DICOMビュワーソフトの構築に関する研究- 研究助成最終報告 五所川原市立西北中央病院 中央放射線部○船水 憲一 (Funamizu Kenichi)
栗原市立栗原中央病院 放射線科
大久 敏弘 (Ohisa Toshihiro)
石巻市立病院放射線科
佐々木 喬 (Sasaki Takashi)
東北大学病院放射線科
佐藤 和宏 (Satou Kazuhiro)
公立岩瀬病院放射線科
福田 和也 (Fukuda Kazuya)
みやぎ県南中核病院 診療放射線科 坂野 隆明 (Banno Takaaki)【1.目的】DICOMビュワーソフトの構築に関する研究の最終報告である。
【2.経緯】
本研究は、平成17年度に日本放射線技術学会東北部会の研究助成の交付を申請し、研究期間平成17年10月1日～平成19年9月30日までとして受理されたものである。
【3.基本コンセプト】
中間報告でも掲げたように「放射線技師に必要なDICOMビュワー」が基本コンセプトである。
【4. DICOMビュワー】
我々が製作したDICOMビュワーを紹介する。ソフトウエアの名称は、班員すべてのイニシャルを集め「FO-BS」と名づけた(Fig.1)。

Fig.1【5. DICOMビュワーの基本操作】
5-1 DICOMビュワーの起動
FO-BSは、EXEファイルのみであるため、FO-BSのEXEファイル（FO-BSアイコン）を開くだけである。
5-2 画像入力
DICOMファイルを表示するには、DICOMファイルをFO-BSにDrag＆Dropするだけである(Fig.2)。DICOMファ
イルである場合、Tagから読み込んだマトリクスサイズの確認が求められるので、よければOKをクリックすると画像が表示される。その他の画像形式の読み込みは、ModeのDICOM、16bit（RAWデータ）、8bit（RAWデータ）の中から該当するものを選択し、Loadボタンを押すことでファイルが選択できる。マトリクス確認ウィンドウが表示されるので、マトリクスを入力する。ヘッダ情報があったとしても、自動計算してくれる（ただし、フッタの計算はしない）。
5-3 Tag表示
DICOMファイルのTAGは、ソフト下部に表示されるが、そこをダブルクリックすると、TAG表示画面が拡大する。再度ダブルクリックをすると元に戻る(Fig.3)。

Fig.2

Fig.3

5-4 Auto windowing
WW、WLの自動調整機能を設けた。DICOMファイルの場合は、TAG情報にあるWW、WLで表示される。その他のファイルは、あらかじめ設定されている初期値（WW=600,WL=600）で表示される。このボタンをクリックすると、後述するアルゴリズムにのっとった処理が行なわれる。
5-5 Profile Curveの測定
上部のLineのチェックボ
ックスをチェックし、画像上のプロファイルカーブを測定したい場所に置く。マウ
スをクリックし、そのままドラッグし、求めたいポイントまできたら離す。再度、その地点でクリックし、「Profile Ready」のウインドウが現れたら「OK」をクリッ

Fig.4

Fig.5

クする。次に「Graph」のボタンをクリックするとTChartのグラフウインドウが現れる。そのグラフをクリックすると、Profileが現れる。このとき、Profileのデータは、クリップボードにコピーされるため、表計算ソフト「EXCEL」等にペーストすることが可能である(Fig.4-6)。
5-6 Histogramの測定
ROIチェックボックスをチェックすると、画面上に矩形が現れるので、目的とする場所にROIを合わせる。Histのチェックボックスを選び、「AveSD」ボタンをクリック後、「graph」ボタンをクリックする。
グラフウインドウは、前回の状態で表示される場合があるが、構わずクリックすると、Histgramが表示される。このグラフウインドウは、関心領域をマウスで右から左に囲むと、その部分が自動的に拡大される。逆に、左から右に囲むと元に戻る。この機能は、Profile Curveの場合も同様である。また、「AveSD」ボタンをクリックした時点でクリップボードにコピーされるため、表計算ソフト「EXCEL」等にペーストする
Fig.7
ことが可能である。Histチェックボックスではなく、Pixelチェ
ックボックスの場合は、グラフ化はできないが、クリップボードに、ROIの画素値がコピーされる(Fig.7,8)。
5-7 PSF画像によるMTFの測定
今回は、trialとしてPSF（点像強度分布像：point spreadFig.9
Function）から、MTFを求める機能も盛り込んだ(Fig.9,10)。
紙面の都合上、詳細は割愛するが、HELPに記載する。

