EIZO White Paper

Similar documents
untitled

White Paper

<4D F736F F D A8B8182DF82E782EA82E9834F838C815B B838B90B C682BB82CC8EC08CBB2E646F63>

untitled

Interoperability Workshop

<4D F736F F F696E74202D2088E E6919C955C8EA A835E82CC90B893788AC7979D>

相続支払い対策ポイント

150423HC相続資産圧縮対策のポイント

ハピタス のコピー.pages

Copyright 2008 All Rights Reserved 2

ソニー株式会社 OLED と CRT の カラーマッチングについて White Paper V 年 2 月 1 日

JESRA X-0093*A-2010 医用画像表示用モニタの品質管理に 関するガイドライン Quality Assurance (QA) Guideline for Medical Imaging Display Systems

0 21 カラー反射率 slope aspect 図 2.9: 復元結果例 2.4 画像生成技術としての計算フォトグラフィ 3 次元情報を復元することにより, 画像生成 ( レンダリング ) に応用することが可能である. 近年, コンピュータにより, カメラで直接得られない画像を生成する技術分野が生

1. 調達の背景及び目的 (1) 概要肺がんの集団検診は 永らく間接アナログ X 線撮影で行われてきた しかし近年の IT 化とフィルムレスの流れによりアナログ撮影装置の生産はすでに終了し 集団検診の現場でもデジタル撮影装置にその大半が置き換わっている 当成人病センターがん予防情報センター疫学予防課

VOX-BASE/RECEIVE Conformance Statement

Microsoft PowerPoint - 知多 ppt

2018年度 2次数学セレクション(微分と積分)

Autodesk Inventor Skill Builders Autodesk Inventor 2010 構造解析の精度改良 メッシュリファインメントによる収束計算 予想作業時間:15 分 対象のバージョン:Inventor 2010 もしくはそれ以降のバージョン シミュレーションを設定する際

線形システム応答 Linear System response

初心者にもできるアメブロカスタマイズ新2016.pages

- 2 Copyright (C) All Rights Reserved.

Analog signal 標本化 量子化 Digital signal 定理に基づく sampling 間隔の決定 f Δx max = 1 2 Δx 1 2 f max 標本化間隔 等号が成り立つとき周波数 従わないとエリアシングエラー (aliasing error) が生じる ( 折り返し雑

Copyright All Rights Reserved. -2 -!

IPA:セキュアなインターネットサーバー構築に関する調査

Microsoft Word - QNNZ _SmartInsight_TechnicalOverview.doc

untitled

Microsoft Word - 最終版 バックせどりismマニュアル .docx

Microsoft PowerPoint - データ解析基礎4.ppt [互換モード]

ColorNavigator 7使い方ガイド(ColorNavigator 6アップグレード編)

パラダイムシフトブック.indb

【資料1-2】脳神経外科手術用ナビゲーションユニット基準案あ

国土技術政策総合研究所 研究資料

フィードバック ~ 様々な電子回路の性質 ~ 実験 (1) 目的実験 (1) では 非反転増幅器の増幅率や位相差が 回路を構成する抵抗値や入力信号の周波数によってどのように変わるのかを調べる 実験方法 図 1 のような自由振動回路を組み オペアンプの + 入力端子を接地したときの出力電圧 が 0 と

Microsoft PowerPoint - WS23_01_IHE-hajimari_nakashima.ppt

untitled

<4D F736F F D20696D6F65646C82C982A882AF82E9955C8EA695698EBF8AC7979D2E646F63>

Microsoft PowerPoint - 6.PID制御.pptx

Microsoft PowerPoint - 1.1_IHE-IntroForUser_Harase.ppt

ComputerArchitecture.ppt

Microsoft Word - planck定数.doc

JUSE-StatWorks/V5 活用ガイドブック

ColorNavigator 7使い方ガイド(はじめて編)

untitled

Microsoft Word - thesis.doc

VLSI工学

how-to-decide-a-title

モデリングとは

untitled

例 e 指数関数的に減衰する信号を h( a < + a a すると, それらのラプラス変換は, H ( ) { e } e インパルス応答が h( a < ( ただし a >, U( ) { } となるシステムにステップ信号 ( y( のラプラス変換 Y () は, Y ( ) H ( ) X (

と 測定を繰り返した時のばらつき の和が 全体のばらつき () に対して どれくらいの割合となるかがわかり 測定システムを評価することができる MSA 第 4 版スタディガイド ジャパン プレクサス (010)p.104 では % GRR の値が10% 未満であれば 一般に受容れられる測定システムと

