757 ノート CT 1 奥村英一郎神前 6 久保美華代 2 僚 7 白坂菜摘 3 宮下慶太 8 武田大樹 4 上田梨菜 9 橋本憲幸 5 上舞優介 Code Nos , EIZO Diagnosti

ノート

医用液晶ディスプレイと汎用液晶ディスプレイにおける

視覚的評価─胸部 CT 画像とモノクロ，

カラー表示における核医学画像の模擬信号の検出能─

奥村英一郎

_神前　僚

_宮下慶太

_上田梨菜

_上舞優介

久保美華代

_白坂菜摘

_武田大樹

_橋本憲幸

Diagnostic Detection Performance of a Simulated Nodule in Chest Computed

Tomography Images and Gray and Color Nuclear Medicine Images: Comparison

between a Medical Liquid Crystal Display Monitor and an Ordinary Liquid Crystal

Display Monitor

Eiichiro Okumura,1＊ _{Riyou Kamimae,}2 _{Kenta Miyashita,}3 _{Rina Ueda,}4 _{Yusuke Kanmae,}5

Mikayo Kubo,6 _{Natsumi Shirasaka,}7 _{Taiki Takeda,}8 _{and Noriyuki Hashimoto}9

1_{Department of Medical Radiological Technology, Kagoshima Medical Technology College} 2_{Department of Radiology, Nagasaki Kawatana Medical Center}

3_{Department of Radiology, Osaki Midtown Medicare Clinic} 4_{Department of Radiology, Himeji Medical Center} 5_{Center for Diagnostic Imaging, Imamura Hospital} 6_{Department of Radiology, Hujimoto General Hospital} 7_{Department of Radiology, Ureshino Medical Center}

8_{Department of Radiology, Imusu Yokohama Kariba Neurosurgical Hospital} 9_{EIZO Corporation}

Received October 10, 2013; Revision accepted June 5, 2014 Code Nos. 520, 532, 533

Summary

The purpose of this study was to evaluate the detection performance of simulated nodules in chest computed tomography (CT) images and nuclear medicine images with an ordinary liquid crystal display (LCD) and a medical LCD (grayscale standard display function: GSDF) and gamma 2.2. We collected 72 chest CT image slices obtained from an LSCT phantom with simulated signals composed of various sizes and CT values and 78 slices of monochrome and color nuclear medicine images obtained from a digital phantom with a simu-lated signal composed of various sizes and radiation levels. Six observers performed receiver operating charac-teristic (ROC) analysis using a continuous scale. The area under the ROC curve (AUC) was calculated for each monitor. The average AUC values for detection of chest CT images on a medical LCD (GSDF), medical LCD (gamma 2.2), and ordinary LCD were 0.71, 0.67, and 0.73, respectively. The average AUC values for detection of monochrome nuclear medicine images using a medical LCD (GSDF), medical LCD (gamma 2.2), and ordinary LCD were 0.81, 0.75, and 0.72, respectively. The average AUC values for detection of color nuclear medicine images on a medical LCD (GSDF), medical LCD (gamma 2.2), and ordinary LCD were 0.88, 0.86, and 0.90, respectively. Observer performance for detection of simulated nodules in chest CT images and nuclear medicine images was not significantly different between the three LCD monitors. We therefore conclude that an ordinary LCD monitor can be used to detect simulated nodules in chest CT images and nuclear medicine images.

Key words: liquid crystal display (LCD), receiver operating characteristic (ROC) analysis, chest computed

tomography (CT) image, nuclear medicine images, simulated nodule

*Proceeding author 1 _{鹿児島医療技術専門学校診療放射線技術学科} 2 _{独立行政法人国立病院機構長崎川棚医療セン} ター放射線科 3 _{而成会大崎ミッドタウン総合メディアケアクリ} ニック放射線科 4 _{独立行政法人国立病院機構姫路医療センター放射線科} 5 _{公益社団法人慈愛会今村病院画像診断センター} 6 _{一般社団法人藤元メディカルシステム藤元総合病} 院放射線室 7 _{独立行政法人国立病院機構嬉野医療センター放射線科} 8 _{イムス横浜狩場脳神経外科病院放射線科} 9 _{EIZO株式会社技術管理部医療機器課医療規格グループ}

緒　言

 医用画像のディジタル化に伴って，医療施設におけ る画像情報システムが普及し，画像表示装置は，従来 のイメージャ / フィルム / シャウカステンのハードコピー 診断から liquid crystal display（LCD）モニタなどのソフ

