JP2013061196A - Program, recording medium, and method for imaging receptor binding potential - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a BP (Binding Potential) imaging program capable of; presenting BP of abnormal regions even if both normal and abnormal regions are present in an ROI (Region of Interest); presenting BP for a brain under pathological conditions with damage to gray matter or white matter; accurately identifying anatomical regions on a PET brain image; and facilitating BP evaluation of the whole cerebral region.SOLUTION: A BP imaging program includes steps of; aligning an MRI brain image to a PET brain image; separating gray matter portions and white matter portions from the MRI brain image and applying noise removal processing; defining an ROI in a reference region of the MRI brain image and defining the same ROI on the PET brain image; defining an elliptical ROI on the PET brain image and inputting a time-radiation count value for each pixel therein; computing BP for each pixel in the elliptical ROI of the PET brain image by means of the reference region method using the PET brain image in the elliptical ROI and the time-radiation count values in the ROI in the reference region; and displaying BP in the gray matter portions and/or white matter portions.

Description

本発明は、PET脳画像データから受容体結合能の画像化を行うための受容体結合能画像化プログラム等に関する。   The present invention relates to a receptor binding ability imaging program for imaging receptor binding ability from PET brain image data.

近年、脳神経分野では神経受容体に選択的に結合する放射性薬剤を用いて、神経伝達機能を評価する研究が行われている。この評価を行う際に、陽電子放出断層撮影(Positron Emission Tomography : PET)により脳内における放射性薬剤の分布を映像化するだけではなく、PET脳画像から受容体結合能(Binding Potential : BP)等の薬理学的指標を算出することも行われている。BPは、受容体と特異的に結合している薬剤の放射能濃度と組織中の遊離薬剤の濃度との比で表現できる(非特許文献1参照)。   In recent years, in the field of cranial nerves, studies have been conducted to evaluate neurotransmitter function using a radiopharmaceutical that selectively binds to a neuroreceptor. When performing this evaluation, not only imaging the distribution of radiopharmaceuticals in the brain by positron emission tomography (PET), but also the receptor binding ability (BP) etc. from the PET brain image Calculation of pharmacological indicators is also performed. BP can be expressed by the ratio between the radioactivity concentration of the drug specifically bound to the receptor and the concentration of the free drug in the tissue (see Non-Patent Document 1).

脳関門を通して脳内に取込まれた放射性薬剤には、放射性薬剤の特性に応じて取込まれやすい(留まりやすい)領域と取込まれにくい(留まりにくい)領域とがある。BPは、この取込まれやすさの程度を示しており、取込まれやすい領域ではBPが高くなる。従って、予め正常な脳について放射性薬剤に応じた各領域におけるBPの高低を調べておくことにより、BPの高低パターンを得ることができる。脳内に正常な領域と異常な領域とがある場合、脳内に取込まれた放射性薬剤は正常な領域には上述したBPの高低パターンに応じて留まるが、異常な領域には留まらずに脳外へ流れていくため、BPは通常より低くなる。従って、BPを求めることにより、脳内の異常な領域を発見することが可能となる。   Radiopharmaceuticals taken into the brain through the brain barrier include regions that are easily taken up (easy to stay) and regions that are hard to take up (hard to stay) according to the characteristics of the radiopharmaceutical. BP indicates the degree of ease of capturing, and the BP increases in a region where it is easily captured. Therefore, by checking the height of BP in each region corresponding to the radiopharmaceutical in a normal brain in advance, a BP height pattern can be obtained. When there are normal and abnormal regions in the brain, the radiopharmaceuticals taken into the brain remain in the normal region according to the above-mentioned BP height pattern, but not in the abnormal region. Since it flows out of the brain, BP becomes lower than usual. Therefore, by obtaining the BP, it becomes possible to find an abnormal region in the brain.

従来、PET脳画像からBPを算出する場合、まずPET脳画像に対して関心領域(Region of Interest : ROI)を設定し、当該ROIについて時間の経過による放射性薬剤の取込み及び洗出しの過程を調べることにより、BPを算出していた。より詳しくは、測定された時間と当該ROI中における全画素の放射能カウント値の平均値との間の変化を示す時間−放射能カウント値曲線を求め、この時間−放射能カウント値曲線のデータに基づきBPを算出していた。つまり、当該ROI中における全画素の放射能カウント値の平均値という一つの値により、当該ROIの挙動(どのようなBPとなるか)を代表させていた。   Conventionally, when calculating a BP from a PET brain image, first, a region of interest (ROI) is set for the PET brain image, and the process of taking in and washing out a radiopharmaceutical over time is examined for the ROI. As a result, BP was calculated. More specifically, a time-radioactivity count value curve indicating a change between the measured time and the average value of the radioactivity count values of all pixels in the ROI is obtained, and data of the time-radioactivity count value curve is obtained. BP was calculated based on the above. That is, the behavior of the ROI (what kind of BP it will be) is represented by one value that is the average value of the radioactivity count values of all the pixels in the ROI.

上述した従来のBP算出法では、まず先にPET脳画像に対してROIを設定し、当該ROI中における全画素の放射能カウント値の平均値という一つの値により当該ROIの挙動を代表させていた。このため、当該ROI中に正常な領域と異常な領域とが混在していた場合、正常な放射能カウント値と異常な放射能カウント値とが混ざってしまい、正常な領域のBPであるのか、異常な領域のBPであるのかが不明になってしまうという問題があった。   In the conventional BP calculation method described above, ROI is first set for the PET brain image, and the behavior of the ROI is represented by one value, which is the average value of the radioactivity count values of all pixels in the ROI. It was. For this reason, when a normal area and an abnormal area are mixed in the ROI, the normal radioactivity count value and the abnormal radioactivity count value are mixed, and is the BP of the normal area, There is a problem that it is unclear whether the BP is in an abnormal area.