Fig.6

Fig.8

Fig.10【6. アルゴリズム】
6-1 DICOMデータの定義
DICOMデータ、RAWデータの画像表示は、それほど難しくない。ヘッダ容量、マトリクス数、swap有り、無しがわかれば、WW、WLを設定するだけである。ただし、DICOMデータは、自身が、その情報を持っているため、そこから取り出し、自動表示するように考えた。そこに、ヘッダの書き出しが一定ではないという問題点が浮上し、ケースバイケースで対応することにしたものの、大概の物を表示可能にすることは、ユーザーが、このソフトでDICOMデータかどうかの判定に使Fig.11用する可能性があるかもしれないという危険性を含むと思われ、以下の3つの条件がすべて揃ったときにDICOMとみなし表示可能とした。ただし、それ以外のものもRAWデータとして開くことは可能である。
1. Preambleに$00が128バイトあること
2.上記に続いて、DCIMの4文字があること
3.転送構文が明記されていることである(Fig.11)。
6-2 Tag情報の取得
英語を日本語にするための辞書に、英和辞書があるように、DICOMのTagも、数値の羅列ではあるが、意味のあるものに変換することができるDICOM辞書（DICOMパート6）というものがある。
インターネットで検索すると、比較的簡単に手に入る。これを、Word、EXCELを使用し、プログラム上に配列変数データとして貼り付けた。プログラムを立ち上げると、配列変数内のデータを読み出し、照合用の配列変数に入れなおす。DICOMデータを開くと、Tagをひとつずつ読み出し、DICOM辞書とFig.12照合する。次に、VRを取得し（暗黙的VRは、DICOM辞書から取得）、値長さ、値を取得後、Tag表示用配列変数に書き出す。Fig.12は、Standard画像とGSDF変換画像である。この画像は、同じデータ、同じパラメータで処理されたCR画像であるが、P値出力（GSDF変換画像）するかしないかで、濃度依存データが輝度依存データに変換される。したがって、MONOCHROME1がMONOCHROME2画像となる。当然画素値も反転、かつ、変更され階調も変化する。FO-BSでは、ヘッダ情報に左右されない画像表示、グラフ表示を可能としている。また、invertで白黒反転表示を行っても、グラフの値は、変化しない。
6-3 Auto windowing
呼び出した画像を適切な条件で観察したいわけであるが、適切な条件というのも、あいまいな表現である。個々の観察したい部分がわからないと成り立たないからである。ここでいう、適切な条件とは、画像ヒストグラムのボリュームの多い領域の限定した表示をさす。Auto windowingのスタンダードな処理は、画像全体のヒストグラム

Fig.13

ではなく、画像中心部のヒストグラムを求めることである。
目的とするものは、画像の中心にあるのが一般的であるので、画像中心部のマトリクスの半分の大きさをとる。
その中のヒストグラムを分析し、最小値と最大値を求め、WLは、それらの平均値、あるいは、最頻値とし、WWは、それらの差あるいは、その差に係数をかけたものがWWになる(Fig.14)。しかし、この中に目的外とする画素値が含まれる場合、たとえ1pixelであったとしても影響する。
したがって、次のような方法でAuto windowingを考えてみた。
6-4 周辺分布を用いたAuto windowing
周辺分布とは、X軸、Y軸それぞれへの画素値の投影である。数ラインのプロファイルカーブとは異なり、画像全体の分布を得ることが可能である。そこで、
1. 画像の周辺分布を求める。
2. X、Y軸の周辺分布の、それぞれの最大値の90％を超える領域を求める。
3. その領域のヒストグラムを求める。
4. ヒストグラムの最頻値の5％を超える信号領域を求める。
5. その信号値の最大値と最小値を求め、差をWW、ヒストグラムの最頻値をとる画素値をWLとする。という処理を考えた。ただし、これだけでは、頭部CTの脳実質では、WWがあまりにも狭い値となる傾向を持つため、補正係数として、計算値を条件分岐させ、WWが20に満たない場
合は、4倍、20から30までなら3倍、30から50までなら2倍とした。その結果、従来型のAutowindowingに比べて臨床的な観察条件に近い条件が得られた。周辺分布方は、対象の存在を概略的に捕らえることに優れているが、プロファイルの形状によっては、対象が分離できない場合がある。しかし、今回の目的は、対象物の分離ではなく、ある一定の条件を満たす領域の検索であるため対象を分離する必要はない。従来型と、今回開発した方法との大きな違いは、物体の形状に合わせていけることである。特に、両足等は、従来型の方法では、不可能な部位である(Fig.14-18)。
【7.まとめ】
DICOMビュワー「FO-BS」のプロトタイプが完成した。
既存のDICOMビュワーとは異なり、Tagによる影響を排除しデータ本来の姿を見失わないような設計ができた。ソフトウエアの設計は、作製技術以上に、明確なコンセプトが重要であることを改めて感じた。なお、このソフトウエアは、ソースファイルを含めて、2007年内の配布を予定している。

Fig.14

Fig.15

Fig.16

Fig.17

Fig.18