トコピー診断へと移行している1）_{．しかし，ハードコ} ピー診断からソフトコピー診断への移行には，ハードコ ピー診断と同等あるいはそれを超える診断精度を確保 する必要がある．そこで，多くの研究者が，解像度，階 調特性などが異なる表示モニタを対象にして，胸部単 純 X 線画像における間質性肺病変，結節状陰影などを 対象とした観察者実験2∼ 6）_{，乳房画像における微小石} 灰化，乳癌などを対象とした観察者実験7∼9）_{などが報告} されている．また，これらの報告などを基にして，日本 医学放射線学会の電子情報委員会による「デジタル画像 の取り扱いに関するガイドライン」から，胸部単純 X 線 画像に関しては，階調特性 grayscale standard display

function（GSDF）に 準 拠した 3 mega（M）pixels の医 用 LCDモニタを，乳房画像に関しては階調特性 GSDF に 準拠した 5 M pixels の医用 LCD モニタを推奨してい る10）_{．また，日本画像医療システム工業会規格（JESRA）} の「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 JESRA X-0093*_A-2010_{」で定義される管理グレード 1} を満たす医用 LCD モニタが臨床上フィルムと代替可能 であるとされる11）_{．このように，臨床の現場では，医用} LCDモニタは，高輝度，高解像度，歪み，フォーカ ス，省スペース，経済性などのメリットから，一次読影 用としてさまざまなモダリティで得られた画像のモニタ 診断に採用されている．また，胸部単純 X 線画像と比 べて，低マトリックスサイズである computed tomography （CT）画像，magnetic resonance imaging（MRI）画像， 核医学画像などのディジタル画像（マトリックスサイ ズ：512×512 から 64×64 程度）では，低解像度のモニ タ（1 M pixels，2 M pixels）でよいとされている10）_．しか し，同じ解像度のモニタでも階調特性 GSDF に準拠し た医用 LCD モニタと階調特性ガンマ 2.2 に準拠した汎 用 LCD モニタでは，階調特性が大きく異なるため各モ ダリティに適したモニタが必要である．  そこで，階調特性の異なる汎用 LCD モニタと医用 LCDモニタを用いて，頭部12, 13）_，腹部14）_{領域における} CT画像の異常部位の検出能について検討されており， Kawasumiら14）_{は，腹部 CT 画像における造影効果のな} い肝臓領域の局所性肝病変を対象とした観察者実験に おいて，階調特性が異なる医用 LCD モニタ（GSDF 準 拠）と汎用 LCD モニタ（ガンマ 2.2）において統計学的有 意差は認められなかったと報告している．しかし，われ われが知る限り，頭部，腹部領域における CT 画像を用 いた報告のみであり，それ以外の領域の CT 画像を対 象とした観察者実験の報告がないのが現状である．ま た，通常，モノクロで表示される CT 画像と異なり，機 能・代謝画像を表現することができる核医学画像では， 古くからカラー表示も一般的に用いられており，近年の 画像表示装置の急速な進歩によって，核医学画像に対 してもモニタ表示におけるソフトコピー診断が進んでい る．しかし，核医学画像におけるモノクロ表示とカラー 表示におけるモニタ特性の影響についての報告はされ ていない．  そのため本研究の目的は，1 M pixels の汎用カラー LCDモニタ（階調特性：ガンマ 2.2）と 2 M pixels 医用カ ラー LCD モニタ（階調特性：GSDF とガンマ 2.2）の 3 種 類のモニタにおける receiver operating characteristic （ROC）解析による視覚的評価を行い，3 種類のモニタ の物理的特性の違いが胸部 CT 画像上の模擬腫瘤像の 検出，核医学のディジタルファントムの信号の検出に及 ぼす影響について検討した．また，3 種類のモニタにお ける色度を測定し，モノクロ表示，カラー表示における 物理的特性と視覚的評価の違いについて検討した． 1．方　法 1-1 使用機器  本研究では，Table 1 に示す表示パラメータの医用 LCDモニタとして解像度 2 M pixels のカラーモニタ ディスプレイ（EIZO 株式会社 RadiForce RX220）と汎用 性 LCD モニタとして解像度 1 M pixels のカラーモニタ ディスプレイ（EIZO 株式会社 FlexScan L797）の 2 台の LCDモニタを使用した．医用 LCD モニタの階調特性 は，GSDF とガンマ 2.2 に準拠させた．また，医用 LCD モニタの寿命を考慮して，設定輝度範囲を 0.7 cd/m2_か ら 400 cd/m2_{とした．また，汎用 LCD モニタの階調特} 性はガンマ 2.2 に準拠させた．RadiCS X1（EIZO 株式会 社）を用いてキャリブレーションを行った後，われわれ は輝度計（コニカミノルタ株式会社 LS-100）を用いて医 用 LCD モニタと汎用 LCD モニタの階調特性とコン トラスト応答を得た（Fig. 1，2）．また，色彩輝度計 （コニカミノルタ株式会社 CS1000A）を用いて，18 段 階のグレースケールテストパターンと Table 2 に示す red-green-blue（RGB）の 割 合 で 作 成した 39 個 のカ ラースケールテストパターンにおける色度を測定した （Fig. 3∼5）15∼17）_．

