる「Ｘ線写真」、
そして記号化された知識としての「医00,01a]( 図 30,31) 。

学的知識」および「診断・治療記録」、の中を自在に３次元画像解析のアルゴリズムは、この時期のすべ

移動しつつ目前の人体という特定のメディア、あるいての研究の基盤として不可欠になりつつある。ここでは、ソース（情報源）の状態に的確な判断を下すプロも継続的に数多くのアルゴリズムの開発が進んでいる

セス ( 図 35) 、とみることができる。それは、かつて( 図 32) 。

人文、社会科学分野で大きな話題をよんだ M. マクルー
ハンの大著「グーテンベルクの銀河系」になぞらえれ

5 むすび

ば

Ｘ線像の銀河系といってよいかもしれない ( 図

人体内を無侵襲でみたいという強い動機に端を発し36) 。もう一つの「仮想化された人体」の利用においた画像診断における計算機利用に基づく支援は、当初ては、人体内部を自由に移動して任意の方向に任意のは単に X 線写真の自動分類を目指して研究が行われ部分を観察しつつ診断する―ナビゲーション診断と呼たが。近年は急速に多様化し、益々発展している。Xんだ―に大きな特徴がある。それは、1960 年代のＳ

線発見後およそ 100 年強を経た現在では、計算機内

Ｆ映画の傑作「ミクロの決死圏」( 図 36) の実現の第の仮想化された人体を自由に探索・計測し、変形し、一歩と見るコメントにしばしば出会う。それがＳＦの

さらに、対応する実人体と同時に利用するという形

世界にどの程度近づけるかは今後の進歩によるが、少で、映像をあらゆる形で駆使する診療支援 (CAD ，CAS)

なくとも人体に関する見方を変える可能性を秘めていの時代が始まっている。

ると考えている［補注 16］。

40 年前には心電図の自動診断がエム・イー学会な（本稿は、第４０回日本エム・イー学会大会（２００１

どで盛んに研究されていたが、現在では、普通の心電

年５月９〜１１日）における大会長講演に加筆したも図診断や血液検査の検診の結果にも計算機の判定によのである。追加は主に参考文献および補注の形で行っるコメントが付いていて、医師にも参考にされているた。筆者自身が直接関わった研究に限られるが、研究[鳥脇 99 、特集 99a]。X 線像にもこのような CAD コの狙いなどの通常は論文に書かれない事柄も入れて、メントが該当する陰影の指示と共に添付される日も遠ある程度 CAD の歴史を記録することも意図した。
）

くないであろう。さらに、各人が自分の身体の 3 次
元 VHB を所有し、健康の維持に役立てるようになる［補注 1］Ｘ線発見を報告したレントゲンの論文には
次のようなことが書かれている。

ことも十分期待できる。今後のＸ線像の CAD を考え『…多くの点からみて特に重要なのは、写真乾版がてみると、多様化が一層進むと思われる。キーとなる

Ｘ線に感じることが明らかになったことである。様々

技術からみると、従来の中心であった「判断」に加えな現象を記録することができて、錯覚を容易に避けらて、「可視化」と「計測」が加わる（図 33）。そしてれるので、私は、この目で蛍光板で観察したことで重利用法からみると次の３種類に分かれてこよう。

要なものは、可能な限りすべて写真撮影をして確かめ( ⅰ ) 専用 CAD：用途、対象を明確に限定して医師た。…』[舘野 01a]

と共にセカンドオピニオン的な役割を果たす。

スクリーニング支援が代表例である［飯沼 01］。 ［補注 2］Hounsﬁeld の論文をみると、３次元物体の内部の各点（実際には微小体積要素）のＸ線吸収係数( ⅱ ) 汎用 CAD：特に特定の対象を限定せず、医師にとって読影のガイドとなるように、注目すべがいかに精度よく計れるかが詳細に述べられている

き陰影、常に見ておくべき箇所に関する指針を［舘野 01a］。これによって、人体各部の物理的特性を示す。

in vivo で計測する手段を我々は始めて手にした。

( ⅲ ) 日常 CAD：ホームドクターの補助、および、 ［補注 3］文献［鳥脇 01b］における専用 CAD である。
一般人の健康管理の支援機能を目指す。現在の血液検査、心電図検査にみられるような役割。
-- 30
3 --

