医用画像工学研究グループ

　X線CT、MR、SPECT、PET、USなどの医用画像から測定される様々な定量値、例えばX線CT画像における悪性腫瘍の大きさ（腫瘍径）の変化は画像から得られる疾患特異的な生物学的特徴であり、これを定量的画像バイオマーカーと呼びます。測定誤差（バラツキ）の少ない定量的画像バイオマーカーは治療効果や治療戦略の指標となるだけでなく、認知症の新しい疾患修飾薬や悪性腫瘍の抗がん剤の治療評価にしばしば用いられています。一方で、定量的画像バイオマーカーは被験者の状態、撮像装置、画像再構成法、画像解析法などに依存するため、定量値の標準化、調和化、再現性がとても重要になります。
　本研究グループでは、「生体医工学」、「放射線計測学」、「医用画像情報解析学」を融合して、組織の血流や代謝など生体機能情報を画像化できるPETの定量的画像バイオマーカーに関する研究を行っています。そこでは医用画像処理のみならず人体を模擬した模型（ファントム）、画質評価および定量値解析ソフトウェアの開発や検証など「ものづくり」も大切にしています。

　タンパク質は、ヒトを含めた生物の構造と機能を支える重要な生体分子です。タンパク質の基礎研究や応用では、タンパク質溶液の状態を適切に把握して調節することが大切です。そのために必要となる「タンパク質溶液の観測」に対して、独自のシステム（光学顕微鏡、産業用カメラ、コンピュータ、各種計測機器、自作電子回路等で構成）を構築し、計測・解析ソフトウェアを開発することで取り組んでいます。
　本研究グループでは、上記のような光学顕微鏡を用いた画像計測・解析手法の開発を、「情報科学」、「自然科学」、「工学」の融合により行っています。そこでは、ソフトウェアや実験装置の自作・改良といった「手づくり」の部分を大切にしています。

　陽電子放出断層撮影（PET）は、放射性薬剤を用いて生体内機能を画像化する医用画像の一つであり、認知症や悪性腫瘍の新しい治療薬治験にしばしば用いられています。一方で、PETの画質は機種、撮像条件、被験者の体格などに依存するため、一定の画質を保証することがきわめて重要です。このため、装置の安全性や性能維持および標準的な画像を得ることを目的に日欧米の関連学会が複数のガイドラインを策定していますが、これらに対応した画質評価解析ソフトウェアが必要です。またガイドラインは改訂されるためソフトウェアのバージョンアップも必要になります。PETquact（PET quality control tool）は日本メジフィジックス株式会社と共同開発した研究支援用ツールであり、本研究グループの松本教授がコアメンバーとして参画しています。
　PETquactは、装置の性能維持を目的に開発したPETquactSP（PET quality control tool of system performance）と画質評価を目的としたPETquactIE（PET quality control tool of image evaluation）の2種類があり、日本で700以上の医療関係者がダウンロードしています（2025年3月末時点）。

　医用画像にはX線CT、MR、SPECT、PETなど様々な種類がありますが、いずれの画像にも多かれ少なかれ統計雑音が含まれます。このため、多種多様な雑音除去あるいは低減処理が施され、その画像の質を主観的評価あるいは客観的評価で評価します。主観的評価の一つであるROC解析は雑音のなかに埋もれている信号（病変）を検出する能力や性能を評価する方法ですが、観察者の知識や経験に依存するだけでなく、観察者間のバラツキを抑制するために十分な数の観察者を確保する必要があります。一方、コンピュータオブザーバと呼ばれる数値計算による観測者モデルで病変を検出する能力を評価することもできます。
　本研究グループの松本教授は、医用画像の画質評価ソフトウェアを研究機関や医療機関と協力して開発しています。