If(A) Vx(V) 1 最小 2 乗法で実験式のパラメータが導出できる測定で得られたデータをよく近似する式を実験式という. その利点は (M1) 多量のデータの特徴を一つの式で簡潔に表現できること. また (M2) y = f ( x ) の関係から, 任意の x のときの y が求まるので,

untitled

2011 ST講座 入門講座 DICOM規格 初級 –DICOMをうまく使いこなす-

White Paper 高速部分画像検索キット(FPGA アクセラレーション)

健康保険組合のあゆみ_top

リバースマップ原稿2

ボルツマンマシンの高速化

再生可能エネルギー発電と二次電池を導入した地域電力システムのシミュレーションによる設計

多変量解析 ~ 重回帰分析 ~ 2006 年 4 月 21 日 ( 金 ) 南慶典

目次 商標について.1 表記内容について.1 1 エディタ.2 1.1bluefish.2 1.2texi2html.2 2 科学.3 2.1chemtool.3 2.2Rasmol.3 2.3celestia.3 3 画像.4 3.1Blender.4 3.2tgif.4 4 数学.5 4.1ge

する距離を一定に保ち温度を変化させた場合のセンサーのカウント ( センサーが計測した距離 ) の変化を調べた ( 図 4) 実験で得られたセンサーの温度変化とカウント変化の一例をグラフ 1 に載せる グラフにおいて赤いデータ点がセンサーのカウント値である 計測距離一定で実験を行ったので理想的にはカウ

開発・運用時のガイド JDK8への移行に伴う留意点 [UNIX]

Copyright 2010 Sumitomo Mitsui Banking Corporation. All Rights Reserved.

LEDの光度調整について

ビットストロング製品のご提案

Kumamoto University Center for Multimedia and Information Technologies Lab. 熊本大学アプリケーション実験 ~ 実環境における無線 LAN 受信電波強度を用いた位置推定手法の検討 ~ InKIAI 宮崎県美郷

画像編集のワンポイントテクニック・簡単操作ガイド

HPB16_表1-表4.ai

【資料3-1】認証基準_認証基準改正の概要

arduino プログラミング課題集 ( Ver /06/01 ) arduino と各種ボードを組み合わせ 制御するためのプログラミングを学 ぼう! 1 入出力ポートの設定と利用方法 (1) 制御( コントロール ) する とは 外部装置( ペリフェラル ) が必要とする信号をマイ

Microsoft Word - 19-d代 試é¨fi 解ç�fl.docx

J I S J A S O 廃止提案書 1. 対象規格 JASO M 304:02 ( 自動車用発泡体 ) 2. 廃止の背景と理由この規格は自動車用の断熱 防音 防振及びクッション用材料の性能 試験方法を標準化する趣旨で 1969 年に制定され 以後 4 回の改正が行われた なお 本年度の定期見直し

DICOMが誕生するまで

51 Fig X 1 X X Table X 線 を 用 いた 試 験 の 概 要 X Fig. 3 X 1 1 X Table 2 X X 2.2 γ 線 を 用 いた 試 験 の 概 要 Fig Ir CO Table 3

ISO9001:2015規格要求事項解説テキスト(サンプル) 株式会社ハピネックス提供資料

MW100 Modbusプロトコルによるデータ通信の設定について

<4D F736F F D2089FC92E82D D4B CF591AA92E882C CA82C982C282A282C42E727466>

目次 1. はじめに 用語説明 対象アダプタ P HBA/2P HBAで異なる性能 付録 ( 性能測定環境 ) P HBAでの性能測定環境 P HBAでの性能測定環境 本書の

PowerPoint プレゼンテーション

表 3 厚生労働省新旧ガイドライン目次比較 は新ガイドラインで追加された項目 コンピュータ使用医薬品等製造所適正管理ガイドライン 第 1 目的 1. 総則 1.1 目的 第 2 適用の範囲 2. 適用の範囲 第 3 開発業務 1. 開発検討段階 (1) 開発段階の責任体制の確立 (2) 開発マニュア

1611 原著 論文受付 2009 年 6 月 2 日 論文受理 2009 年 9 月 18 日 Code No. 733 ピクセル開口率の向上による医用画像表示用カラー液晶モニタの物理特性の変化 澤田道人 石川晃則 1) 松永沙代子 1) 1) 石川陽子 有限会社ムツダ商会 1) 安城更生病院放射

やよいの顧客管理

弥生給与/やよいの給与計算

弥生 シリーズ

弥生会計 プロフェッショナル/スタンダード/やよいの青色申告

弥生会計/やよいの青色申告

弥生会計 ネットワーク/プロフェッショナル2ユーザー


Oracle Enterprise Linux 5における認証

Microsoft Word - ミクロ経済学02-01費用関数.doc

10 年相対生存率 全患者 相対生存率 (%) (Period 法 ) Key Point 1 10 年相対生存率に明らかな男女差は見られない わずかではあ

Copyright 2008 NIFTY Corporation All rights reserved. 2

問 題

,

スライド 1

Microsoft Word - 操作マニュアル-Excel-2.doc

測量士補 重要事項「標準偏差」

目次 1. はじめに SSL 通信を使用する上での課題 SSL アクセラレーターによる解決 SSL アクセラレーターの導入例 SSL アクセラレーターの効果... 6 富士通の SSL アクセラレーター装置のラインナップ... 8