Ｘ線像の専用 CAD の研究としては世界で最も早かっJournal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5 Sep. 2001

たと思う［鳥脇 67b］
（より正確には［鳥脇 67a］のというより進行度の定量化にあったが、現在ではほと方が早い）。図 2, 3 はその最初の学会発表（日本ＭＥんど研究されていない。

学会の一研究会）の資料の一部である。［飯沼 01］にある厚生省がん研究助成金梅垣班へのお誘いの発端と［補注 7］胃Ｘ線２重造影像の CAD に着手したのは1988 年頃、厚生省がん研究班（鳥脇班）に出席されなったのはこれではないかと思う。図 4 はこの研究ていた山田達哉博士（当時国立がんセンター）の提案

が正規のレビューを経て学会誌に原著論文として掲載による。胃Ｘ線像ではそれより前に充満像の CAD のされた最初のものである（日本ＭＥ学会誌 1967 年）。

研究があった（相馬、福島ら（京都工繊大）, 森英雄（山図 5 はそれに続く、いわば第２，３報を発表した頃の梨大）らによる）が、２重造影像はこのときが最初で図の一部である［鳥脇 68］。このときの対象は胸部直ある。研究を推進したのは長谷川純一君と関係した大接撮影正面像のごく一部（５㎝×６㎝くらい）の領域

学院生で、胃壁ひだの集中を検出する必要上「集中度」

で、人間なら誰がみても自明な大きな陰影の抽出と特と呼ぶ特徴量を考え、「集中度フィルタ」を開発した。

徴量の計算である。それでも、この付近の肋骨像の輪

その後、この集中度フィルタは他の所でも種々研究さ郭を自動抽出し、肋骨上と肋間に分け、かつ、ベース

れ、乳がんの検出、肺がんの良 / 悪性鑑別などにも適の濃度値のゆるやかな変化に対する補正もしている。

用されている。mass 状の腫瘤影の抽出とは対照的な［ 補 注 4］ こ の シ ス テ ム を AISCR-V3 (Automated

機能を持つ基本的な手法となりつつある。マーキング

Interpretation System of Chest Roentgenogram-V3) との機能はある程度のレベルにきているが拾い過ぎ誤り名づけた。CADX としてはもちろん、複雑な濃淡画像との関連を含めて能力の検証はこれからである。

のパターン認識システムとしても当時としては世界のトップレベルにあったと思う。後で述べるNUCSS, VES,

［補注 8］乳がんスクリーニングのためのマンモグラ
ムの CAD にも沢山の研究があり、今日の実用化の礎と並んで筆者の研究室で開発したパイオニア的 CADXが作られた時期であるが、筆者は直接に関与していな

システムの代表作第一作である。

いので省略する。

［補注 5］間接撮影像を選んだ理由は、1960 年代の日本においてＸ線像のスクリーニングの体制が確立し［補注 9］色々の学会や組織の企画が合同で開催される 大 き い 国 際 会 議 CARS(Computer Aided Radiologyていた唯一の画像であったことである。その画質に限

and Surgery, International Congress and Exihibition)

