医療用画像処理は、臨床分析や医療介入のために体の内部を視覚化する技術です。病気の診断、監視、治療において重要な役割を果たします。医療用画像処理技術にはさまざまな種類があり、それぞれに独自の用途と動作原理があります。
X 線は、身体を透過できる電磁放射線の一種です。X 線がデジタル検出器またはフィルムに当たると、さまざまな組織に吸収される放射線の量に基づいて画像が生成されます。骨はより多くの X 線を吸収するため、結果として得られる画像では白く表示されますが、柔らかい組織は吸収が少なく、灰色の陰影で表示されます。X 線画像は、骨折の検査、腫瘍の検出、乳がんのスクリーニング (マンモグラフィー) によく使用されます。
コンピュータ断層撮影 (CT) では、さまざまな角度から撮影した一連の X 線測定を使用して、スキャンした体の特定の領域の断面画像 (スライス) を作成し、内臓、骨、軟部組織、血管の詳細な検査を可能にします。CT スキャンの基礎となる数学的原理はラドン変換で、一連の 1 次元投影から 2 次元画像を再構成するために使用されます。このプロセスでは、通常、コンピューターによって実行される複雑な計算によって、体の内部の詳細な 3 次元画像が作成されます。
磁気共鳴画像法 (MRI) は、強力な磁場と電波を利用して、体内の臓器や組織の詳細な画像を生成します。X 線や CT スキャンとは異なり、MRI は電離放射線を使用しません。代わりに、核磁気共鳴の原理に基づいています。核磁気共鳴とは、磁場内の原子核が電磁放射線を吸収して再放射する物理現象です。さまざまな組織から受信される信号の強度は、その化学組成の違いと適用される磁場の強さによって異なり、特に軟部組織の高コントラスト画像が得られます。このため、MRI は脳、脊髄、筋肉、心臓の画像化に特に役立ちます。
超音波画像診断法、または超音波検査法では、高周波音波を使用して体内の画像を生成します。トランスデューサーが体内に音波を送り、音波は組織で反射してトランスデューサーに戻ります。返ってきた信号が画像に変換されます。超音波は、胎児の発育をモニターするため、また心臓（心エコー検査）、血管、腹部と骨盤内の臓器を画像化するために産科でよく使用されます。
核医学画像診断には、陽電子放出断層撮影 (PET) や単一光子放出コンピュータ断層撮影 (SPECT) などの技術が含まれます。これらの方法では、放射性医薬品と呼ばれる少量の放射性物質を投与し、特定の臓器または細胞受容体に移動させて検出器で検出できるようにします。PET 画像は、がんの検出、がん治療のモニタリング、脳機能の評価に特に役立ちます。SPECT 画像は、主に心臓の画像診断、血流や心筋の機能を観察する目的、および脳障害の診断やモニタリングのための脳画像診断に使用されます。
医療用画像の一般的な応用は、CT スキャンを使用して虫垂炎を診断することです。虫垂炎は、大腸に付属する小さな臓器である虫垂の炎症です。症状には、右下腹部の痛み、吐き気、嘔吐などがあります。CT スキャンでは、虫垂とその周囲の詳細な画像が提供されるため、医師は虫垂が腫れているかどうか、または患者の症状に別の原因があるかどうかを確認できます。これは、手術の必要性についてタイムリーな決定を下すのに役立ちます。
医療用画像技術の最近の進歩には、体内構造のより詳細な画像を提供する 3D 画像などのより高度な画像化方法の開発が含まれます。人工知能 (AI) と機械学習 (ML) 技術も、医療用画像の分析の改善、診断精度の向上、患者の転帰の予測に応用されています。もう 1 つの重要な革新は、継続的な健康モニタリングのためのウェアラブル技術の使用です。これは、患者の健康状態に関するリアルタイム データを提供することで、従来の画像化技術を補完します。
医療用画像処理は、病気の検出、診断、治療能力を大幅に向上させる、医療の重要な分野です。画像処理技術と手法の継続的な進歩により、医療従事者はこれまで以上に的を絞った効果的な治療を提供できるようになりました。研究が進むにつれて、画像処理能力がさらに向上し、診断がさらに正確になり、個々の患者のニーズに合わせてカスタマイズされることが期待できます。