はじめに 映像業界では Sony の インスタント HDR など HDR 映像を報道やライブなどの即時性が求められる用途にも活用しよう という取り組みが進められています そのために HLG(Hybrid Log-Gamma) 方式で撮影できるカメラを市場に投入するなどの動きが始まっています HLG

Microsoft Word - NaviPortalFAQ-master.doc

Transcription:

tüáíém~ééê 医用画像診断用モニターに求められるグレースケール表示とは CONTENTS 1. はじめに...2 2. 通常の液晶モニター (8bit 入出力 ) で医用画像を見た場合...3 3. モニター上で滑らかなグレースケール表示をおこなうには...4 3-1. 人間工学的に測定した適正なグレースケール表示関数...4 3-2. モニターの階調特性を補正するための Look-Up Table...6 4. 補正機能 (Look-Up Table) を持つモニター...8 4-1. グラフィックスボード内蔵 Look-Up Table を使用してモニター表示を行う場合...8 4-2.10.5bit Look-Up Table を内蔵する 8bit モニター...11 4-3.10bit Look-Up Table を内蔵する 10bit モニター...14 4-4.11.5bit Look-Up Table を内蔵する 10bit モニター...17 4-5.10bit 同時表示より上の機能は必要なのか...20 5. まとめ...21 No.04-001 Revision B 作成 : 2004 年 10 月株式会社ナナオカスタマーリレーション推進部 radiforce.com/jp/ tüáíém~ééê NLON

1. はじめに 近年 医用画像診断の世界は 今までのフィルム診断に比べて より迅速かつ効率的な診断を可能にするフィルムレス環境へと劇的な変化を遂げつつある 当然ながら 新しい診断の担い手となる液晶モニターには フィルムをシャーカステンで見る場合と同等の画像表示能力が求められることになる 具体的にはどのような表示能力なのであろうか このホワイトペーパーでは 適切な読影診断を行うために医用画像診断モニターに求められる特性について 主にグレースケールの観点から説明を行う tüáíém~ééê OLON

2. 通常の液晶モニター (8bit 入出力 ) で医用画像を見た場合 医用画像を液晶モニターに表示する場合 フィルムをシャーカステンで見る場合と比較して 適切な診断を行うに足りうるグレースケール表示が可能か という点が最も危惧されている 最適な読影には正確なグレースケール表示が欠かせないのである 実際 通常の液晶モニターで医用画像を表示したらどのようなこ とが起こるのか見てみることとする 現在一般的に販売されている 図 2 元 X 線フィルム 図 3 8-8bit モニター上 ( イメージ ) 液晶モニターはコンピュータからの 8 ビット (256 階調 ) 画像を 8 ビット のまま表示するモニター ( 以下 8-8bit モニターシステムと呼ぶ ) が主流 である これは図 1 のように コンピュータから 8bit の画像データの出 力を受けて 8bit つまり 256 階調の表示が出来るモニターということを 示す しかしながら この 8bit モニターに X 線フィルム画像を表示して みると X 線フィルムをシャーカステンで見るような画像 ( 図 2) にならず 全体的に白っぽい あるいは黒っぽいなど 微妙な中間階調で現され るべき肝心の患部の影がフィルムとは異なる画像となって表示されて しまう場合が多い ( 図 3) 図 1 8-8bit モニターイメージ どうしてこのように異なって表示されてしまうのであろうか これは色の情報を含まない黒から白までの明暗だけで表現したグレースケール ( 階調 ) 画像をモニターに表示するとよく分かる 元の ( 理想的な ) グレースケール画像は黒から白まで中間階調含めて滑らかに変化しているが ( 図 4) この画像を 8-8bit モニターで表示させた場合 図 5 のように階調がつぶれたり 飛んだりして 滑らかでないグレースケール画像となって表示されてしまう 図 4 元のグレースケール図 ( 理想画像 ) 図 5 8-8bit モニターに表示したグレースケール図 しかもそのばらつき具合は 各モニターのメーカーや機種によって様々に異なる つまり 医用画像としてコンピュ ータから出力されるデジタル信号 ( 元データ ) の視覚的解釈は その画像を表示するモニターの階調特性 ( 輝度特 性 ) に依存するため 異なったモニターでは完全に異なる視覚的外観や情報を持つのである この モニターごとにばらつきのあるグレースケールを 滑らか 且つ正しいグレースケールとして表示する機能が モニターに求められるわけだが 何をもってして 正しい と判断するかという 基準 が必要になってくる その 基準 に合わせて各モニターが個々の階調特性を補正表示できれば 同じ医用画像データはどのモニターで見ても正確か つ同じ表示になるという理想が実現するのである その 基準 の代表的なものは DICOM カーブである 次章では DICOM カーブについて説明することとする tüáíém~ééê PLON

