はじめに

　防衛医科大学校医用電子工学教室　菊地　眞

　医療技術の発展はめざましく，今日の高度先進的医療の基盤を支えていることは疑う余地もない．とりわけ医用画像技術およびその関連技術の進歩は著しく，医学・医療の発展に与える波及効果は種々の医用工学技術のなかでも群を抜いている．1960年代からはじまった今日の医療技術革新の源流はその後，超音波，X線CT，MRIに代表される医用画像技術を中心として飛躍的に拡大してきたことは，誰もが知る歴史的事実である．
　そもそも医用画像は，人体の形態，構造，機能の状態を種々の側面から計測・記録しようとする試みの産物であり，最近はたんに巨視的形態情報の可視化にとどまらず，超微細構造を高精度かつリアルタイムで動態観察できる微視的形態情報の可視化にまで発展しつつある．元来，顕微画像は固定化された検鏡資料を対象にするという暗黙の了解に立つものがほとんどであったが，今後は，かならずしも固定化されていない生きた生体組織のありのままの姿を描出することも不可能ではない．医用画像技術に関しては，概して無（または微）侵襲的に画像情報を収集することが求められているが，今日においては内視鏡技術の飛躍的進歩に伴い，従前では侵襲的と思われた観察技術が内視鏡下で低侵襲的手法に様変わりして，新規のin vivo医用画像診断手法として画期的変容を遂げる可能性が出現しつつある．これらの新しい内視鏡下画像情報収集技術は，今後の低侵襲内視鏡医療の拡大と質的向上に多いに寄与するものであり，技術開発者側のみならず医療スタッフ側もきわめて高い関心をもって注目すべき技術的動向といえる．
　一般的に医用画像技術においては，まず第1に，人体から診断・治療に役立つ情報をできるだけ多く含む画像を，少ない侵襲で取得する技術（imaging）が必要となる．画像を得るためには，何らかの物理エネルギーを人体に能動的に投射するか，または人体から放射される物理エネルギーを受動的に測定して記録することになる．用いられる物理エネルギーの種類により画像が異なるわけであり，この画像の種類がmodality（超音波画像，X線CT画像，MRI画像など）となる．
　第2には，得られた画像のもつ情報を利用するための技術が必要であり，いわゆる画像処理技術がこれに相当する．最近の画像処理技術の研究の中心は三次元画像処理であり，異なるmodalityでも共通して使用できる処理技術が多い．本特集ではこれに関して，“三次元画像処理をめぐる画像処理技術”と題して横断的に取り上げて整理している．画像処理技術はこのほかにも，パターン認識，ナビゲーション，手術シミュレーションなどで広範に利用されており，今後の低侵襲治療やCAS（computer assisted surgery）の重要な技術基盤となる．
　本特集では，とくに1990年以降の各種のバイオイメージング技術の進歩に的をしぼり，その基礎と臨床的応用の最前線を比較的容易に，かつ網羅的に把握できるように，各種のmodalityごとにまとめて記述されている．
　X線CTに関しては，三次元CT画像の進歩とともにさらなる高速化が進み，螺旋CTの高速性を利用してCTを透視に使用しようとする試みや，単色X線CTの開発気運が注目される．
　最近ではシンクロトロン放射光（SR）の医学研究の実施可能な施設が世界各地でいくつか見られるようになったが，わが国においてはつくば市の高エネルギー加速器研究機構に次いで，兵庫県播磨科学公園都市にSpring-8が建設されて，1997年10月より供用を開始している．単色X線を用いた医用画像技術はあらたなバイオイメージを与えるものであり，今後はSR装置によらない小型単色X線発生装置の実現可能性も研究されるべき課題である．
　MRIについては，1994年にエコープラナー法（EPI）が可能な装置が供給されて以来，高速撮像化が図られるとともに，患者側の快適性とinterventional MRIの両者を実現させる低磁場のオープン型MRIが開発・市販されるようになり，あらたな展開をみせている．
　一方，超音波画像診断装置についてはデジタル化がますます進み，さらには三次元立体画像化も急速に進展しつつある．微小化に関しては，血管内エコー（intravascular ultrasound）に代表されるような低侵襲内視鏡医療を十分に意識した方向性が打ち出されている．
　上記の三大modalityのほかにも，最近では種々のバイオイメージング技術や具体的な装置がその性能を大幅に改善させたり，あるいは新規技術として実用化の一歩手前までこぎつけている．光CTやマイクロ波CTもその可能性が模索されつつあり，熱画像，OCT（optical coherence tomography）はすでに実用面から研究が進められている．顕微画像技術についてはあらたな生体組織性状分析（tissue characterization）のリアルタイムモニタ化に向けて近年きわめて研究が盛んに行われており，将来的にはカテーテル先端一体型装置がマイクロマシン技術により実現されれば，きわめて画期的な新しいバイオイメージング技術が創生される可能性が高い．
　以上述べたように，医用画像技術は従来にもましてさらなる発展が期待される．診断においては不可視情報が可視化され，これに種々の画像処理が加えられることにより，医療スタッフの直感に訴えかけて，より精度の高い診断が行える．さらには高品質でかつ安全性の高い新しい治療法の確立にも大きく寄与する．そのほか，画像技術は臨床医学のみならず基礎医学研究においても，超微細構造の可視化などの新しいバイオイメージングとして，研究向上に果たす役割は計り知れない．
　本特集は，それらバイオイメージングの最近の進歩について，主として技術開発の視点から各modalityの専門家にその重点をまとめて執筆いただいた．広く医療に携わる方々がバイオイメージングの現況と近い将来の可能性を知ることにより，いま以上に良質な診断と，それに基づく質の高い治療を実施されることを願ってやまない．