パソコンを用いた盲学生用医用画像触図提供に関する研究 Ｘ線画像及びシンチグラフィーについて

筑波技術短期大学理学療法学科１） 同教育方法開発センター（視覚障害系）２） 同鍼灸学科３）
吉田 次男１） 大武 信之２） 上田 正一３）

要旨：鍼灸及び理学療法を学ぶ全盲学生にとっても、臨床医学は必須である。臨床医学の教科書には、様々な画像診断関係の図や写真が載っており、彼らもそれらの画像についてのある程度の理解は必要であると考えられる。特にＸ線やＭＲＩ，放射性同位体を用いた検査からの画像情報はＸ線フィルム上にグレ－スケ－ルをもって焼付けられる。医用画像を理解するための触図が全盲学生にとってわかりやすいことと、触図作製が容易であることの２点から、今回、我々は撮影手段に応じた触図作製の為の原則について検討し、その原則に沿った触図を実際に作製した。また、触図の評価については途上ではあるが、これまでの評価に一部付け加えた。
キーワード：触図、医用画像、画像診断、Ｘ線

１．目的
　本研究では、臨床医学を学習する鍼灸及びあんま・マッサージ・指圧専攻の全盲学生に対し、医用画像、特にＸ線フィルム上に焼き付けられた画像の触図（用語説明：下記参照）作製について、これまでに行ってきた研究[1,2]を紹介するとともに触図の原図を作製する上での原則、評価について若干の検討を付け加えた。今回は紙幅の関係から超音波画像は検討の対象から除いた。
　現在、短大及び大学の鍼灸学科並びに理学療法学科の教育カリキュラムには、臨床医学が必修科目として含まれている。臨床医学には様々な内科的、外科的疾患が含まれるが、今やＸ線、超音波、MRI、放射性同位体（核医学）等を用いた画像診断領域の医用画像抜きには、臨床医学は語れなくなってきている。画像診断とは放射線、超音波、核磁気共鳴等の手段を用いて、肉眼的に直接見えない人体内部の構造、病変等を描出しそれをもとに診断することである。このため、Ｘ線のみならず核磁気共鳴の原理を用いたＭＲＩ検査、超音波検査、放射性同位体を用いた核医学的検査等が行われている。
　在学中の実習、カンファレンス、症例検討会のみならず、卒業後の医療機関の現場におけるカンファレンス、症例検討会等では、Ｘ線フィルムを中心とした医用画像が、検討材料として用いられることも多い。従って、全盲学生が画像診断領域の医用画像について、ある一定水準以上の理解を得ることはきわめて重要なことである[3]。ところが、全盲学生に医用画像に関する事柄を教えるのは難しく、従来多くの場合その教育は全くなされていないかまたは、単に言葉による説明だけが行われてきたようである。しかし近年は、解剖学、生理学、病理学、臨床医学の分野において触察図譜シリ－ズ[4-9]が出版され、触図を教材として積極的に用いる方向にある。
　幸いなことにＸ線[10]、超音波[11]、MRI[12]、放射性同位体を用いた検査[13]からの画像情報はほとんどすべてＸ線フィルム上に焼き付けられ得るものであり、表示は黒と白及びその中間の色々な段階の灰色でなされている（グレ－スケ－ル）。この黒、白、灰色で表示された画像を一定の規則に従って簡略化して触図上に表し、学生の教育に資することは、医用画像の理解において大変有効であると考えられる。診断行為にとっては、画像の簡略化などということは無謀なことではあるが、触図の目的は全盲学生に画像診断させるということではなく、画像診断領域で用いられる医用画像を、触図として理解してもらおうということであり、さらにそのことを通じて臨床医学の理解を深めてもらうことである。
　触図にするために医用画像を編集したものを、触図用原図とここでは称する。また、触図作成及び触図上に表れた線や点、模様に一定の分かりやすい規則があれば、学生が理解しやすいばかりでなく、作製する側にとってもメリットがある。すなわち、必ずしも臨床医学に詳しくない製作者でも、一定の規則に従って容易に触図を作成することができるのである。
【用語解説】触図
　全盲の人に、図を触察（指でふれること）により理解してもらうために工夫された用紙を指す。描かれた線や模様を、発泡素材が含まれるマイクロ・カプセル・ペーパーと呼ばれる用紙に焼き付け、立体コピー器にかけて加熱現像することで、模様部分を紙面から盛り上げ、隆起部分を指でなぞり、盲人が図を理解出来るようにしたものが触図である（図１）。