脳神経分野における病態によっては、灰白質が損傷を受ける場合、又は白質が損傷を受ける場合がある。しかし、上述した従来のBP算出法では、まず先にPET脳画像に対してROIを設定するため、当該ROI中に灰白質と白質とが含まれることがある。この場合でも当該ROI中における全画素の放射能カウント値の平均値という一つの値により当該ROIの挙動を代表させていたため、病態に応じた正確なBPを算出することが困難であるという問題があった。   Depending on the pathology in the field of cranial nerves, gray matter may be damaged or white matter may be damaged. However, in the above-described conventional BP calculation method, ROI is first set for the PET brain image, and thus gray matter and white matter may be included in the ROI. Even in this case, since the behavior of the ROI is represented by one value, which is the average value of the radioactivity count values of all the pixels in the ROI, there is a problem that it is difficult to calculate an accurate BP according to the pathological condition. there were.

PET脳画像は、X線断層写真撮影機(Computer Tomography : CT)、磁気共鳴映像機(Magnetic Resonance Imaging : MRI)等による画像と比較すると解像度が低い。このため、PET脳画像上では解剖学的領域を特定しにくいという問題があった。   PET brain images have a lower resolution than images obtained by X-ray tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and the like. For this reason, there is a problem that it is difficult to specify an anatomical region on a PET brain image.

従来は設定した各ROI毎にBPを数値として算出していただけであったため、脳内全体の領域におけるBPの評価を短期間に行うことが困難であるという問題があった。   Conventionally, since the BP was only calculated as a numerical value for each set ROI, there was a problem that it was difficult to evaluate the BP in the entire region of the brain in a short time.

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、設定したROI中に正常な領域と異常な領域とが混在していた場合であっても、正常な放射能カウント値と異常な放射能カウント値とが混ざることなく、正常な領域のBPであるのか、異常な領域のBPであるのかを明瞭に示すことができる受容体結合能画像化プログラム等を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above problem, and even when a normal region and an abnormal region are mixed in the set ROI, a normal radioactivity count is obtained. To provide a receptor-binding ability imaging program or the like that can clearly indicate whether a BP is a normal region or an abnormal region without mixing the value with an abnormal radioactivity count value It is in.

本発明の第2の目的は、灰白質が損傷を受けるような病態、又は白質が損傷を受けるような病態に対しても、各々正確なBPを示すことができる受容体結合能画像化プログラム等を提供することにある。   The second object of the present invention is to provide a receptor binding ability imaging program capable of showing an accurate BP for a pathological condition in which gray matter is damaged or a pathological condition in which white matter is damaged. Is to provide.

本発明の第3の目的は、PET脳画像、単光子放出断層撮像法(Single Photon Emission Computed Tomography : SPECT)脳画像等の機能的脳画像上に解剖学的領域を正確に特定することができる受容体結合能画像化プログラム等を提供することにある。   The third object of the present invention is to accurately identify an anatomical region on a functional brain image such as a PET brain image or a single photon emission computed tomography (SPECT) brain image. It is to provide a receptor binding ability imaging program and the like.

本発明の第4の目的は、脳内全体の領域におけるBPを瞬時に示すことにより、脳内全体の領域におけるBPの評価を容易に行うことができる受容体結合能画像化プログラム等を提供することにある。   A fourth object of the present invention is to provide a receptor binding ability imaging program and the like that can easily evaluate BP in the entire brain region by instantaneously showing the BP in the entire brain region. There is.