3. モニター上で滑らかなグレースケール表示をおこなうには 3-1. 人間工学的に測定した適正なグレースケール表示関数 DICOMとはDigital Imaging and Communications in Medicineの略称で 米国放射線学会 (ACR) と北米電子機器工業会 (NEMA) によって定められた医用画像機器のためのネットワーク規格である 病院内外では 異なったメーカーの 異なったモダリティーのデジタル医用画像機器をネットワークで接続して 患者の検査情報や診断画像データの伝送を行う デジタル医用画像機器には 画像の発生装置 (CR CT MRI その他) 画像の保管装置( サーバ等 ) 画像の表示 処理 読影装置 ( 液晶モニター等 ) 等がある それらのメーカーや機種の異なる医用画像機器との間で各種の伝送を行う場合 画像データの整合性が問われ 機器の違いによって診断に影響が出ないような管理が要求される その要求を満たすネットワーク構築が DICOM 規格に対応することで可能となったのである DICOMは現在 Part1から16まで存在し Part14にグレースケール画像の表示のための標準表示関数が明記してある その目的は 全ての画像表示システムのための適切なグレースケール標準関数を 人間工学的に計測して数学的に定義することである 人間の目は画像の明るい領域よりも暗い領域において相対的に高い感度を示す特性を持つため 単純な関数で表すことはできない そこで一つひとつの階調に対して 輝度が変わったと人間の目で感じられる輝度を全て測定した ( 図 6) この与えられた観察条件のもとで 平均的人間観察者が識別可能な最小の輝度差はJust Noticeable Difference (JND 最小弁別閾) と呼ばれている 図 6 JND: 最小弁別閾 ( どこまで階調が見分けられるか ) DICOM Part14には 測定の結果定められたJNDの各整数値に対する輝度値が下記のような表で記述されている この関数は輝度 0.05から4,000cd/ m2の間で定められる 0.05cd/ m2はcrtモニターで実質的に表示できる最低輝度であり 4,000cd/ m2はx 線マンモグラフィーを見る時に使用するライトボックスの最高輝度を越えた数値である この輝度範囲の中で 人間は1,023の輝度差を感じられることを意味する JNDが1ステップ以下で階調変化していく場合 視覚的に理想的なグレースケールが表示できるが JNDが1ステップよりも大きく 例えば1から4 4から7のように階調変化していく場合 視覚的に理想的なグレースケールが表示できているとは言えない JND 輝度 [cd/ m2 ] 1 0.0500 2 0.0547 3 0.0594 4 0.0643 1021 3941.8580 1022 3967.5470 1023 3993.4040 表 1 JND 対輝度の対応表 tüáíém~ééê QLON

正式名を Grayscale Standard Display Function(GSDF) とするこのグレースケール標準表示関数を曲線に表したも のが図 7 で 一般的には DICOM カーブと呼ばれている 10000.00 1000.00 100.00 輝度 [cd/ m2 ] 10.00 1.00 0.10 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 0.01 JND Index 図 7 DICOM カーブ (Y 軸対数表示 ) 上の図では Y 軸の輝度を対数表示しているが これを通常表示で表したグラフが図 8 である 4000 3500 3000 2500 輝度 [cd/ m2 ] 2000 1500 1000 500 0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 JND Index 図 8 DICOM カーブ (Y 軸通常表示 ) DICOM カーブは人間に感じられる輝度の差がどの階調間でも等しく感じられる階調特性であり 病院内の各モニ ターの階調特性をこのグレースケール標準表示関数 GSDF 基準 に合わせて補正表示すれば 全てのモニターに おいて人間工学的に滑らか 且つ 正確 なグレースケール表示が実現することとなる tüáíém~ééê RLON