Table 1 Display parameters for medical LCD and ordinary LCD monitors on the observer test

2 M pixels medical LCD monitor 1 M pixels general LCD monitor (RadiForce RX220) (FlexScan L797)

Panel size 54 cm 48 cm

Matrix size of monitor 1200×1600 1280×1024

Dot pitch 0.270 mm 0.294 mm

Display bit-depth 10 bits 10 bits color Luminance setting range 0.7–400 cd/m2 _–

Maximum luminance 376 cd/m2 _{403.2 cd/m}2 _{284.5 cd/m}2

Minimum luminance 0.42 cd/m2 _{0.71 cd/m}2 _{0.61 cd/m}2

Display function GSDF γ 2.2 γ 2.2

Fig. 1 GSDF and ganma characteristic curve for medical and ordinary LCD monitors.

Fig. 2 ΔL/L for a JND of medical and ordinary LCD monitors.

Table 2 Color code

As shown Fig. 3, we painted the central point of color scale test pattern with the color combination of these color codes. Gray No.1–No.8

No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 Red 32 64 96 128 160 192 224 255 Green 32 64 96 128 160 192 224 255 Blue 32 64 96 128 160 192 224 255

Red No.1–No.4 Green No.1–No.4

No.1 No.2 No.3 No.4 No.1 No.2 No.3 No.4 Red 128 192 255 255 0 64 0 128 Green 0 64 0 128 128 192 255 255 Blue 0 64 0 128 0 64 0 128

Blue No.1–No.4 Yellow No.1–No.4

No.1 No.2 No.3 No.4 No.1 No.2 No.3 No.4 Red 0 64 0 128 128 128 255 255 Green 0 64 0 128 128 128 255 255 Blue 128 192 255 255 255 0 0 128

Magenta No.1–No.4 Cyan No.1–No.4

No.1 No.2 No.3 No.4 No.1 No.2 No.3 No.4 Red 128 192 255 255 0 64 0 128 Green 0 64 0 128 128 192 255 255 Blue 128 192 255 255 128 192 255 255

Fig. 3 Color scale test pattern.

Fig. 4 The CIE u’ v’ space on a grayscale test pattern for (a) medical LCD (gamma 2.2), (b) medical LCD (GSDF), and (c) ordinary LCD (gamma 2.2).

1-2 観察者実験で使用した画像データベース 1-2-1 胸部 CT 画像  われわれは，CT 装置（株式会社島津製作所 Subrina CYON）を用いて胸部ファントム（株式会社京都科学 LSCTファントム LSCT0001 型）と水ファントムを撮 影した．胸部 CT 検診における標準的な撮影条件は 120 kV，50 mA second（mAs），スライス厚：10 mm， pitch：2.0，スライス間隔：10 mm と規定されている18∼20）_． そのため，われわれは，管電圧，スライス厚，スライス 間隔は規定と同じとし，CT 画像上におけるノイズに寄 与する線量（10 mAs から 200 mAs），pitch（1.0 から 2.5） を変えた CT 画像を作成した．また，本研究で使用した 胸部ファントムには，スチロールとウレタン樹脂製の模 擬肺胞に，4∼12 mm の 5 種類の円形ウレタン樹脂製の 模擬腫瘍と，2∼10 mm の 5 種類の円形ウレタン樹脂製 の模擬腫瘍が左右肺野にそれぞれ埋め込まれている． また，その模擬腫瘤は肺尖部，気管分岐部，肺底部に 存在し，右肺野模擬腫瘤と模擬肺胞とのコントラスト 差は 100 hounsfield unit（HU），左肺野模擬腫瘤と模擬 肺胞とのコントラスト差は 270 HU と左右の肺野でコン トラストが異なる．Fig. 6（a）∼（f）は管電圧：120 kV，ス ライス厚：10 mm，pitch：1.0 とし，10 mAs から 200 mAs の撮影条件で撮影された水ファントムを示し，Fig. 6 （g）∼（i）は管電圧：120 kV，スライス厚：10 mm，20 mAs として pitch：1.5 から 2.5 の撮影条件で撮影された水 ファントムを示す．Fig. 6（a）∼（f）に示すように，管電流 とスキャン時間の積が小さい場合，量子モトルの影響を 受け，画像上にノイズが多く存在し，Fig. 6（g）∼（i）に 示すように，pitch が大きくなると検出器に入射する量 子モトルが減少するため，画像上にノイズが多く存在し た．また，Fig. 6 と同様に，Fig. 7 に示すように，noise