この発明の受容体結合能画像化プログラムは、機能的脳画像データ(好適にはPET又はSPECT脳画像データ)から受容体結合能の画像化を行うための受容体結合能画像化プログラムであって、コンピュータを、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力手段、前記被験者の形態脳画像データ(好適にはMRI又はCT脳画像データ)を入力する形態脳画像データ入力手段、前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力手段により入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせ手段、前記位置合わせ形態手段により位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離手段、前記位置合わせ手段により位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定手段、前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定手段、前記関心領域設定手段により設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力手段、前記所定形状関心領域設定手段により設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力手段により入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出手段、前記受容体結合能算出手段により算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータの受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示手段として機能させるための受容体結合能画像化プログラムである。   The receptor binding ability imaging program of the present invention is a receptor binding ability imaging program for imaging receptor binding ability from functional brain image data (preferably PET or SPECT brain image data). A functional brain image data input means for inputting functional brain image data of a subject imaged by using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor, and morphological brain image data of the subject (preferably Is a morphological brain image data input means for inputting MRI or CT brain image data), and the functional brain image data and the morphology are based on the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input means. Alignment means for aligning with the subject's morphological brain image data input by the brain image data input means; Separating means for separating gray matter partial data and white matter partial data from the morphological brain image data of the subject, and the predetermined radiopharmaceutical is not present in the morphological brain image data aligned by the alignment means A region of interest setting means for setting a region of interest in a reference region that can be regarded as a region of interest, and setting the region of interest in the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input means, the functional brain image data input About the region of interest in the reference region of the functional brain image data set by the region-of-interest setting means, the region of interest having the predetermined shape set in the functional brain image data of the subject inputted by the means , Radioactivity count value input means for inputting time-radioactivity count value for each pixel, set by the predetermined shape region of interest setting means Of the radiopharmaceutical using the functional brain image data in the region of interest of a predetermined shape and the time-radioactivity count value in the region of interest in the reference region input by the radioactivity count value input means. A receptor binding ability calculating means for calculating a receptor binding ability for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the predetermined shape based on a reference region method which is a mathematical model representing the receptor binding, Based on the receptor binding capacity for each pixel calculated by the performance calculating means and the gray matter portion data and / or white matter portion data separated by the separating means, a receptor for gray matter portion and / or white matter portion data It is a receptor binding ability imaging program for functioning as a receptor binding ability display means for displaying binding ability in a predetermined display format.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記参照領域法はSRTM(Simplified Reference Tissue Model)法及び/又は非侵襲性Logan法とすることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, the reference region method may be an SRTM (Simplified Reference Tissue Model) method and / or a non-invasive Logan method.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し所定のノイズ除去処理を行うノイズ除去手段をさらに備え、前記受容体結合能表示手段は、前記受容体結合能算出手段により算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離手段により分離され前記ノイズ除去手段により所定のノイズ除去処理が行われた灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示することができる。   Here, the receptor binding ability imaging program of the present invention further comprises noise removal means for performing predetermined noise removal processing on the gray matter partial data and / or white matter partial data separated by the separation means, The body binding ability display means is a gray matter portion that is separated by the receptor binding ability for each pixel calculated by the receptor binding ability calculation means and separated by the separation means and subjected to predetermined noise removal processing by the noise removal means. Based on the data and / or white matter portion data, the receptor binding ability of the gray matter portion and / or the white matter portion can be displayed in a predetermined display format.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記ノイズ除去手段は、前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し膨張及び細線処理を施すことにより、ノイズ除去処を行うことができる。   Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, the noise removing means performs noise expansion and fine line processing on the gray matter partial data and / or white matter partial data separated by the separating means, thereby generating noise. A removal process can be performed.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記受容体結合能表示手段により受容体結合能が表示された画像データに対して関心領域を設定し、該関心領域に対応する機能的脳画像データの領域について時間−放射能カウント値を入力し、該時間−放射能カウント値に基づき該関心領域における平均受容体結合能を算出する他の受容体結合能算出手段をさらに備えることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, a region of interest is set for the image data in which the receptor binding ability is displayed by the receptor binding ability display means, and a functional corresponding to the region of interest is provided. It further comprises other receptor binding capacity calculating means for inputting a time-radioactivity count value for the region of the brain image data and calculating an average receptor binding capacity in the region of interest based on the time-radioactivity count value. it can.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記所定形状関心領域設定手段により設定される所定の形状は楕円とすることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, the predetermined shape set by the predetermined shape region-of-interest setting means can be an ellipse.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返し手段と、前記繰返し手段により求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択手段とをさらに備えることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, when the reference region method is the Logan-DVR method, the start point regarded as a regression line by the Logan-DVR method is changed from the initial value to the end value, Repeating means for repeating the processing of the receptor binding ability calculating means for each starting point, and starting point selection for displaying each receptor binding ability obtained by the repeating means in a predetermined format and selecting a specific starting point Means.

この発明の記録媒体は、本発明のいずれかの受容体結合能画像化プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。   The recording medium of the present invention is a computer-readable recording medium on which any receptor binding ability imaging program of the present invention is recorded.