図1. 触図の基本的なパターン

２．材料
　触図の原画となるものは、実際の臨床現場で各種の方法で撮影されたＸ線フィルムが主体であり、この他に教科書等からの図、自作の手描き図等である。Ｘ線フィルムにはＣＴ像、コントラストをつけるために造影剤を用いた胃透視画像、またＸ線そのものは撮影手段として用いてはいないが、見やすいようにＸ線フィルムに焼き付けられたMRI画像、シンチグラム（放射性同位体からのγ線を利用したもの）等がある。評価は、頭部Ｘ線ＣＴ像、胃透視画像、骨シンチグラムについて行った。頭部CT像と頭部MRI像は結果的に図が似ているために、頭部ＣＴ像を選択した。

３.方法
3.1.画像データ収集と編集の大きな流れ
　触図作製過程を大きく３通り分けた(図２)。１番目の方法は、Ｘ線フィルム上の画像をもとに主として手書きで模式図を作り、それをイメ－ジスキャナを用いてパソコンに取り込み、画像編集ソフトによりその編集（濃度の調節、加筆、省略、削除等）を行う。次に編集が済んだこれらの画像を立体コピ－器にかけて触図を作製するものである。胃透視画像はこの方法に依った。
　２番目の方法は、Ｘ線フィルム上の画像を直接イメ－ジスキャナを用いてコンピュ－タ－に取り込んで、後は１番目と同じ操作をするものである。頭部CT像と頭部MRI像は、この方法に依った。
　３番目の方法は、普通コピー器によるコピーの際に、コピー機の調整により、Ｘ線フィルム上の画像を濃度等を調整しながらコピ－し、それをイメ－ジスキャナを用いてコンピュ－タ－に取り込んで、後は１番目と同じ操作をするか、または普通コピー器によりコピーされた画像を直接立体コピー器にかけて触図を作製する方法である。骨シンチグラムは、この後者の方法に依った。最近は、撮影画像をデジタル化して保存する技術が進んでおり、これらのデジタル化された画像情報を直接パソコンで触図に編集できる可能性も出てきた[14-16]。
3.2. 画像編集原則
3.2.1. Ｘ線画像
　Ｘ線を用いた撮影の場合、感光したフィルムを現像すると、フィルムにＸ線のよく当たった所、すなわち被写体（人体）の中でＸ線がよく通過した部分（空気、脂肪等）に対する像は黒っぽく、またフィルムにＸ線があまり当たらなかった部分、つまり被写体の中でＸ線がよく吸収された部分（骨、石灰化等）に対する像は白っぽく写る[17]。Ｘ線の吸収がこれらの中間の臓器（実質臓器等）、組織については、Ｘ線の吸収の程度に応じた灰色の画像が得られる［16］。Ｘ線がよく吸収される物質は一般に、密度が高いものが多いために、パターンもそれに合わせ、Ｘ線が吸収されやすいもの程密度の高いドット模様とした。骨、石灰化等密度が非常に高く堅いものは、立体コピーにしたときに盛り上がるべた塗りとした。最もＸ線吸収の少ない部分（フィルム上は黒っぽく見える）は何も模様をつけなかった（無地）。その間の灰色を、白に近いほど高密度のドットで表した。また、Ｘ線フィルムの濃度は実際は連続的なのであるが、敢えて３、４段階位にした。同じ濃度部分には同じ模様（ドット）をつけた(表１)。
　コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は、Ｘ線が人体を通過するときに吸収により減弱するということを利用するもので、このことは従来のＸ線像となんら差はない。特徴は、従来のＸ線像は、3次元のものを2次元にしかとらえていなかったのであるが、それを人体の横断面で観察したという点にある[19,20]。