power spectrum（NPS）においても線量を少なくするとノ イズが増大したことを確認した．以上のことから，本研 究の観察者実験の画像データベースとして，10 mA/s と 線量が最も少ないため，ノイズが増大した胸部ファント ムを難易度が最も高い資料とし，逆に，200 mA/s と線 量が最も多いため，ノイズが減少した胸部ファントムを 難易度が最も低い資料であるとし（Fig. 8），各撮影条件 で撮影した CT 画像において，模擬腫瘤が含まれた 27

Fig. 5 The CIE u’ v’ color space on a color test pattern for medical LCD (gamma 2.2), medical LCD (GSDF), and ordinary LCD (gamma 2.2).

枚のスライス面と，正常構造のみ含まれた 48 枚のスラ イス面を観察者実験用の胸部 CT 画像データベースと した． 1-2-2 SPECT 画像  本研究で使用したディジタルファントムは，平成 17，18 年度核医学分野におけるデジタルファントム作 成研究班によって作成されたもので，Fig. 9 に示すよう に，ファントムの外容器は径 200 mm，高さ 200 mm の 円柱の中に，高さ 30 mm，60，40，20，10，4 mm 径と 5段階の円柱が連続したロッドで構成されており，それ ぞれのロッドには放射能の異なる三つの領域［バックグ ラウンド領域を 1 として 0（コールド），2，4］が配置され ている21）_{．また，このディジタルファントム形状にて}

electron gamma showerのバージョン 4（EGS4）によるモン

テカルロシミュレーションで single photon emission

computed tomography（SPECT）投影データが作成されて

いる21）_{．収集パラメータは，コリメータ［low energy high}

resolution（LEHR）：低エネルギー高分解能，low energy

general purpose（LEGP）：低エネルギー汎用］，検出器回

転半径・軌道（200 mm，150 mm），ピクセルサイズ

Fig. 6 The effect of dose and pitch factor on a water phantom. Scan conditions: 120 kV, 10 mm slice thickness, pitch: 1.0, (a) 10 mAs, (b) 20 mAs, (c) 50 mAs, (d) 100

mAs, (e) 150 mAs, (f) 200 mAs and 120 kV, 20 mAs, (g) pitch: 1.5, (h) pitch: 2.0, (i) pitch: 2.5.

Fig. 7 The effect of dose on WS value.

Fig. 8 Chest CT images of lung apex, bifurca-tion of the trachea, and lung base. Scan conditions: 120 kV, 10 mm slice thickness, pitch factor 1.0, (a–c): 200 mAs, (d–f): 10 mAs.

（2 mm，4 mm，6 mm），投影ステップ角度（3 度），最大

カウント数（50，100）である（Table 3）21）_{．次にわれわれ}

は，核医学画像再構成ソフト（富士フイルム RI ファーマ 株式会社 Daemon Research Image processor）を用いて，

Table 3に示す収集パラメータにおけるこのディジタル

ファントムの SPECT 断層像データを作成した．これら の SPECT 断層像データ作成には，前処理フィルタとし て Butterworth フィルタ（オーダ；8，カットオフ周波数； 0.5 cycles/cm）を用いたのち，再構成フィルタとして

rampフィルタを用いた filtered back projection（FBP）法ま

たは iteration；10，subset；2 の ordered subsets expectation

maximization（OS-EM）法を用いた．Fig. 10 は OS-EM

法を用いたある収集パラメータの SPECT 断層像データ を示す．Fig. 10 の 1 段目は理想の SPECT 断層像データ を示し，2 段目から 5 段目はそれぞれ 20％幅光電ピー クウィンドウの全光子データ，一次線データ，散乱線 データ，7％幅低エネルギー側サブウインドウの全光子 データの SPECT 断層像データを示す．また，Fig. 10 の左 の 1 行目から 5 行目は，それぞれ 60，40，20，10，4 mm 径とディジタルファントムの円柱の径が異なる．われわ れは，Table 3 に示す七つの収集パラメータの違い，散 乱線の違い，再構成法の違いにおける SPECT 断層像 データの物理的評価を考慮して，SPECT 断層像におけ る信号を含んだ 48 枚のスライス面と信号を含まない 30 枚のスライス面を選定した．また，信号を含んだ 48 枚 のスライス面の選定に関しては，共同研究者である学 生 5 名の合議制のもと，読影難易度 1∼5（1：検出が極 めて困難，2：検出が非常に困難，3：検出が困難，4： 検出が比較的容易，5：検出が容易）の画像の中から， 読影のレベルが最も容易なものを除く難易度 1∼4 の信 号を含んだスライス面のみ（各難易度において 12 枚ず つ，合計 48 枚）を選定した．われわれは，その選定し たすべての画像に対して最大カウント数を基準として 0 から 100％までをカラー表示（rainbow 表示）画像とモノ クロ表示（gray 表示）画像の 2 種類の核医学画像データ ベースを作成した．