界があることはわかっていたから、診断の精度をあげの 中 に も 土 井 邦 雄 教 授 を 中 心 と す る CAD を 扱 う

るより、医師の作業をどの程度軽減できるかが問題であった。また、当初の症例には肺がんよりむしろ肺結核が多数含まれていたことは、スクリーニングの対象

Workshop が 1998 年から登場している。
［補注 10］判断機能を伴う CAD を支える技術はパターからみて自然なことであった。目標は病気の種類を問
わず異常を疑われる陰影のマーキングを目標とした。
少し後に出る名取（札幌医大）、鈴木（日本 IBM）らの研究は最初から直接撮影像を対象とし、肺がんの検出を意図していた。
［補注 6］じん肺Ｘ線像の CADX は労働災害、職業病の対応の中で取り上げられた。国内では、労働省並びに中央労働災害防止協会の支援を得て、じん肺 CADに関する小委員会がつくられた。筆者も 1985 年から参加している。
国内では小畑（農工大）らの成果が多い。
始めは空間周波数スペクトラム特徴やテクスチャ特徴の利用が主であったが、筆者らは個々の粒状影に着目した方法を導入した［陳 89］。70 年代〜 80 年代にかけて欧米の CADX の研究の大半はじん肺の診断を目指していた。これは病気の性質からみて病気の発見- 4- 31- -ン認識である。パターン認識に関する第一回の国際会
議（The ﬁrst International Joint Conference or Pattern
Recognition）が 1973 年に開かれ、筆者の胸部Ｘ線
像の CAD もここで始めて報告した。これは、肺腫瘤
影を肋骨像認識も組み込んで検出し、その正常・異常を判定することの可能性を始めて示したものとして、かなりの反響はあったと記憶している。これが契機となって、アメリカの E.L.Hall 教授（当時ミズーリ・コ
ロンビア大、後に南カリフォルニア大、テネシー大、
シンシナティ大）とＸ線像の CAD に関する日米協力
研 究（ 日 本 学 術 振 興 会 ） を 行 う こ と が で き た(1976-1977) 。
これに先立って、1973 年にはディジタル画像処理に関する日米セミナ（日本学術振興会（オーガナイザ
K.Preston ，尾上守夫）が東京で開かれ、ここでも上記の CAD の研究を発表する機会を得た。これらを通コンピュータ支援画像診断学会論文誌

Vol. 5 Sep. 2001

して当時の医用画像全体の CAD の先端を知るところ［補注 13］この時期としてはほとんど唯一の軟らかいとなるが、筆者のように胸部Ｘ線像の認識に正面から組織の変形のシュミレーションとして皮膚の切開の挑戦しているものは無く、なぜこのような（当時としシュミレーションがある。これは皮膚の形状を簡単なては非常に難しい）問題を取りあげたかに質問が集中

数式で表現して変形を画面上に表示している（図 22）した。そこには、果たしてどの程度の成算があるのか［金 88］。

という疑問と、当時のレベルでは超難問に挑戦していることへの関心、予想外にできているという成果（可［補注 14］等方性解像度の３次元ＣＴ像からの肺がん検出では恐らく図 23 の論文が最も早い。しかし、こ能性）への何がしかの評価、などが、確かに入り混じっ

の頃はまだスライス間隔の方がスライス内の画素の大ていたように思う。

きさより大きいのが普通であったから、そのことを利［補注 11］このセミナは医用画像のみではなくて、
ディ用してスライス内処理とスライス間処理を組み立てる

ジタル画像の認識・すべてを含んでいた。そのため方が自然であった。山本ら（豊技大）、および仁木ら（徳R.Haralick（共起行列のテクスチャ解析を始めて発島大）のグループにおいて、ほとんど同じ頃からこの表）、A.Winston（MIT AI グループの積み木世界の認種の研究が行われ、大きく発展して現在に至っている。

識の初期）、A.Rosenfeld（後のディジタル画像処理ア

特に現在ではスクリーニングへの応用が具体化してきルゴリズムの泰斗）、Dwyer, Harlow（Ｘ線写真処理、たため専用 CAD 型の研究が行われている。一方、筆ミズーリ・コロンビア大）などの後日それぞれの分野

者らの研究は当時としては症例にも限度があって一時の第一人者になる研究者（当時は若手、中堅）に出会

中断し、別の形の研究に移っているが、それらは次節

えたことは忘れ難い経験である。

のカテゴリーⅢにゆずる。

［補注 12］すでに冒頭で述べたようにＣＴの商用機の［ 補 注 15］ 仮 想 化 内 視 鏡 シ ス テ ム（Virtual(ized)

登場は 1972 年である。これは前出のパターン認識国

Endoscopy System VES) のアイデア、システム、およ

際会議、日米セミナの前年でもあり、実際これらの会

び実験例を最初に発表したのは、筆者らとアメリカの議での最大の話題は実はＣＴであった。ＣＴ登場の意

Vinning らで共に 1994 年であるから、一応この両者

義は既に１で述べた通りである。図 14,15 に初期のが発案者とみてよいであろう。因みに、「ミクロの決ＣＴ像の例を示す。実際にＣＴ像を筆者らが扱えるよ死圏」の世界を実現しようと内腔のフライスルーを提うになるのは 80 年代から、成果が出始めるのは 80案されたのは片田和廣教授（藤田保健衛生大）である。