　胃の透視画像は、バリウムという密度の高い、従ってＸ線を良く吸収する造影剤と、胃の中の空気や、発泡剤により発生した炭酸ガスという密度のきわめて低いもの、すなわちＸ線をほとんど吸収しないものとがつくるコントラストの強い胃の画像である[21-24]。ここでも、Ｘ線フィルム上では白く写る密度の高い造影剤の部分はべた塗りで示し、密度の低い気体部分は無地で示してある。このように、密度の高いドット部分はＸ線が通過しにくい部分であり、Ｘ線フィルム上には白っぽく写り、密度の低いドット部分はＸ線が通過しやすい部分であり、Ｘ線フィルム上は黒っぽく写るという、各画像に共通した理解がもたらされるようにした。
3.2.2.ＭＲＩ画像
　ＭＲＩ画像はＸ線画像と違い、やや複雑である。Ｘ線画像の場合は、フィルム上の黒白および灰色に影響するのは、通過してくるＸ線の量だけであったが、ＭＲＩ画像では画像を構成するための、物理的変数量として主なものが２種類あり（Ｔ１とＴ２、詳細は専門的になりすぎるので省略）、Ｔ１を強調した画像（Ｔ１強調画像）、Ｔ２を強調した画像（Ｔ２強調画像）ではフィルム上の黒白が逆転することもあり、その点注意を要する。Ｔ１，Ｔ２それぞれの強調画像で、信号の強い部分は白っぽく、信号の弱い部分は黒っぽく、また信号の無い部分はフィルム上真っ黒に写る。画像は、これら黒と白を両極端としてその間を、得られた信号の強さに応じた明るさの灰色で構成される[25]。
　今回ＭＲＩ画像の原図にしたのは、Ｔ１強調画像と呼ばれるもので、頭蓋骨骨髄内の脂肪は白く、脳実質の灰白質（および大脳基底核）、白質の順でやや黒っぽくなり、脳脊髄液は黒く写る。白い部分程信号強度が強いので、ドットのパターンは密度を濃くしてある。具体的には、フィルム上の最も白い部分をべた塗りで、最も黒い部分を模様なし（無地）で表し、その間の灰色を白に近いほど高密度のドットで表した(表1)。つまり、ドットのパターンの密度が濃い部分は、信号強度が強く、Ｘ線フィルム上では白く写るという、各画像に共通した理解がもたらされるようにした。
3.2.3.シンチグラム
　シンチグラムは、放射性同位体からのγ線により画像ができる。放射性同位体の局所への集積が多い程、すなわちγ線が多い程フィルム上は黒く、少ない程白く写る[26]。この点は今までの撮影法とは逆である。そして、γ線が多い程ドットのパターンは密度を濃くし、少ない程淡くしてある。すなわち、シンチグラムでは放射性同位体集積の高いところ程（フィルム上は黒っぽく見える）ドット密度を高くした(表１)。すなわち、高密度のドットパターンは、放射性同位体の集積が多く、Ｘ線フィルム上黒く写るという各画像に共通した理解がもたらされるようにした。
3.3.全盲学生による触図の評価
　1996年から2000年まで、筑波大学理療科教員養成施設及び筑波技術短期大学の全盲学生に触図を触らせながら、触図中の線やパターンが何を意味するかを５分間口頭で説明し、さらに説明後３分間自由に触図を触らせた。そして触図として描かれた臓器や組織の境界線の区別のしやすさ、各臓器や組織をあらわしたドットによるパターンの分かりやすさ、およびその触図全体としての評価について、５段階による評価をさせた。各段階は、５が「大変よく分かる。」、４が、「よく分かる。」、３が、「ふつう。」、２が、「よく分からない。」、１が、「ほとんど分からない。」とした。対象とした図形は、頭部ＣＴ像、胃透視像、骨シンチグラムである。また、触図に対する自由な感想も求めた。