Table 3 Projection data with a digital phantom in a nuclear medicine image

Collimator Radius of rotation Pixel size Step angle Maximum count

No.1 LEHR 200 mm 4 mm 3˚ 100 No.2 LEGP 200 mm 4 mm 3˚ 100 No.3 LEHR 150 mm 4 mm 3˚ 100 No.4 LEHR 150 mm 2 mm 3˚ 100 No.5 LEHR 200 mm 6 mm 3˚ 100 No.6 LEGP 200 mm 6 mm 3˚ 100 No.7 LEHR 200 mm 4 mm 3˚ 50 a b c d e Fig. 10 SPECT reconstruction images with OS-EM

method.

(a) Ideal SPECT reconstruction images, SPECT reconstruction images with photo-electric peak window of (b) total, (c) true, (d) scatter, and SPECT reconstruction images with low energy of (e) sub window on regions including rods (60–4 mm).

1-3 観察者と観察環境  読影操作による影響を防ぎ，観察者の読影能力を評 価するため，胸部 CT 画像と核医学画像のデータベー スは，あらかじめウィンドウ幅，ウィンドウレベルを固 定し，適正な画像濃度に設定した．モノクロ画像の場 合の表示階調は 8 bits グレースケール表示とし，カラー 画像の場合の表示階調は 8 bits カラースケール表示とし た．また，照度計（日置電機株式会社 MLF-471）を用い て，一般的な臨床現場での読影環境を想定し，モニタ 表面で約 30 lx に設定し，このとき，モニタ表面への外 光の影響を受けないように，モニタの位置，角度を調節 した．この観察者実験の開始前，不変性試験を行い， 三つのモニタの安定性を確認し，常に一定の読影環境

であることを確認した．  観察者は放射線技術学科を専攻する学生 6 名とし， 観察距離，読影時間は任意とし，日本放射線技術学会 平成 22 年度学術調査研究班 ｢ 観察者実験支援ツール の開発班 ｣ によって開発された（ROCViewerForMethod-1Ver1.0.1）を用いて連続確信度法で行った22）_{．付属の画} 像表示ソフトを用いて，表示画像サイズをピクセル等倍 表 示 で 観 察 実 験 を 行 っ た．マトリック ス サ イ ズ 512×512，画素サイズ 0.596 mm の胸部 CT 画像を医用 LCDモニタで 表 示した 場 合，表 示 サイズは 138.24 （0.27×512）mm，寸法拡大率は 0.452（138.24/305.15）倍 となり，汎用 LCD モニタで表示した場合，表示サイズ は 150.53（0.294×512）mm， 寸 法 拡 大 率 は 0.493 （150.53/305.15）倍となった．また，マトリックスサイズ 256×256，画素サイズ 1 mm の核医学画像を医用 LCD モ ニタで 表 示し た 場 合，表 示 サ イズ は 69.12（256× 0.27）mm，寸法拡大率は 0.27（69.12/256）倍となり，汎 用 LCD モニタで表示した場合，表示サイズは 75.26 （256×0.294）mm，寸法拡大率は 0.294（75.26/256）倍と なった．  観察者を三つのグループに分け，グループごとに使 用する LCD モニタを入れ替えた．また，観察者実験で の学習効果を防ぐため，画像の表示順序の異なる画像 を観察者別，モニタ別で観察者用の画像データベース を作成した．また，同一観察者は三つのモニタを 2 週間 程度の間隔をあけて観察者実験を行った．各観察者実 験を始める前に判断基準を確立してもらうために，難易 度の異なる 3 種類の画像を用いてトレーニングを行っ た．観察者実験で得られた結果を公表することに関し て，観察者に書面にて説明し同意を得た． 1-4 ROC 解析と統計学的有意差検定  三つのモニタにおける 6 人の観察者の ROC 曲線下面 積（area under ROC curve: AUC）の計算については，シ

カゴ大学の Metz らが開発した ROCKIT22）_{を用い，そこ} から，得られた三つのモニタにおける AUC の平均値に ついては，両側検定の Student-t 検定法を用いて有意水 準 5％とした場合の統計学的有意差検定を行った．ま た，ROC 曲線の作成には，シカゴ大学の Metz らが開 発した PlotROC22）_{を用いた．さらに，統計学有意差検} 定には，アイオワ大学とシカゴ大学によって開発された