年代後半である。

両グループは独立して研究を行っており、相互の参照

ＣＴ画像を扱うに際して意識した点は、もない。筆者らは気管支の例が多いが血管、胃、大腸①等方性解像度の三次元画像の時代が遠からずくるの例も示した、Vinning らは専ら大腸がんの診断を意ことを前提としてディジタル幾何学とアルゴリ図している。さらに、筆者らは管腔臓器に限らず任意

ズムの基盤をつくる、に人体内を動き回ると言う意味でナビゲーション診断②可視化が認識・理解と対等かそれ以上の意義を持つと考え、医用ＣＧの手法を蓄積する、の２点である。当時三重大学でＣＧの研究を始めていを提唱した。
［補注 16］レントゲンによる X 線の発見は、人体のた横井茂樹君（後名大、現情報文化学部）らの高度な質感表現（フォトリアリスティック・レンダリング）に関する研究が生きてくる。理論面では米倉達広君（名大、現茨城大）による３次元ディジタル幾何学の基礎、応用面では頭部形成外科および股関節整形外科の手術シミュレーションシステム NUCCS-V2（Nagoya
University Craniofacial Surgery Simulation System
Version 2）の開発（横井茂樹君、安田孝美君ら）がこのカテゴリーの成果の代表例である。一方、３次元処理を駆使したＣＴ像の肺がん検出 CAD も始めて試みられている［森 93a］
。
-- 32
5 --

中を見られるという点で人体に関するものの見方に強い影響をもたらしたという意見もある。それは、折からピカソらやキュービズムの絵画に見られる３次元形
状のとらえ方にも関係するという事も言われる．

Journal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5

Sep. 2001( 図 1)University College , London の museum に 展 示（図４）図２の研究をある程度まとめて発表した、恐されている写真。
「指に刺さった折れた針がみえる。

らく胸部正面像のＣＡＤでは国内最初の論文の一部

1896 年に臨床目的に使われた」、とある。Ｘ線の発[鳥脇 67c]

見の翌年であることから、Ｘ線がいかに早くから診療に 使 わ れたかがわかる。 ちなみに全身 の Ｘ 線 像 が1897 年に撮られているという記録があるそうである［青柳 00］。ただし、Ｘ線被爆の知識は全くなかったであろう。

（図５）図４の論文または、または、その続編の論文にある図。画面左の間接像の右上肺野にある病巣陰影を検出し、その特徴量を計測した結果を提示する実験である。

（図２）胸部 X 線正面像の CAD に関する最初の学会
報 告 の 表 紙（ 恐 ら く 日 本 Ｍ Ｅ 学 会 の 一 研 究 会 ）。
１９６７年。背景の左端は第３回日本ＭＥ学会大会論文集の表紙（１９６４年）［鳥脇 67b］( 図 6) 間接撮影胸部Ｘ線像の CADX システム AISCR-V3の流れ図。この構成自体が複雑な画像の解析のフレー
ムとしてオリジナルなものと言える。もちろん、現在
では極めて常識的である。右下は当時の大学院博士課
程でこの研究の推進の中心となった長谷川純一君（現（図３）図３の資料にある処理の流れ図と画像の仕様

中京大学教授、厚生省がん研究長谷川班代表）の当時のスケッチ、このスケッチの作者は塩見佳久君（当時
修士課程在学中）。

- 6- 33- -コンピュータ支援画像診断学会論文誌

Vol. 5 Sep. 2001

( 図 7)AISCR-V3 の出力の例（図 10）マンモグラム CAD を特集して「CAD 元年」

左上：肺輪郭線抽出結果をかかげた雑誌のページ（INNERVISION 1998 年）

右上：異常陰影候補領域
左下：血管影（中心線）、肋骨輪郭線抽出結果
右下：上記すべての重疊表示
このような出力ができること自体が、当時としてはかなり先端的な成果であり、筆者の場合は名古屋大学大型計算機センターのシステムをかなり自由に使えたことが幸いした。