図2　触図作成の方法
表1　画像編集の原則

４．結果
4.1.触図
　作製された触図用原図の一部を図３,図４に示す。これらの原図を立体コピー器にかけて最終的な触図とした。
4.2.評価
　評価についた３つの触図を図５に示す。結果は表２に示す。胃透視画像が線、パターン、全体の評価いずれにおいても、平均4.5と頭部ＣＴ画像や骨シンチグラムに比べて高い評価を得た。骨シンチグラム画像は、1996年度のみの評価である。触図に対して自由な感想を学生に求めると、パターンについてはドットよりも斜線の方が分かりやすく、パターンの種類は３ないし４種類よりも多いとかえって分かりにくくなるというものが多かった。

表２　触図の評価

５．考察
5.1.画像編集原則について
　本研究では、各撮影法で撮影されたＸ線フィルム上の画像を、各撮影法の原理や特徴と関連付けながら、触図用原図に編集してみた。その理由として、まず、原理が全く異なった撮影方法が何種類かあり、撮影方法毎に触図を理解する上での約束ごとを示した方が触図を作製する側のみならず利用する側にとっても理解しやすいと考えられたこと、また画像診断は人体のあらゆる部位が対象になるため、ひとつの撮影方法によっても多種類、多数の画像ができるため、個々の画像毎にそれぞれ異なったやり方で触図を作製することは、実際的でないということがあげられる。
　本研究では、触図作製側からは、フィルム上の白黒とできるだけ関連させた方が作りやすいと考え、白い程ドットのパターンは密度を濃くし、黒い程淡くしてみた。ただし、核医学的検査は逆にした。ＭＲＩ画像については、画像の濃淡を直接左右する物理量が多い程フィルム上白く写り、少ない程黒く写る。シンチグラムはこの逆であるが、両方ともにフィルム上の濃淡を直接左右する物理量の多寡とドットパターンの密度をできるだけ関連させた方が触図を理解しやすいと考え、この物理量が多い程ドットのパターンは密度を濃くし、少ない程淡くした。しかしながら、Ｘ線撮影ではむしろフィルムに到達するＸ線の量が少ない程、ドットパターンは密度を濃くしてみた。その理由は、もしフィルムに到達するＸ線の量が少ない程、ドットパターンの密度を薄くした場合、触ってみてボリューム感がある（盛り上がっている）ところは、空気や脂肪等の密度が小さい部分であり、むしろ違和感があると考えられたからである。このように触図を作製する側からは、フィルム上の濃淡を常に一定の規則で、ドット密度に反映させた方が作りやすいと考えられるが、学習する側にとっては、元の画像の濃淡が分からないので、むしろ撮影対象の各部位の密度や、画像に濃淡を直接与える物理量の多寡と、ドットの密度が関連していた方が、撮影の原理や各撮影法の特徴を理解する上では、分かりやすいと考えられる。いずれにしても結果としてこれらのパターンは、フィルムの濃淡に影響を与える物理量と関連付けられることになる。
　触図に触れて画像を理解するときに、図そのものが触って理解できないほど複雑であれば、全盲学生にとっては役立たない。しかしながら、ここでの目的は学生に画像診断させることではなくて、あくまでも画像診断領域の医用画像を理解してもらうことであるので、無謀をかえりみず敢えて図の一部は簡略化してみた。そのために、異なる臓器、組織、病変にはそれぞれ異なるパターン（網掛け、斜線、ドット模様等）を当てている。このパターンの種類が多すぎると理解に時間がかかりすぎたり、各パターン同士の区別がつきにくいと思われる[27] 。教室で学生に触図を触らせて、印象を聞いた結果、大体３、４種類のパターンが適当ではないかと考え、本研究でもそれに従った。
5.2.触察の評価について
　今回は最終的な学習効果の評価と言うところまでは行かなかったが、触察上の評価について検討してみたい。胃透視像は、線、パターン、全体のにいずれの項目でも他の画像に比べて高い評価を得たが、これは思い切った画像の簡略化とパターンを２種類に絞ったことが効いていると考えられる。シンチグラムは、他の撮影方法と比べると空間分解能が低いため、簡略化という点からは触図にしやすかったが、評価はばらついた。シンチグラムの触図は、境界線がなくドット模様のみであり、触察能力の個人差が出やすかったのかもしれない。脳の断層面を描出する頭部ＣＴ像は、触図としては理解しやすいと考えられたが、触図作製側が期待しよりはやや低い評価を得た。これは、若干図が複雑すぎたことと頭部の断面構造についての知識あるいは一般に断面というものを全盲学生がどのように捉えているかということにも関連しているものと考えられる。
　胸部や腹部の単純Ｘ線写真では臓器が１枚のフィルム上に重なり合う、すなわち２次元のフィルム上に、３次元構造を表現しているため、触図としては他の画像よりも臓器や病変の前後の位置関係が理解しにくいと思われる。したがって、今回は敢えて触図化しなかったが、今後の重要な課題と考えている。
　実際の教育現場での医用画像の触図に対する評価・検討はまだ十分とは言えないが、いくつか示唆に富む反応が得られている。ごく限られた範囲の評価ではあるが、斜線による３ないし４種類のパターン、実線による円や楕円等の比較的単純な図形の境界が、触図として分かりやすいのではないかと思われた。触図の工夫や評価についてはまだ残された課題は多いが、今後も継続していきたいと考えている。