DBM multi-reader multi-case（MRMC）を用い，Jackknife

法による観察者間および資料間変動を考慮した ROC 曲

線間の統計学的有意差検定を行った23, 24）_．

2．結　果

 胸部 CT 画像における模擬病変の検出に関して，汎 用 LCD モニタと医用 LCD モニタにおける観察者 6 名 の AUC を Table 4 に示す．平均 AUC および標準偏差 は 汎 用 LCD モ ニ タ（階 調 特 性： ガ ン マ 2.2）で 0.73±0.10， 医 用 LCD モ ニ タ（階 調 特 性：GSDF）で 0.71±0.13，医用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）で 0.67±0.10 であった．また，アベレージ法を用いた観察 者 6 名の各モニタにおける平均 ROC 曲線を Fig. 11 に 示す．汎用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）が他の

Table 4 AUC values for detection of a simuled nodule in chest CT images for six observers Observer Medical LCD (γ 2.2) Medical LCD (GSDF) General LCD (γ 2.2)

1 0.694 0.651 0.778 2 0.848 0.927 0.848 3 0.563 0.522 0.546 4 0.664 0.778 0.748 5 0.691 0.655 0.651 6 0.558 0.733 0.788 Average 0.670 0.711 0.727

Fig. 11 Average ROC curve for detection of simulated nodule in chest CT images.

モニタより AUC が高いが，Table 5 に示すように，6 名 の AUC による Student-t 検定では，3 者の診断能に統 計学的有意差は認められなかった．また，DBM MRMC を用いた統計学有意差検定を行ったところ，観察者 間，資料間変動を考慮しても，3 者の診断能に統計学的 有意差は認められなかった（P=0.442）．  核医学画像におけるモノクロ表示の模擬信号での汎 用 LCD モニタと医用 LCD モニタにおける観察者 6 名 の AUC を Table 6（a）に示す．モノクロ表示における平 均 AUC および標準偏差は汎用 LCD モニタ（階調特性： ガンマ 2.2）では 0.72±0.05，医用 LCD モニタ（階調特 性：GSDF）では 0.81±0.03，医 用 LCD モニタ（階 調 特 性：ガンマ 2.2）では 0.75±0.06 であった．またアベレー ジ法を用いた観察者 6 名の各モニタにおける平均 ROC 曲線を Fig. 12（a）に示す．医用 LCD モニタ（階調特性： GSDF）が他のモニタより AUC が高く，Table 5 に示す ように，6 名の AUC による Student-t 検定において，医 用 LCD モニタ（階調特性：GSDF）と汎用 LCD モニタ （階調特性：ガンマ 2.2）において統計学的有意差が認め られた（P=0.001）が，その他 2 者の診断能に統計学的有 意差は認められなかった．しかし，DBM MRMC を用い て，観察者間，資料間変動を考慮した統計学有意差検 定を行ったところ，3 者の診断能に統計学的有意差は認 められなかった（P=0.097）．次に，核医学画像における カラー表示の模擬信号の汎用 LCD モニタと医用 LCD モニタにおける観察者 6 名の AUC を Table 6（b）に示 す．カラー表示における平均 AUC および標準偏差は汎 用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）では 0.90±0.02， 医用 LCD モニタ（階調特性：GSDF）では 0.88±0.05，医 用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）では 0.86±0.05 で あった．またアベレージ法を用いた観察者 6 名の各モ ニタにおける平均 ROC 曲線を Fig. 12（b）に示す．汎用 LCDモニタ（ガンマ 2.2）が他のモニタより AUC が高い

が，Table 5 に示すように，6 名の AUC による Student-t 検定では，3 者の診断能に統計学的有意差は認められ なかった．また，DBM MRMC を用いた統計学有意差

Table 5 P-values (α=0.05) in statistical testing for comparison of displays

Chest CT image Monochrome nuclear image Color nuclear image Medical LCD (γ 2.2) vs Medical LCD (GSDF) 0.332 0.116 0.506 General LCD (γ 2.2) vs Medical LCD (γ 2.2) 0.220 0.534 0.175 Medical LCD (GSDF) vs General LCD (γ 2.2) 0.612 0.001 0.440

Table 6 AUC values for detection of simulated signals in (a) monochrome and (b) color nuclear medicine images for six observers

(a)

Observer Medical LCD (γ 2.2) Medical LCD (GSDF) General LCD (γ 2.2)