この発明の受容体結合能画像化方法は、コンピュータが、機能的脳画像データから受容体結合能の画像化を実行する受容体結合能画像化方法であって、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力ステップと、前記被験者の形態脳画像データを入力する形態脳画像データ入力ステップと、前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力ステップで入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせステップと、前記位置合わせ形態ステップで位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離ステップと、前記位置合わせステップで位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定ステップと、前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定ステップと、前記関心領域設定ステップで設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力ステップと、前記所定形状関心領域設定ステップで設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力ステップで入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出ステップと、前記受容体結合能算出ステップにより算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離ステップにより分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示ステップとを備え、前記機能的脳画像データ入力ステップと前記形態脳画像データ入力ステップとは逆に実行可能であり、前記所定形状関心領域設定ステップは前記機能的脳画像データ入力ステップ後であれば先行する各ステップの前に実行可能であることを特徴とする。   The receptor binding ability imaging method of the present invention is a receptor binding ability imaging method in which a computer executes imaging of receptor binding ability from functional brain image data, and selectively binds to a receptor. A functional brain image data input step for inputting functional brain image data of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical, a morphological brain image data input step for inputting morphological brain image data of the subject, and the functional Using the functional brain image data of the subject input in the brain image data input step as a reference, the functional brain image data and the morphological brain image data of the subject input in the morphological brain image data input step are aligned. The gray matter portion data and the white matter portion data are separated from the morphological brain image data of the subject aligned in the alignment step to be performed and the alignment configuration step. A region of interest in a reference region in which the predetermined radiopharmaceutical can be regarded as non-existent with respect to the morphological brain image data aligned in the alignment step, and the region of interest in the functional brain A region-of-interest setting step set in the functional brain image data of the subject input in the image data input step, and a region of interest having a predetermined shape in the functional brain image data of the subject input in the functional brain image data input step A predetermined shape region-of-interest setting step for setting a region of interest, and a radioactivity count value for inputting a time-radioactivity count value for each pixel for the region of interest in the reference region of the functional brain image data set in the region-of-interest setting step Functional brain image data in a region of interest of a predetermined shape set in the input step; Based on the reference area method, which is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical, using the time-activity count value in the region of interest of the reference area input in the radioactivity count value input step, A receptor binding ability calculating step for calculating a receptor binding ability for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the shape, and a receptor binding ability for each pixel calculated by the receptor binding ability calculating step A receptor binding ability display step for displaying the gray matter portion and / or the receptor binding ability of the white matter portion in a predetermined display format based on the gray matter portion data and / or white matter portion data separated by the separation step; The functional brain image data input step and the morphological brain image data input step can be executed in reverse, and the predetermined shape region of interest setting step includes the function If it is after the functional brain image data input step, it can be executed before each preceding step.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記参照領域法はSRTM(Simplified Reference Tissue Model)法及び/又は非侵襲性Logan法とすることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, the reference region method may be an SRTM (Simplified Reference Tissue Model) method and / or a non-invasive Logan method.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記分離ステップの後で且つ前記受容体結合能表示ステップの前に、該分離ステップで分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し所定のノイズ除去処理を行うノイズ除去ステップをさらに備え、前記受容体結合能表示ステップは、前記受容体結合能算出ステップで算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離ステップで分離され前記ノイズ除去ステップで所定のノイズ除去処理が行われた灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示することができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, the gray matter portion data and / or the white matter portion data separated in the separation step after the separation step and before the receptor binding ability display step. A noise removal step for performing a predetermined noise removal process on the receptor binding ability display step, wherein the receptor binding ability display step is separated from the receptor binding ability for each pixel calculated in the receptor binding ability calculation step in the separation step. Based on the gray matter portion data and / or white matter portion data subjected to the predetermined noise removal processing in the noise removal step, the receptor binding ability of the gray matter portion and / or the white matter portion is displayed in a predetermined display format. be able to.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記ノイズ除去ステップは、前記分離ステップで分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し膨張及び細線処理を施すことにより、ノイズ除去処を行うことができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, the noise removing step performs expansion and fine line processing on the gray matter portion data and / or the white matter portion data separated in the separation step, thereby providing noise. A removal process can be performed.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記受容体結合能表示ステップで受容体結合能が表示された画像データに対して関心領域を設定し、該関心領域に対応する機能的脳画像データの領域について時間−放射能カウント値を入力し、該時間−放射能カウント値に基づき該関心領域における平均受容体結合能を算出する他の受容体結合能算出ステップをさらに備えることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, a region of interest is set for the image data in which the receptor binding ability is displayed in the receptor binding ability display step, and the functional corresponding to the region of interest is displayed. The method further includes another receptor binding capacity calculating step of inputting a time-radioactivity count value for the region of the brain image data and calculating an average receptor binding capacity in the region of interest based on the time-radioactivity count value. it can.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記所定形状関心領域設定ステップで設定される所定の形状は楕円とすることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, the predetermined shape set in the predetermined shape region-of-interest setting step may be an ellipse.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、前記受容体結合能算出ステップの前に、Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返しステップと、前記繰返しステップで求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択ステップとをさらに備えることができる。   Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, when the reference region method is the Logan-DVR method, before the receptor binding ability calculation step, the starting point considered as a regression line by the Logan-DVR method Is changed from the initial value to the end value, and the process of the receptor binding capacity calculation means is repeated for each starting point, and each receptor binding capacity obtained in the repetition step is displayed in a predetermined format. And a starting point selection step of selecting a specific starting point.

本発明の受容体結合能画像化プログラム等によれば、MRI脳画像、CT脳画像等の形態(解剖学的)脳画像と、PET脳画像、SPECT脳画像等の機能的脳画像とを位置合わせして両脳画像を同じ座標にしている。これにより、解剖学的情報が豊富なMRI画像等の形態(解剖学的)脳画像に対して解剖学的領域を設定してから、当該解剖学的領域をPET脳画像等の機能的脳画像へ設定している。このため、PET脳画像等の機能的脳画像上でも解剖学的領域を正確に特定することができるという効果がある。   According to the receptor binding ability imaging program or the like of the present invention, a morphological (anatomical) brain image such as an MRI brain image or a CT brain image and a functional brain image such as a PET brain image or a SPECT brain image are positioned. Together, both brain images have the same coordinates. Thus, after setting an anatomical region for a morphological (anatomical) brain image such as an MRI image rich in anatomical information, the anatomical region is converted into a functional brain image such as a PET brain image. It is set to. For this reason, there is an effect that an anatomical region can be accurately specified even on a functional brain image such as a PET brain image.

PET脳画像等の機能的脳画像の一画素毎に時間−放射能カウント値を求め、一画素毎に受容体結合能を求めている。このため、設定した関心領域中に正常な領域と異常な領域とが混在していた場合であっても、正常な放射能カウント値と異常な放射能カウント値とが混ざることなく、正常な領域のBPであるのか、異常な領域のBPであるのかを明瞭に示すことができるという効果がある。求めたBPを画像として表示しているため、脳内全体の領域におけるBPを瞬時に示すことができ、脳内全体の領域におけるBPの評価を短期間で容易に行うことができるという効果がある。灰白質と白質とに分けて、各々につきBPを求めている。このため、灰白質が損傷を受けるような病態、又は白質が損傷を受けるような病態に対しても、病態に応じた正確なBPを算出することができるという効果がある。   A time-radioactivity count value is obtained for each pixel of a functional brain image such as a PET brain image, and a receptor binding ability is obtained for each pixel. For this reason, even if a normal region and an abnormal region are mixed in the set region of interest, a normal region is not mixed with a normal radioactivity count value and an abnormal radioactivity count value. There is an effect that it is possible to clearly indicate whether the BP is an BP of an abnormal region or a BP of an abnormal region. Since the obtained BP is displayed as an image, the BP in the entire area of the brain can be instantly shown, and the BP in the entire area of the brain can be easily evaluated in a short period of time. . The BP is obtained for each of the gray matter and the white matter. For this reason, there is an effect that an accurate BP corresponding to the pathological condition can be calculated even for a pathological condition in which the gray matter is damaged or a pathological condition in which the white matter is damaged.