3-2. モニターの階調特性を補正するための Look-Up Table モニターの実際の階調特性をイメージグラフで見てみる 第 2 章で述べた 8-8bit モニターシステムの場合 コンピュータから出力されモニターに入力された 8bit の画像データは 図 9 のようにゆがんでモニター上に表示されている このような モニターに入力される信号と輝度の関係を 階調特性 といい 本来なら滑らかな階調特性を描くことが理想なのだが 先に述べたとおり 液晶モニターはその特性により滑らかな曲線にならず 図 9 のように変曲点があったり S 字型になったりする そこで滑らかな階調特性になるように補正を施すことを 階調補正 という では どのように階調補正は行われるのだろうか 下記の図 10 は 一般的な 8-8bit モニターシステムにおいて X 線フィルムなどの画像データがコンピュータから出力されて 8bit モニターに表示されるまでの階調数の変化をイメージで表したものである 図 9 8-8bit モニターシステムの階調特性イメージ 図 10 画像データがモニターに表示されるまでのイメージ (8-8bit モニターシステム ) 元の医用画像データを 12bit とする このデータはアプリケーション ( ビューワ ) グラフィックスボードを介する段階で 8bit に減少するが グレースケールの滑らかさは保持したままである しかし このデータをモニターで出力する段階では 先程も述べたように 階調はもはや滑らかではなくなってしまう ということは このグラフィックスボードとモニターの間に階調を補正するような機能を持たせればよい そこで考案されたのが Look-Up Table (LUT) である コンピュータからモニターへ信号が入力される際 モニターは入力された信号に従って対応する階調を順に表示す るのであるが Look-Up Table で補正して表示を行う場合は 入力された信号に対しては 必ずしも順にではなく 表 示可能な階調の中から理想的な階調を選択して表示していくこととなる この階調対応表のことを Look-Up Table と 呼ぶ この方式は絵の具をパレットに出してキャンバスに色を塗る行為に似ているため Look-Up Table を パレット tüáíém~ééê SLON

と呼ぶこともある つまりキャンバスと見立てたモニターに塗ることができる階調は 256 階調 (8bit) であることに変わりはないのだが パレットの中から理想の 256 階調を選ぶことができる では Look-Up Table という補正機能についてより具体的に説明していく tüáíém~ééê TLON

4. 補正機能 (Look-Up Table) を持つモニター 4-1. グラフィックスボード内蔵 Look-Up Table を使用してモニター表示を行う場合 モニター内蔵の Look-Up Table(LUT) の説明の前に 一般汎用グラフィックスボードの LUT を利用してモニター表示を行う方法について説明する 先程図 10 で解説した 8-8bit モニターシステムは グラフィックスボードの LUT を機能させていない場合である では グラフィックスボードの LUT を機能させた場合のモニターシステムを見てみる コンピュータの 8bit データは 図 11 のようにグラフィックスボードが持つ 8bit の LUT で補正されて モニターにデータ出力される このモニターを 8-8-8bit モニターシステムと呼ぶことにする 図 11 8-8-8bit モニターシステム 下記に 8-8-8bit モニターシステムにおいて 画像データがモニターに表示されるまでの階調数の変化をイメージで 示す ( 図 12) 図 12 画像データがモニターに表示されるまでのイメージ (8-8-8bit モニターシステム ) tüáíém~ééê ULON

この場合 結局グラフィックスボードの LUT にも 256 階調 (8bit) しかないため グラフィックスボードは ゆがんでいる階調の中から理想的でない階調を削除し 理想の階調特性に近い階調だけを残しデータ出力するため モニターに入力される信号は 8bit 以下になる つまり厳密に呼ぶとすると 8-8-8bit モニターシステムではなく 8-8-8( 以下 )bit モニターシステムになる 例えば 最低輝度 0.8cd/ m2 最高輝度 450cd/ m2 ガンマ 2.2 のモニターの階調特性をグラフィックスボードの LUT を使って 図 13 補正前の階調イメージ図 14 補正後の階調イメージ DICOM カーブに準拠するように補正したとする そのモニターの階調補正後のカーブと DICOM カーブを同じグラフ内に表示して その差を見ると下記の図のようになる ( 図 15 1~10cd/ m2の範囲を表示 ) 図では 階調補正カーブに段差があることがわかる 10 輝度 [cd/ m2 ] ( 対数表示 ) 1 DICOM カーブ 階調補正カーブ 50 75 100 125 150 175 200 225 JND Index 図 15 8-8-8bit モニターシステムでの階調補正カーブと DICOM カーブの差 tüáíém~ééê VLON

階調補正カーブと DICOM カーブとの 各階調における誤差率をグラフにしてみる ( 図 16) グラフから 低階調から 中間階調の領域で誤差が 4% 程度とやや大きくなっていることが見て取れる 104 103 102 DICOM カーブとの比率 [%] 101 100 99 98 97 96 0 32 64 96 128 160 192 224 256 階調 [0-255] 図 16 8-8-8bit モニターシステムでの誤差率 次に 各階調における JND ステップをグラフで見てみる ( 図 17) このグラフにした場合 JND ステップが変化せず かつステップが小さいほど 願わくは 1 ステップ以下である程 良い階調特性 を意味するのだが 8-8-8bit モニターシステムの場合 階調ごとに JND ステップが大きくなったり小さくなったり激しくステップが上下している これは階調飛びやバンディングの出現などグレースケールの滑らかさが欠けている事を示す 結論から言えば DICOM カーブに近いグレースケール表示を行ってはいるものの 医用画像診断モニターとしては不十分と言わざるを得ない 5.0 4.5 4.0 3.5 JND ステップ 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 32 64 96 128 160 192 224 256 階調 [0-255] 図 17 8-8-8bit モニターシステムでの JND 特性 tüáíém~ééê NMLON