（図 11）CAD の有効性を示す実験結果の一例（シカゴ大 土井邦雄教授らによる）［土井 99］( 図 8) 胃Ｘ線２重造影像の例（図 12）胸部直接撮影像の経時変化の検出に関する筆者らの最初の論文（日本エム・イー学会論文誌［鳥脇78］）、肋骨と肋間に分けて局所相関関数を用いて変化の検出を試みた。なお、単純にサブトラクションをすることは、既に［山村 68］に例がある。
( 図 9) 胃Ｘ線２重造影像の CADX の例[長谷川 90]
左上：胃壁ひだ陰影の強調のための差分フィルタの出力
右上：上図にしきい値処理と細線化を適用した結果
左下：右上図に対して集中度フィルタを適用した結果
右下：左下図の極大点抽出により胃がん候補領域を抽出した結果-- 34
7 --Journal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5

Sep. 2001（図 13）胸部正面像からの心陰影特徴量の抽出に関す（図 16）頭部Ｘ線ＣＴ像の可視化の例 (1)る筆者の論文の一部（電子通信学会論文誌）。この種

頭骨、断面上のＣＴ像、縫合線、腫瘍、などの組み合の試みはもっと古くからあった。これは前出の CAD

わせ表示システムAISCR-V3 の中で得られた成果の一つであ る。

（図 17）頭部Ｘ線ＣＴ像の可視化の例 (2)（図 14）Ｘ線ＣＴ像の意義と最初のＣＴ像（ EMI 社

種々の断面と表面

パンフレットより）（図 18）頭骨の表面の３次元表示の例（図 15）国産１号ＣＴによる画像の例（写真は山本真

一部の切り出しと移動は次の手術シミュレーションへ

司氏提供）の発展を示唆する- 8- 35- -コンピュータ支援画像診断学会論文誌

Vol. 5

Sep. 2001（図 19）3 次元ディジタル画像のトポロジーに関する（図 22）手術シミュレーションシステム NUCSS-V2

最初の論文。続いて出した 4 編の一連の論文は現在を発表した論文 (IEEE Trans.on Medical Imaging )［安の多くのアルゴリズムの基盤となっている[米倉 82]

田 90］（図 20）頭部ＣＴ像の３次元表示に関する論文の１（図 23）皮膚切開シュミレーションの画面の例［金 88］

ページ。日本エム・イー学会論文誌（1986 年）［安田 86］

（図 24）３次元胸部ＣＴ像からの肺がん検出の論文（電子情報通信学会論文誌）［森 93a］（図 21）頭部形成外科手術シュミレーションシステム
NUCSS-V2 の実験例
左上：術前の頭骨と頭部外形（上段）、術後の頭骨と頭部外形予想（下段）
右上：実際の術中の頭骨
左下：頭骨変形プラン（シミュレーション、変形前）
右下：同上（変形後）（図 25）仮想化された人体（＝３次元配列上のディジ
タル化された人体）の概念図
-- 36
9 --

Journal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5

Sep. 2001（図 26）仮想化内視鏡システムを最初に発表した論文（図 30）実内視鏡像に仮想化された人体の骨、血管を［森 94］

重疊したもの。気管の壁の背後にある器官が見える。

（図 27）仮想化気管支内視鏡の使用中の画面（図 31）実内視鏡の動きを自動追跡してそこに見える
位置、方向と同じ仮想化内視鏡像を生成する実験。
左：実内視鏡像、右：仮想化内視鏡像（図 28）胃の仮想展開のモデルの説明図（図 32）３次元画像処理アルゴリズムの例−薄面化 /細線化。左：入力ＣＴ像、中：薄面化の結果、右：細線化の結果（図 29）胃の仮想展開の例- 10- - 37

コンピュータ支援画像診断学会論文誌

Vol. 5

Sep. 2001

参考文献［青柳 00］青柳泰司：レントゲンと X 線の発見、恒星社厚生閣、2000[飯沼 01] 飯沼武：コンピュータ支援画像診断 (CAD)の実用化へのステップ 一考察、コンピュータ支援
画像診断学会論文 誌、8, 1, pp.1-3（2001.1）( 電子
出版 )［金 88］金秀一，安田孝美，横井茂樹，鳥脇純一郎，
片田和廣：ＣＴ三次元画像を用いた脳外科手術にお（図 33）CAD システム−今後は様々のクラス、役割