本発明の実施例1等におけるBP画像化プログラム等が実行されるBP画像化システム1を示す図である。1 is a diagram illustrating a BP imaging system 1 in which a BP imaging program or the like according to Embodiment 1 of the present invention is executed. FIG. PET脳画像データ入力部21により入力されたPET脳画像データに基づくPET脳画像40を例示する図である。It is a figure which illustrates PET brain image 40 based on PET brain image data inputted by PET brain image data input part 21. MRI脳画像データ入力部22により入力されたMRI脳画像データに基づくMRI脳画像50を例示する図である。It is a figure which illustrates the MRI brain image 50 based on the MRI brain image data input by the MRI brain image data input part 22. FIG. 位置合わせ部23により位置合わせが行われた結果の脳画像60を例示する図である。It is a figure which illustrates the brain image 60 of the result as which the position alignment part 23 performed position alignment. 相互情報量を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating mutual information content. 医用脳画像の平均情報量(エントロピー)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the average information content (entropy) of a medical brain image. 結合事象のヒストグラムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the histogram of a coupling | bonding event. 図7に示されるジョイント・ヒストグラム300を視点VPから見た場合の3次元ジョイント・ヒストグラム400を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional joint histogram 400 at the time of seeing the joint histogram 300 shown by FIG. 7 from viewpoint VP. 2次元ジョイント・ヒストグラムから相互情報量を計算する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating a mutual information amount from a two-dimensional joint histogram. 2次元ジョイントヒストグラムG(A,B)(ヒストグラム310)から計算された参照画像270(事象A)とフローティング画像260(事象B)との結合確率分布p(A,B)を示す図である。It is a figure which shows the joint probability distribution p (A, B) of the reference image 270 (event A) and the floating image 260 (event B) calculated from the two-dimensional joint histogram G (A, B) (histogram 310). セグメンテーション部24による被験者のMRI脳画像データ50から灰白質部分データ55と白質部分データ56とを分離する例を示す図である。It is a figure which shows the example which isolate | separates gray matter part data 55 and white matter part data 56 from the test subject's MRI brain image data 50 by the segmentation part 24. FIG. 細線・膨張処理部25による細線・膨張処理(closing演算)を例示する図である。It is a figure which illustrates the thin line and expansion process (closing operation) by the thin line and expansion process part 25. FIG. 細線・膨張処理部25による処理状態を例示する画面70を示す図である。It is a figure which shows the screen 70 which illustrates the processing state by the thin line and expansion process part. リファレンスROI設定部26の処理状況を例示する画面80を示す図である。It is a figure which shows the screen 80 which illustrates the processing condition of the reference ROI setting part. 楕円ROI設定部27の処理状況を例示する画面90を示す図である。It is a figure which shows the screen 90 which illustrates the processing condition of the ellipse ROI setting part. 放射能カウント値入力部28の処理状況を例示する画面100を示す図である。It is a figure which shows the screen 100 which illustrates the processing condition of the radioactivity count value input part. SRTM法を説明するためのコンパートメントモデルを示す図である。It is a figure which shows the compartment model for demonstrating a SRTM method. 被験者に対し放射性薬剤として[11C]PE2Iが使用された場合におけるBP画像表示部30により表示された画面120a〜120dを示す図である。It is a diagram showing a screen 120a~120d displayed by BP image display unit 30 when the [11 C] PE2I was used as a radiopharmaceutical to the subject. 被験者に対し放射性薬剤として[18F]flumazenilが使用された場合におけるBP画像表示部30により表示された画面130a〜130dを示す図である。It is a figure which shows the screens 130a-130d displayed by the BP image display part 30 in case a [< 18 > F] flumazenil is used with respect to a test subject as a radiopharmaceutical. BP画像表示部30により表示された画面140を示す図である。It is a figure which shows the screen 140 displayed by the BP image display part 30. FIG. 本発明の実施例1等における、コンピュータがPET脳画像データからBPの画像化を実行するBP画像化プログラム及び方法の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart in the Example 1 etc. of this invention which shows the flow of a process of the BP imaging program and method in which a computer performs BP imaging from PET brain image data. 本発明の実施例3における楕円ROI設定部27の処理状況を例示する画面160を示す図である。It is a figure which shows the screen 160 which illustrates the processing condition of the ellipse ROI setting part 27 in Example 3 of this invention. 式23の左辺Yを縦軸とし、式23の右辺のXを横軸としたグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which made the left side Y of Formula 23 the vertical axis | shaft, and made X of the right side of Formula 23 the horizontal axis. 本発明の実施例4における最適開始点によるBP算出法(BP画像化プログラム等)の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of BP calculation methods (BP imaging program etc.) by the optimal starting point in Example 4 of this invention. 実施例4における最適開始点によるBP算出法の処理状況を例示する画面170を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a screen 170 illustrating a processing status of a BP calculation method using an optimum start point in the fourth embodiment. 本発明のBP画像化プログラムを実行するコンピュータ10の内部回路180を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal circuit 180 of the computer 10 which executes the BP imaging program of this invention.