4-2.10.5bit Look-Up Table を内蔵する 8bit モニター次に モニターに 10.5bit からなる LUT を持たせて階調特性を補正する場合を考える コンピュータから出力された 8bit データは 図 18 のように モニターの持つ 10.5bit の LUT で補正されて モニター上に表示される これを 8-10.5-8 bit モニターシステムと呼ぶことにする 下記に 8-10.5-8bit モニターシステムにおいて 画像データがモニターに表示されるまでの階調数の変化を 図 18 8-10.5-8 bit モニターシステム イメージで示す ( 図 19) 8-10.5-8 bit モニターシステムは コンピュータから出力された 8bit の信号に モニター内蔵の 10.5bit(1,531 階調 ) のパレットの中から 理想の 256 階調を選んで割り当てて モニター上に画像を表示させている 図 19 画像データが LUT を持つモニターに表示されるまでのイメージ (8-10.5-8 bit モニターシステム ) tüáíém~ééê NNLON

先程と同じように 最低輝度 0.8cd/ m2 最高輝度 450cd/ m2 ガンマ 2.2 のモニターの階調特性をモニターの LUT を使って DICOM カーブに準拠するように補正したとする そのモニターの階調補正後のカーブと DICOM カーブを同じグラフ内に表示して その差を見ると下記の図のようになる ( 図 20 1~10cd/ m2の範囲を表示 ) 図では 階調補正カーブの段差が小さくなっていることがわかる 10 輝度 [cd/ m2 ] ( 対数表示 ) 1 DICOM カーブ 階調補正カーブ 50 75 100 125 150 175 200 225 JND Index 図 20 8-10.5-8 bit モニターシステムでの階調補正カーブと DICOM カーブの差 さらに階調補正カーブと DICOM カーブとの 各階調における誤差率をグラフにしてみる ( 図 21) 全域に渡り 誤差 が 0.5% 程度と 8-8-8 bit モニターシステムと比較すると かなり小さくなっていることがわかる 104 103 102 DICOM カーブとの比率 [%] 101 100 99 98 97 96 0 32 64 96 128 160 192 224 256 階調 [0-255] 図 21 8-10.5-8 bit モニターシステムでの誤差率 tüáíém~ééê NOLON

次に 各階調における JND ステップをグラフで見てみる ( 図 22) グラフでは JND ステップの平均値は 2.5 程度であるが 階調ごとの JND ステップの変化が少なくなり 階調飛びやバンディングの出現などグレースケールの滑らかさを妨げるような現象が減少していることを示している このレベルであれば DICOM カーブに準拠したグレースケール表示で医用画像診断を行うモニターとしての性能を備えているといえる 5.0 4.5 4.0 3.5 JND ステップ 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 32 64 96 128 160 192 224 256 階調 [0-255] 図 22 8-10.5-8 bit モニターシステムでの JND 特性 tüáíém~ééê NPLON

4-3.10bit Look-Up Table を内蔵する 10 bit モニターモニター ( もしくはグラフィックスボード ) の 10bit LUT を利用して 簡易的に 10bit モニターを実現している場合がある これを 10-10-10 bit モニターシステムと呼ぶことにする ( 図 23) 下記に 10-10-10 bit モニターシステムにおいて 画像データがモニターに表示されるまでの階調数の変化をイメージで示す ( 図 24) ただし このシステムの場合 コンピュータから出力された 10bit(1,024 階調 ) の信号に理想の階調を選んで割り当てる時 モニター内のパ 図 23 10-10-10 bit モニターシステム レットが既に 10bit しか存在しないため 理想の階調特性に近い階調だけを選びデータ出力することになる よってモニターに入力される信号はその時点で 10bit 以下になってしまう つまり厳密に呼ぶとすると 10-10-10 bit モニターシステムではなく 10-10-10( 以下 )bit モニターシステムになる また このモニターシステムの場合 コンピュータ内で使用しているアプリケーション ( ビューワ ) グラフィックスボード グラフィックスボードドライバーが 10 bit 対応であることが必要となる 図 24 画像データが LUT を持つモニターに表示されるまでのイメージ (10-10-10 bit モニターシステム ) tüáíém~ééê NQLON