ける皮膚切開シミュレーション，医用電子と生体工に分かれてくる。

学，26, 6, pp.231-234 (1988-12)[小畑 99] 小畑秀文：医用画像の計算機支援診断−現状と今後の動向−、電子情報通信学会医用画像研資、
MI99-13（1999.5）[CT 検 01] 胸部ＣＴ検診、8, 1( 第８回胸部 CT 検診研究会大会抄録集）(2001.2)[舘野 01a] 舘野之男編著：原典で読む画像診断史、㈱エムイー振興協会 (2001.1)[舘野 01b] 舘野之男編著：原典で読む画像治療史、㈱エムイー振興協会 (2001.1)[舘野 01c] 舘野之男編：誰が病気を見たでしょう、胸（図 34）Ｘ線像の銀河系−Ｘ線像の診断の空間

部ＣＴ検診研究会 (2001.2)［陳 89］陳旋、長谷川純一、鳥脇純一郎：粒状影識別に基づくじん肺Ｘ線写真の自動分類、電子情報通信
学 会 論 文 誌、Vol.J72-D-II, No.11,pp.1857-1866(1989-11)[ 土 井 98] K. Doi, H. MacMahon, M. L. Giger and K. R.
Hoffmann eds. : Computer-Aided Diagnosis in
Medical Imaging, Proc. of the 1st. International
Workshop on Computer Aided Diagnosis, Amsterdam（図 35）
M ．マクルーハン： グーテンベルクの銀河系の表紙(1998)[土井 99] K. Doi, H. MacMahon, S. Katsuragawa and R.
M. Nishikawa : Computer-aided diagnosis inradiology : potential and pitfalls, European J. ofRadiology, 31, pp.97-109 (1999)[ 特 集 99a] 特 別 企 画 シ ン ポ ジ ウ ム 計 算 機 支 援 診 断(CAD) の現状と将来、医用画像情報学会雑誌、16 ，2 (1999.5)[特集 99b] 特集：CAD 元年コンピュータ支援診断シ
ステム、21 世紀への始動、インナービジョン、医療科学社 (1999.10)[鳥脇 67a] 鳥脇純一郎、福村晃夫：胸部Ｘ線写真の濃（図 36）Ｉ．アシモフ： ミクロの決死圏 ， 同２度分布の性質と肋骨境界の自動識別について、電子の表紙

通信学会医用電子・生体工学研究会資料 (1967.2)

38 ---11

Journal of Computer Aided Diagnosis of Medical Images Vol. 5

Sep. 2001[鳥脇 67b] 鳥脇純一郎、福村晃夫：Ｘ線写真のパター[森 94] 森健策、長谷川純一、鳥脇純一郎、横井茂樹、

ン認識 −電子計算機への導入−、日本 ME 学会放安野泰史、片田和廣：医用 3 次元画像における管射線関連装置委員会研究会資料 (1967.6)状図形抽出と気管支内視鏡画像のシミュレーショ

［鳥脇 67c］鳥脇純一郎、福村晃夫，小池和夫，高木ン、 ３ 次 元 画 像 コ ン フ ァ レ ン ス 94 講 演 論 文 集、良雄：胸部Ｘ線写真の濃度分布の性質と肋骨境界のpp.269-274(1994.7)

自 動 識 別， 医 用 電 子 と 生 体 工 学，5, 3, pp.182-[森 95] 森健策、長谷川純一、鳥脇純一郎、安野泰史、

191(10-19), July1967

片田和廣：3 次元胸部 CT 像に基づく気管支内視鏡[鳥脇 68]鳥脇純一郎、福村晃夫，小池和夫，高木良

シミュレーションシステム（仮想化気管支内視鏡シ

雄：電子計算機による胸部Ｘ線写真の病巣陰影識別ステム）、医用電子と生体工学 , 33, 4, pp.343-351

に関する基礎的実験，医用電子と生体工 学，6, 3,(1995.12)

pp.207-214 (17-24), Jun.1968[安田 86] 安田孝美，萬淳一，横井茂樹，鳥脇純一郎，[鳥脇 78]鳥脇純一郎、福村晃夫，高木良雄：胸部Ｘ

片田和廣：3 次元グラフィックスを用いた頭部 CT

線像の経時変化の自動計測に関する基礎的考察，医像 3 次元表示の手術計画への応用，医用電子と生

用電子と生体工学，16, 2, pp.109-116, Apr.1978

体工学，24, 1, pp.22-27 (1986.2)[鳥脇 85] 鳥脇純一郎，横井茂樹：３次元ディジタル[ 安 田 90] T. Yasuda, Y. Hashimoto, S. Yokoi, and J-I.