以下では説明の便宜のために、形態(解剖学的)脳画像の例としてMRI脳画像を取り上げ、機能的脳画像の例としてPET脳画像を取り上げて説明する。しかし、本発明の受容体結合能画像化プログラム等が適用される形態(解剖学的)脳画像はMRI脳画像に限定されるものではなく、CT脳画像等の他の形態(解剖学的)脳画像に対しても同様に適用することができる。同様に、本発明の受容体結合能画像化プログラム等が適用される機能的脳画像はPET脳画像に限定されるものではなく、SPECT脳画像等の他の機能的脳画像に対しても同様に適用することができる。従って、本発明の受容体結合能画像化プログラム等が適用される形態(解剖学的)脳画像と機能的脳画像との組合わせは、例えばMRI脳画像とPET脳画像、MRI脳画像とSPECT脳画像、CT脳画像とPET脳画像、CT脳画像とSPECT脳画像等になる。以下では、本発明のPET脳画像データ等の機能的脳画像データからBPの画像化を行うための受容体結合能画像化プログラムを「BP画像化プログラム」と言う。本発明のコンピュータがPET脳画像データ等の機能的脳画像データからBPの画像化を実行する受容体結合能画像化方法を「BP画像化方法」と言う。BP画像化プログラム及び方法を「BP画像化プログラム等」と言う。以下、実施例について図面を参照して詳細に説明する。   In the following, for convenience of explanation, an MRI brain image is taken up as an example of a morphological (anatomical) brain image, and a PET brain image is taken up as an example of a functional brain image. However, the form (anatomical) brain image to which the receptor binding ability imaging program of the present invention is applied is not limited to the MRI brain image, but other forms (anatomical) such as a CT brain image. The same can be applied to brain images. Similarly, the functional brain image to which the receptor binding ability imaging program of the present invention is applied is not limited to a PET brain image, and the same applies to other functional brain images such as a SPECT brain image. Can be applied to. Therefore, a combination of a morphological (anatomical) brain image and a functional brain image to which the receptor binding ability imaging program of the present invention is applied is, for example, an MRI brain image and a PET brain image, an MRI brain image and a SPECT. Brain images, CT brain images and PET brain images, CT brain images and SPECT brain images, and the like. Hereinafter, a receptor binding ability imaging program for imaging BP from functional brain image data such as PET brain image data of the present invention is referred to as a “BP imaging program”. The receptor binding ability imaging method in which the computer of the present invention executes BP imaging from functional brain image data such as PET brain image data is referred to as “BP imaging method”. The BP imaging program and method are referred to as “BP imaging program or the like”. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1等におけるBP画像化プログラム等が実行されるBP画像化システム1を示す。図1で、符号10はBP画像化プログラム等を実行するコンピュータ、12はコンピュータ10に接続されたハードディスク等の記録装置、14は記録装置12内に記録されたPET脳画像データのデータべース(PET−DB)、16は記録装置12内に記録されたMRI脳画像データのデータべース(MRI−DB)、20はBP画像化プログラムの機能を示す機能ブロックである。以下、機能ブロック20内に示される各機能について説明していく。   FIG. 1 shows a BP imaging system 1 in which a BP imaging program or the like according to the first embodiment of the present invention is executed. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a computer that executes a BP imaging program, 12 denotes a recording device such as a hard disk connected to the computer 10, and 14 denotes a database of PET brain image data recorded in the recording device 12. (PET-DB), 16 is a database (MRI-DB) of MRI brain image data recorded in the recording device 12, and 20 is a functional block showing the function of the BP imaging program. Hereinafter, each function shown in the function block 20 will be described.

PET脳画像データ入力部(機能的脳画像データ入力手段。上述したようにSPECT脳画像データ入力部であってもよい。以下同様。)21は、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者のPET脳画像データ(放射能カウント値)を入力する。本明細書では、受容体として特に脳内の神経受容体を取り扱う。所定の放射性薬剤としては[11C]PE2I、[18F]flumazenil等が好適である。PET脳画像データの収集及び所定の放射性薬剤の分布を画像化するためのPET装置としては3次元収集型が好適である。PET専用機ではなく、PET/CT装置、SPECT(単光子放出断層撮像法:Single Photon Emission Computed Tomography)/PET装置等を用いてもよい。図2は、PET脳画像データ入力部21により入力されたPET脳画像データに基づくPET脳画像40を例示する。以下では、特に区別する場合を除いて「PET脳画像」と「PET脳画像データ」とを同様に用いる。図2に示されるように、PET脳画像データ40のマトリクスサイズとしては128×128(画素)が好適であるが、このマトリクスサイズに限定されるものではない。 PET brain image data input unit (functional brain image data input means. It may be a SPECT brain image data input unit as described above. The same applies hereinafter) 21 is a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor. The PET brain image data (radioactivity count value) of the subject imaged using is input. In this specification, neuroreceptors in the brain are treated as receptors. [ 11 C] PE2I, [ 18 F] flumazenil and the like are suitable as the predetermined radiopharmaceutical. A three-dimensional collection type is suitable as a PET apparatus for collecting PET brain image data and imaging a predetermined radiopharmaceutical distribution. A PET / CT apparatus, a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) / PET apparatus or the like may be used instead of the PET dedicated machine. FIG. 2 illustrates a PET brain image 40 based on the PET brain image data input by the PET brain image data input unit 21. In the following, “PET brain image” and “PET brain image data” are used in the same manner unless otherwise distinguished. As shown in FIG. 2, the matrix size of the PET brain image data 40 is preferably 128 × 128 (pixels), but is not limited to this matrix size.