1 0.745 0.786 0.725 2 0.660 0.820 0.768 3 0.777 0.745 0.630 4 0.818 0.835 0.719 5 0.663 0.801 0.708 6 0.816 0.841 0.777 Average 0.746 0.805 0.721 (b)

Observer Medical LCD (γ 2.2) Medical LCD (GSDF) General LCD (γ 2.2)

1 0.901 0.953 0.941 2 0.797 0.815 0.924 3 0.789 0.888 0.876 4 0.909 0.907 0.894 5 0.902 0.808 0.878 6 0.885 0.924 0.898 Average 0.864 0.883 0.902

検定を行ったところ，観察者間，資料間変動を考慮し ても，3 者の診断能に統計学的有意差は認められなかっ た（P=0.425）． 3．考　察  本研究で用いた液晶ディスプレイの物理的特性か ら，輝度範囲などを考慮すると，汎用 LCD モニタより 医用 LCD モニタの方がよいと考えられる．また，本研 究で用いた胸部 CT 画像，核医学画像を汎用 LCD モニ タで表示した場合の表示サイズは，医用 LCD モニタで 表示した場合の表示サイズより大きい．そのため汎用 LCDモニタで表示された画像は，医用 LCD モニタで 表示された画像より間延びした画像として表示された． しかし，本研究における観察者実験では診断能に統計 学的有意差は認められなかった．また，胸部単純 X 線 画像，乳房画像，頭部，腹部 CT 画像を対象とした観 察者実験において，解像度の違いによって検出能に影 響したとの報告がない．そのため，本研究で用いた胸 部 CT 画像，核医学画像に関しても同様に，模擬腫瘤 状陰影像の検出において解像度の影響は少ないと考え る．また，使用した LCD の最高輝度は医用 LCD にお い て 400 cd/m2_{，汎 用 LCD に お い て 約 300 cd/m}2_で あった．このように最高輝度の設定が異なっていたにも かかわらず，診断能に統計学的有意差は認められな かった．これより，液晶ディスプレイにおいて最高輝度 の違いによる診断能への影響は少ないと推測する．最 後に，階調特性に関して，本研究では医用 LCD におい て，GSDF とガンマ 2.2 に準拠させ，汎用 LCD におい てはガンマ 2.2 に準拠させている．このように階調特性 が異なっているにもかかわらず，診断能に統計学的有 意差は認められなかった．しかし，頭部 CT 画像におけ る脳実質レベルにおいて，ガンマ特性と比較して， GSDFでは輝度とコントラストが低下したとの報告があ り，胸部単純 X 線画像において，高いピクセル値に相 当する縦隔部分，肋骨部分と模擬結節状陰影とのコン トラストに関しては，ガンマ 2.2 より GSDF の輝度特性 の方が模擬結節状陰影を容易に検出しやすく，逆に， 低いピクセル値に相当する肺野領域と模擬結節陰影と のコントラストに関しては，GSDF よりガンマ 2.2 の輝 度特性の方が模擬結節陰影を容易に検出しやすいとの 報告がある25, 26）_{．そのため，実際，画像表示の入力値} がコントラスト分解能の高い領域に存在すれば，汎用 LCDモニタの方が医用 LCD モニタよりコントラストが ついて見やすい現象が起きると考えられる．このように ウィンドウ幅，ウィンドウレベルの設定の違いによっ て，病変の検出能に影響が考えられる．しかし，臨床の 現場では CT，核医学装置で用いられているモニタは， 汎 用 モ ニタ（階 調 特 性：ガ ン マ 2.2）で あり，picture

archiving and communication system（PACS）環境で用い

られている読影モニタは，医用 LCD モニタ（階調特性： GSDF）である．そのため CT，核医学画像は汎用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）で適正化（ウィンドウ幅， ウィンドウレベルを固定）された画像を，階調特 性 GSDFで設定された読影端末の医用 LCD モニタで読影 する機会が多いため，本研究では汎用 LCD モニタ（階 調特性：ガンマ 2.2）を用いて適正化された観察資料を 用いて視覚的評価を行った．その結果，視覚的評価に おいて汎用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2）が少し だけ優位になった可能性があり，逆に，医用 LCD モニ タで最適化された観察資料を用いた観察実験を行った 場合，医用 LCD モニタが優位になる可能性も考えられ る．そのため，医用 LCD モニタまたは汎用 LCD モニタ にて適正化された観察資料をそれぞれ用いて視覚的評 価を行った場合，同様の結果が得られる可能性は低い と考えられる．そこで，本研究では読影操作による影響 を防ぐため行わなかったが，観察者自身がウィンドウ

Fig. 12 Average ROC curve for detec-tion of simulated signal in (a) monochrome and (b) color nuclear medicine images.