画像処理アルゴリズムの基礎，電子通信学会論文誌，

Toriwaki : Computer system for craniofacial surgical

J68-D, 4, pp.426-432 (1985.4)

planning based on CT images, IEEE Trans. on Medical[鳥脇 94] 鳥脇純一郎、舘野之男、飯沼武編著：医用 X
線像のコンピュータ診断、シュプリンガー・フェア

Imaging, 9, 3, pp.270-280 (1990-9)［山村 68］山村雄一、石山太朗、小林潤、実川佐太郎、

ラーク東京 (1994.12)

泉汎、中嶋祟夫、岩井喜典、的崎健、細井清夫：胸[鳥脇 97] 鳥脇純一 Y：仮想化された人体とナビゲー
ション診断、BME 、11 、8, pp.24-35 (1997)

部 X 線写真正面像読影の自動化に関する研究（第２報）、医用電子と生体工 学、6, 4, p｡305（第７回[鳥脇 99] 鳥脇純一郎：計算機支援診断 (CAD) の現状と課題、シンポジウム資料、医用画像情報学会雑誌、
16,2, pp.101-114 (1999.3)

日本ＭＥ学会大会抄録）、(1968.8)[横井 82] 横井茂樹、鳥脇純一郎、福村晃夫：X 線 CT
像の３次元表示に関するサーベイ、情報処理学会コ[鳥脇 00] 鳥脇純一郎：Ｘ線像のコンピュータ支援診断ー研究動向と課題、
電子情報通信学会論文誌 D-II 、
J83-D-II, 1, pp.3-26 (2000.1)

ンピュータビジョン研究会資料コンピュータビジョ
ン 18-5 (1982.5)[米倉 82] 米倉達広 , 横井茂樹，鳥脇純一郎，福村晃[鳥脇 01a] 鳥脇純一郎、森健策：バーチャル気管支内

夫：三次元ディジタル空間における図形の連結性と視鏡、肺癌の臨床、3, 4, pp.461-469（2001.5）

オイラー数，電子情報通信学会論文誌 D ，J65-D, 1,[鳥脇 01b] 鳥脇純一郎：CAD の定義、コンピュータ

pp.80-87 (1982.1)

支援画像診断学会誌（電子出版）［長谷川 90］長谷川純一、筒井敏武、鳥脇純一郎：胃Ｘ線二重造影像におけるひだ集中を伴うがん病変部の自動抽出、電子情報通信学会論文誌、J73-D-II, 4,
pp.661-669 (1990-4)

著者紹介
鳥脇

純一郎（とりわき じゅんいちろう）

昭和 37 年名大・工・電子卒．昭和 42 年同大学
大学院博士課程了．同年 4 月名古屋大学工学部助手．
以後，昭和 45 年助教授，昭和 49 年名古屋大学大型[森 93a] 森健策、長谷川純一、鳥脇純一郎、片田和

計算機センター助教授，昭和 55 年豊橋技術科学大学
情報学系教授，昭和 58 年名古屋大学工学部電子工学

廣、安野泰史：3 次元ディジタル画像処理による胸科教授，昭和 60 年 4 月より同情報工学科教授を経部連続 CT 像からの肺がん候補領域の自動抽出、電教授．工博．パターン認識，画像処理，グラフィッ

子情報通信学会論文 誌、J76D-II, 8, pp.1587-1594（1993.8）て，平成 6 年より同大学院工学研究科情報工学専攻
クス，および，それらの医学情報処理への応用に関する研究に従事．著書「画像理解のためのディジタ
ル画像処理 I ，II」( 昭晃堂 ) ，「パターン情報処理の[森 93b] 森健策、長谷川純一、鳥脇純一郎、片田和廣、
安野泰史：３次元Ｘ線 CT 像に基づく肺がん候補領域の自動抽出、JAMIT 92 研究報告、日本医用画
像工学会主催、pp.66-71 (1993.1)- 12- - 39基礎」( 朝倉書店 ) ，「認識工学」( コロナ社 ) ，電子
情報通信学会 ，情報処理学会，日本エム・イー学会，
人工知能学会，IEEE 各会員