MRI脳画像データ入力部(形態脳画像データ入力手段。上述したようにCT脳画像データ入力部であってもよい。以下同様。)22は、上記被験者のMRI脳画像データを入力する。MRI脳画像データの収集及びMRI画像の作成に用いるMRI装置としては、トンネル型、オープン型等のいずれを用いてもよい。図3は、MRI脳画像データ入力部22により入力されたMRI脳画像データに基づくMRI脳画像50を例示する。以下では、特に区別する場合を除いて「MRI脳画像」と「MRI脳画像データ」とを同様に用いる。図3に示されるように、MRI脳画像データ50のマトリクスサイズとしては256×256(画素)が好適であるが、このマトリクスサイズに限定されるものではない。   The MRI brain image data input unit (morphological brain image data input means. It may be a CT brain image data input unit as described above. The same applies hereinafter) 22 inputs the MRI brain image data of the subject. As an MRI apparatus used for collecting MRI brain image data and creating an MRI image, any of a tunnel type, an open type and the like may be used. FIG. 3 illustrates an MRI brain image 50 based on the MRI brain image data input by the MRI brain image data input unit 22. In the following, “MRI brain image” and “MRI brain image data” are used in the same manner unless otherwise distinguished. As shown in FIG. 3, the matrix size of the MRI brain image data 50 is preferably 256 × 256 (pixels), but is not limited to this matrix size.

位置合わせ部(位置合わせ手段)23は、PET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データ40を基準として、PET脳画像データ40とMRI脳画像データ入力部22により入力された同じ被験者のMRI脳画像データ50との位置合わせを行う。具体的には、まず、MRI脳画像データ50のマトリクスサイズ(256×256(画素))をPET脳画像データ40のマトリクスサイズ(128×128(画素))に合わせるリスライスを行う。一般的には、MRI脳画像データの方が解像度が良いため、MRI脳画像データを基準としてPET脳画像データをリスライスする。しかし、本発明のBP画像化プログラムでは計算時間短縮のためマトリクスサイズの小さいPET脳画像データ40を基準にMRI脳画像データ50をリスライスする。次に、PET脳画像データ40とマトリクスサイズがリスライスされたMRI脳画像データ50R(不図示)との位置合わせ(レジストレーション)を行う。図4は、位置合わせ部23により位置合わせが行われた結果のMRI脳画像データ60を例示する。   The registration unit (positioning means) 23 is input by the PET brain image data 40 and the MRI brain image data input unit 22 with the subject's PET brain image data 40 input by the PET brain image data input unit 21 as a reference. Alignment with MRI brain image data 50 of the same subject is performed. Specifically, first, reslice is performed to match the matrix size (256 × 256 (pixels)) of the MRI brain image data 50 with the matrix size (128 × 128 (pixels)) of the PET brain image data 40. In general, since the resolution of the MRI brain image data is better, the PET brain image data is re-sliced based on the MRI brain image data. However, in the BP imaging program of the present invention, the MRI brain image data 50 is re-sliced based on the PET brain image data 40 having a small matrix size in order to shorten the calculation time. Next, registration (registration) between the PET brain image data 40 and the MRI brain image data 50R (not shown) whose matrix size is re-sliced is performed. FIG. 4 illustrates the MRI brain image data 60 as a result of the alignment performed by the alignment unit 23.

レジストレーションとは同一の被験者の2組の異なる脳画像(ここでは、PET脳画像40とMRI脳画像50R)について対応する画素(ピクセル)を決めることをいう。レジストレーションには種々の方法があり、本願のように性質が異なる2画像(PET脳画像とMRI脳画像)の場合、例えばMRI画像の画素値によってセグメンテーション(脳画像の一部抽出)を行い、各セグメント毎に両画素値の比の分散を計算する方法がある。   Registration refers to determining corresponding pixels for two different brain images (here, PET brain image 40 and MRI brain image 50R) of the same subject. There are various methods for registration, and in the case of two images (PET brain image and MRI brain image) having different properties as in the present application, for example, segmentation (partial extraction of brain image) is performed by pixel values of the MRI image, There is a method for calculating the variance of the ratio of both pixel values for each segment.

上記の方法では剛体変換を用いている。詳しくは、2つの脳画像を揃えるために、X方向の平行移動dx、Y方向の平行移動dy、Z方向の平行移動dzの3方向のベクトルに加えて、X軸の周りの回転dθx、Y軸の周りの回転dθy、Z軸の周りの回転dθという3つの回転成分を有する6つのパラメータを用いる。この6つのパラメータを用いてMRI脳画像50Rの回転/平行移動を行ない、この結果をPET脳画像40を用いて評価する。評価の結果、所定の収束条件を満たしているかどうか判定し、収束していると判定された場合はMRI脳画像データ60を得て、レジストレーションは終了する。一方、収束していると判定されなかった場合は6つのパラメータの更新を行なって、回転/平行移動から繰返す。   In the above method, rigid transformation is used. Specifically, in order to align two brain images, in addition to a vector in three directions of a translation dx in the X direction, a translation dy in the Y direction, and a translation dz in the Z direction, the rotation dθx, Y around the X axis Six parameters having three rotation components, ie, rotation dθy around the axis and rotation dθ around the Z axis are used. The MRI brain image 50R is rotated / translated using these six parameters, and the result is evaluated using the PET brain image 40. As a result of the evaluation, it is determined whether or not a predetermined convergence condition is satisfied. If it is determined that the convergence is achieved, MRI brain image data 60 is obtained, and the registration ends. On the other hand, if it is not determined that it has converged, the six parameters are updated, and the process is repeated from the rotation / translation.