先程と同じように 最低輝度 0.8cd/ m2 最高輝度 450cd/ m2 ガンマ 2.2 のモニターの階調特性をモニターの LUT を使って DICOM カーブに準拠するように補正したとする そのモニターの階調補正後のカーブと DICOM カーブを同じグラフ内に表示して その差を見ると下記の図のようになる ( 図 25 1~10cd/ m2の範囲を表示 ) 図では 階調補正カーブに段差がほとんど見えないことがわかる 10 輝度 [cd/ m2 ] ( 対数表示 ) 1 DICOM カーブ 階調補正カーブ 50 75 100 125 150 175 200 225 JND Index 図 25 10-10-10 bit モニターシステムでの階調補正カーブと DICOM カーブの差 さらに 階調補正カーブと DICOM カーブとの 各階調における誤差率をグラフにしてみる ( 図 26) 全域に渡り誤差 が 1% 以下である 8-10.5-8 bit モニターシステムと比較して誤差は若干大きいものの ほぼ同程度になっていること がわかる 104 103 102 DICOM カーブとの比率 [%] 101 100 99 98 97 96 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 階調 [0-255] 図 26 10-10-10 bit モニターシステムでの誤差率 tüáíém~ééê NRLON

次に 各階調における JND 値をグラフで見てみる ( 図 27) JND の平均値は 1 以下と小さくなっており 目視上での階調差が 8 bit モニターと比較し見えにくく 滑らかになっていることを示している 但し 階調ごとに JND ステップが大きくなったり小さくなったりするという現象が見られる これは 階調飛びやバンディングの出現などグレースケールの滑らかさがやや欠けている事を示しており 10 bit モニターとしてみるのであれば 理想的な医用画像診断モニターとは言い難い 5.0 4.5 4.0 3.5 JND ステップ 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 階調 [0-255] 図 27 10-10-10 bit モニターシステムでの JND 特性 tüáíém~ééê NSLON

4-4.11.5bit Look-Up Table を内蔵する 10 bit モニターマンモグラフィー画像での診断など さらに滑らかなグレースケール表示が要求される場合は 10bit 同時表示モニターが有用である 但し 理想的な 10bit 同時表示を実現するためには 11.5bit(3,061 階調 ) 程度の より多くのパレットをモニターに持たせる必要がある これを 10-11.5-10 bit モニターシステムと呼ぶことにする ( 図 28) 下記に 10-11.5-10 bit モニターシステムにおいて 画像データがモニターに表示されるまでの階調数の変化 図 28 10-11.5-10 bit モニターシステム をイメージで示す ( 図 29) 10-11.5-10 bit モニターシステムは コンピュータから出力された 10bit(1,024 階調 ) の信号に モニター内蔵の 11.5bit(3,061 階調 ) の豊富なパレットの中から理想の 1,024 階調を選んで割り当てて 画像をモニター上に表示させている 但し 10bit 同時表示を行うためには コンピュータ内で使用しているアプリケーション ( ビューワ ) グラフィックスボード グラフィックスボードドライバーが 10 bit 対応であることが必要となる 図 29 画像データが LUT を持つモニターに表示されるまでのイメージ (10-11.5-10 bit モニター ) tüáíém~ééê NTLON

先程と同じように 最低輝度 0.8cd/ m2 最高輝度 450cd/ m2 ガンマ 2.2 のモニターの階調特性をモニターの LUT を使って DICOM カーブに準拠するように補正したとする そのモニターの階調補正後のカーブと DICOM カーブを同じグラフ内に表示して その差を見ると下記の図のようになる ( 図 30 1~10cd/ m2の範囲を表示 ) 図では 階調補正カーブに段差がほとんど見えないことがわかる 10 輝度 [cd/ m2 ] ( 対数表示 ) 1 DICOM カーブ 階調補正カーブ 50 75 100 125 150 175 200 225 JND Index 図 30 8-11.5-8 bit モニターシステムでの階調補正カーブと DICOM カーブの差 さらに 階調補正カーブと DICOM カーブとの 各階調における誤差率をグラフにしてみる ( 図 31) グラフからわか るように 全域に渡り 誤差が 0.5% 以下と 8-10.5-8 bit モニターシステム 10-10-10 bit モニターシステムと比較して もかなり小さくなっていることがわかる 104 103 102 DICOM カーブとの比率 [%] 101 100 99 98 97 96 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 階調 [0-255] 図 31 10-11.5-10 bit モニターシステムでの誤差率 tüáíém~ééê NULON