６．まとめ
　医用画像について触図用原図を試作した。その際に、作製しやすさ及び利用しやすさを考慮して画像編集の原則を明確化した。触図を必要とする学生数は全体の中では少ないため、その評価についてはまだ固まってはいないが、今回作製した触図の触察上の分かりやすさについては肯定的な傾向がみられた。

７．謝辞
　本研究において多大なるご教示、御協力をいただきました筑波技術短期大学鍼灸学科の伊藤 隆造教授に深謝いたします。

文献
１）吉田 次男：全盲学生に対する画像診断教育.筑波技術短期大学テクノレポート1: 140-142,1994.
２）吉田 次男、大武 信之:全盲学生のための医用画像情報領域の触図作製の試み.－Ｘ線画像、ＭＲＩ画像、超音波断増像、シンチグラムを触図に－.電子情報通信学会技術研究報告198(35): 1-8, 1998.
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５）触察解剖図研究会:触察解剖図２、桜雲会、東京､1988.
６）触察解剖図研究会:触察解剖図３、桜雲会、東京､1989.
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A Trial of Making Tactile Charts by Using a Personal Computer in the Education of Medicine for Blind Students
Tsuguo YOSHIDA１），Nobuyuki OHTAKE２）＆Shouichi UEDA３）
１）Department of Physical Therapy, Tsukuba College of Technology
２）Research Center on Educational Media, Division for the Visually Impaired, Tsukuba College of Technology
３）Department of Acupuncture/Moxibustion, Tsukuba College of Technology

Abstract: Clinical medicine is mandatory for students who are learning acupuncture or physical therapy, but this entails numerous pictures and photographs for diagnostic imaging. Tactile charts were made to help totally blind students to understand about diagnostic imaging. Medical images made by x-rays, ultrasound, MRI and radionuclide imaging are formed on gray-scale x-ray films. In this study we investigated editing rules to simplify original images made by x-rays and radionuclide imaging according to the respective method of diagnostic imaging and to convert them into tactile charts to help totally blind students to better understand clinical medicine. Some of these tactile charts have been evaluated.
Key Words: Tactile chart, Medical image, Diagnostic imaging, X-ray