幅，ウィンドウレベルを調節しながら，各観察資料にお いて最適な画像を作成してもらい，観察実験を行うこと も一つの方法と考える．  モノクロテストパターンにおける色度の影響に関して は，Fig. 4（a），（b）に示すように，医用 LCD モニタで は，最も輝度の低い No.1（ピクセル値；0）を除いて，そ れ以外のテストパターンは最も輝度の高い No.18（ピク セル値；255）付近に存在した．また，汎用 LCD モニタ では，No.1 と No.2（ピクセル値；15）を除いて，それ以 外のテストパターンは No.18 付近に存在した．医用 LCDモニタと比 較して，汎 用 LCD モニタにおける No.1と No.2 のグレースケールテストパターンは青色側 にシフトし，それ以外のグレースケールテストパターン は白色側にシフトした．その理由として，医用 LCD モ ニタより，汎用 LCD モニタは偏光板の吸収軸からの青 みがかった光のもれが多かったため，青色側にシフトし たと考えられる27）_{．上記のように医用 LCD モニタと汎} 用 LCD モニタにおいて色度の違いはあるが，今回の研 究で用いたモノクロ表示の胸部 CT 画像と核医学画像 の視覚的評価に関しては，影響は少なかったと考える．  カラーテストパターンにおける色度の影響に関して， Fig. 5に 示 す ように，医 用 LCD モ ニタ（階 調 特 性： GSDF）を基準とした場合，汎用 LCD モニタ（階調特 性：ガンマ 2.2）における赤色，マゼンタ，青色，シア ン，緑色のカラーテストパターンは，それぞれ白色側， 赤色側，シアン側，緑色側，シアン側へシフトし，医用 LCDモニタ（階調特性：ガンマ 2.2）における赤色，マゼ ンタ，青色のカラーテストパターンはそれぞれ白色側， 青色側，白色側へシフトした．上記のように医用 LCD モニタと汎用 LCD モニタにおいて色度の違いはある が，今回の研究で用いたカラー表示の核医学画像の視 覚的評価に関しては，影響は少なかったと考える．ま た，核医学画像における表示方法に関しては，上限値 （255 ピクセル値：100％），下限値（0 ピクセル値：0％） で表現され，本研究では 0 から 100％のカットオフなし のカラー表示で観察実験を行った．しかし，カットオフ に関して，脳血流の上限値は 100％，下限値は 0％程度 に設定され，心筋では，濃度曲線を下凸の 2 乗曲線階 調にして，表示スケールの上限値は 100％から 110％， 下限値は 10％から 20％程度に設定され，骨などの腫瘍 系の上限値は 100％，下限値は 0％程度に設定すること が推奨されている28）_{．また，臨床の現場でも本研究で} 用いた gray 系は骨シンチグラフィなどに利用され， rainbow系は脳血流シンチグラフィに利用されている が，機器メーカによって統一化されていない28）_．以上の ことも含めて，赤色から緑色のカラースケールパターン において，汎用と医用 LCD モニタの色度に大きな変動 がみられるため，核医学画像におけるさまざまな臨床 データを用いて，多くの放射線科医による視覚的評価 が必要であると考える． 4．結　語  解像度 1 M pixels のカラー汎用 LCD モニタ（階調特 性：ガンマ 2.2）と解像度 2 M pixels のカラー医用 LCD モニタ（階調特性：ガンマ 2.2 と GSDF）における胸部 CT画像における模擬腫瘤像陰影の検出能，モノクロ表 示，カラー表示の核医学画像における信号の検出能を 検討した．その結果，3 種類のモニタ間に統計学的有意 差は認められなかった．したがって，胸部 CT 画像にお ける模擬腫瘤像陰影，核医学シミュレーションファント ムにおける信号の検出には解像度，階調特性の違いが 影響を与えないことが示唆された． 謝　辞  鹿児島医療技術専門学校 診療放射線技術学科の学 生には，観察者実験で多大なるご協力をいただきまし た．EIZO 株式会社の明官栄二氏，市村由利子氏には LCD関連の機材のお借りするとともに，多くのご助言 をいただきました．ここに感謝の意を表します．   本 研究は，日本 放射 線 技 術学会  平成 17，18 年 度，平成 22 年度 学術調査研究班として「核医学分野 におけるデジタルファントム作成研究班」，｢ 観察者実 験支援ツールの開発班 ｣ によって開発された SPECT データ処理評価用ディジタルファントムと ROC 観察者 実験用ソフトフェア（ROCViewerForMethodVer1.0.1）を 用いて行いました．  なお，本研究の要旨は第 7 回九州放射線医療技術学 術大会（長崎），第 8 回九州放射線医療技術学術大会 （佐賀）にて発表した．

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