次に 各階調における JND 値をグラフで見てみる ( 図 32) グラフでは JND の平均値も 0.5 程度と小さくなり 各階調間の輝度差が殆ど認識できないほど小さいことを示している また 階調ごとの JND 値の変化も 10-10-10 bit モニターシステムと比較してもさらに少なくなっていることから 階調飛びやバンディングの出現などグレースケールの滑らかさを妨げるような現象もさらに減少していることを示している このレベルであれば より理想的な DICOM カーブに準拠したグレースケール表示で医用画像診断を行うモニターといえる 5.0 4.5 4.0 3.5 JND ステップ 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 階調 [0-255] 図 32 10-11.5-10 bit モニターシステムでの JND 特性 tüáíém~ééê NVLON

4-4.10bit 同時表示より上の機能は必要なのかそれでは 表示できる階調数は高ければ高いほど最適な画像診断を行えるモニターと言えるのだろうか まず代表的な医用画像モニターとして 最低輝度を 0.8cd/ m2 最高輝度を 450 cd/ m2と想定する この時 DICOM カーブ上でモニターの輝度範囲を図示すると下図のようになる ( 図 33) 10000.00 1000.00 450 100.00 輝度 [cd/ m2 ] 10.00 DICOM カーブ 1.00 0.8 0.10 0 128 256 384 512 640 768 896 1024 0.01 62.7 690.3 JND Index 図 33 DICOM カーブ 最低輝度 0.8cd/ m2 最高輝度 450 cd/ m2からその範囲の JND ステップを算出すると 690.3-62.7627.6 となり 人間が階調差として認識できる数が 627 階調となる よって これまで述べた 8-10.5-8bit モニターシステムでは 256 階調しか割り当てができないため 階調の差が目視で認識できてしまう 一方 10-11.5-10bit モニターシステムにおいては 1,024 階調を同時に表示できるため階調数としては十分であり その階調差は目視で認識されることはなく 極めて滑らかなグレースケールが表示できる グレースケール標準表示関数 Grayscale Standard Display Function(GSDF) の対応表を見ると 対応表の輝度 0.05から4,000cd/ m2の広い範囲内でさえ 人間が感じられる輝度差は1,023JNDと述べている 以上のことから 現在のところは10bit(1,024 階調 ) より上の同時表示モニターを用意しても 人間の目には結局その差を認識することはかなり難しいといえる tüáíém~ééê OMLON

5. まとめ 医用画像診断モニターに求められる条件をもう一度考えてみる 1 Look-Up Table(LUT) を内蔵し DICOM カーブに近い階調特性を実現できること 2 JND 値がなるべく小さく ( 願わくは 1 以下 ) 且つ値が安定していること JND 値が大きくなったり小さくな ったりすると 目視上のグレースケールがバンディングになるなどの問題が発生する 一般的な汎用モニター (8-8bit モニターシステム ) では 各モニターが独自の階調特性を持っているために グレー スケール表示にばらつきがあり 1 の観点から医用画像読影診断を行うには不適切である モニターではなく グラフィックスボードの LUT を利用した 8-8-8bit モニターシステムでは 1 の DICOM カーブは実 現できるものの 2 の JND 値が不安定であり グレースケールにバンディングが見られる よって この観点からは 医用画像読影診断を行うには不適切であると考えられる モニター内部に 10.5bit の LUT を持つ 8-10.5-8bit モニターシステムでは 1 の DICOM カーブに準拠したグレー スケール表示が可能であり かつ 2 の JND 値も 2.5 程度で安定しており この点から医用画像読影診断を行うには 適切なモニターであると考えられる モニター ( もしくはグラフィックスボード ) 内部に 10bit の LUT を持つ 10-10-10bit モニターシステムでは 1の DICOM カーブに準拠したグレースケール表示が可能であり 2の JND 値は 1 以下と小さいのだが 値が大きくなったり小さくなったりして不安定であり 10 bit 表示においては グレースケールにバンディングが生じる よって 通常の医用画像読影診断を行うには十分な性能を持ったモニターではあるが 理想的な 10 bit 同時表示を必要とするような医用画像 ( マンモグラフィー画像など ) を読影診断するモニターとしては最適であるとは言い難い モニター内部に 11.5bit の LUT を持つ 10-11.5-10bit モニターシステムを導入すれば 1の DICOM カーブに準拠したグレースケール表示が可能であるだけではなく 2の JND 値が 1 以下と小さく かつ安定していることにより 目視でも認識できないほどの滑らかなグレースケール表示が可能となる よって 通常の医用画像読影診断を行うのに十分な性能を持ったモニターであるだけではなく 理想的な 10 bit 同時表示を必要とするような医用画像 ( マンモグラフィー画像など ) を読影診断するモニターとして最適と言えるのである 記載されている会社名および商品名は 各社の商標または登録商標です Copyright C 2004 株式会社ナナオ All rights reserved. tüáíém~ééê ONLON