上述の評価では所望の評価基準を用いて行なうことができる。ここでは、評価基準としてMI(Mutual Information:相互情報(量))を用いた場合について説明する。これは、MRI脳画像上のある画素値を持つすべての画素は同じ組織(partition)であり、それに対応するPET(又はSPECT)脳画像の画素は、ほぼ同じ画素値を持つであろうという考え方に依拠するものである。MRI脳画像とPET脳画像との間に何らかの共有情報(相互情報)があることを前提とする。両脳画像の位置ずれが起きると相互情報量は減少するため、相互情報量が最大になるようにレジストレーションを行うという手法である。以下、まず相互情報量について説明する。   The above evaluation can be performed using a desired evaluation standard. Here, a case where MI (Mutual Information) is used as an evaluation criterion will be described. The idea is that all pixels with a certain pixel value on the MRI brain image have the same partition, and the corresponding pixels in the PET (or SPECT) brain image will have approximately the same pixel value. Rely on. It is assumed that there is some shared information (mutual information) between the MRI brain image and the PET brain image. Since the mutual information amount decreases when the positional deviation between the two brain images occurs, the registration is performed so that the mutual information amount is maximized. Hereinafter, the mutual information amount will be described first.

ある事象が起きる確率P(≦1.0)が与えられたとき、情報量(エントロピー)Hは以下の式1で定義される。   When a probability P (≦ 1.0) of occurrence of an event is given, an information amount (entropy) H is defined by the following formula 1.

式1で定義されるように、めったに起こらない事象の情報量は非常に大きい。事象の確率分布Pが与えられたとき、平均情報量H(P)は以下の式2で定義される。 As defined by Equation 1, the amount of information on rarely occurring events is very large. When an event probability distribution P i is given, the average information amount H (P i ) is defined by the following equation 2.

ここで、2つの事象A、Bを考える。事象AおよびBの結合事象p(A,B)が全体として持っている平均情報量H(A,B)は、以下の式3で定義される。   Here, two events A and B are considered. The average information amount H (A, B) that the combined event p (A, B) of the events A and B has as a whole is defined by the following Equation 3.

平均情報量H(A,B)は事象AおよびBの結合エントロピーと言われる。事象A、Bの例としてはMRI脳画像とPET又はSPECT脳画像とが挙げられる。さて、相互情報量とは多少関係のある2つの事象又は情報源A(MRI脳画像)とB(PET脳画像)とにおいて、事象A(又は事象B)を知ったことにより得られる事象B(又は事象A)に関する情報量と定義される。図5は、相互情報量を説明するための概念図である。図5において、点aで示される矩形は事象Aの持っている平均情報量H(A)を示し、点bで示される矩形は事象Bの持っている平均情報量H(B)を示す。平均情報量H(A)とH(B)とが重なった点bで示される矩形は事象AとBとが共有する平均情報量であり、当該平均情報量を相互情報量I(A,B)と呼ぶ。つまり、相互情報量I(A,B)とは事象A(MRI脳画像)を知ることによって得られる事象B(PET脳画像)の平均情報量を意味する。 The average information amount H (A, B) is referred to as the joint entropy of events A and B. Examples of events A and B include MRI brain images and PET or SPECT brain images. Now, in two events or information sources A (MRI brain image) and B (PET brain image) that are somewhat related to mutual information, an event B () obtained by knowing event A (or event B) Or it is defined as the amount of information regarding event A). FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the mutual information amount. In FIG. 5, a rectangle indicated by points a 1 a 2 a 3 a 4 indicates the average information amount H (A) possessed by event A, and a rectangle indicated by points b 1 b 2 b 3 b 4 is event B. Shows the average information amount H (B). The rectangles indicated by points b 1 a 2 a 3 b 4 where the average information amounts H (A) and H (B) overlap are average information amounts shared by the events A and B, and the average information amounts are mutually This is called information amount I (A, B). That is, the mutual information amount I (A, B) means the average information amount of event B (PET brain image) obtained by knowing event A (MRI brain image).

図5において、点aで示される矩形は事象AおよびBの結合エントロピーH(A,B)を示す。点aで示される矩形は事象Bが起きたことを条件とする事象Aが持っている平均情報量(条件付きエントロピー)H(A|B)を示し、点aで示される矩形は事象Aが起きたことを条件とする事象Bが持っている平均情報量(条件付きエントロピー)H(B|A)を示す。条件付きエントロピーを用いると相互情報量I(A,B)は以下の式4で与えられる。 In FIG. 5, a rectangle indicated by points a 1 b 2 b 3 a 4 represents the joint entropy H (A, B) of events A and B. A rectangle indicated by points a 1 b 1 b 4 a 4 indicates an average information amount (conditional entropy) H (A | B) possessed by event A on condition that event B has occurred, and point a 2 A rectangle indicated by b 2 b 3 a 3 indicates an average information amount (conditional entropy) H (B | A) possessed by event B on condition that event A has occurred. When conditional entropy is used, mutual information I (A, B) is given by the following equation (4).

ここで、条件付き確率と相互情報量について示す。事象Aが起きる確率をP(A)、事象Aが起きたことを条件として事象Bが起きる条件付き確率をP(B|A)とすると、事象AおよびBの結合事象P(A,B)は以下の式5で与えられ、式5を変形して条件付き確率P(B|A)は式6のように与えられる。   Here, conditional probabilities and mutual information are shown. If the probability of event A occurring is P (A), and the conditional probability of event B occurring on condition that event A occurs is P (B | A), then the combined event P (A, B) of events A and B Is given by Equation 5 below, and the conditional probability P (B | A) is given by Equation 6 by modifying Equation 5.

同様にして、条件付き確率P(A|B)は以下の式7のように与えられ、条件付きエントロピーH(A|B)は以下の式8のように与えられる。相互情報量I(A,B)は式4(第1式)、式7および式8から、式9のように与えられる。   Similarly, the conditional probability P (A | B) is given by the following formula 7, and the conditional entropy H (A | B) is given by the following formula 8. The mutual information I (A, B) is given by Equation 9 from Equation 4 (First Equation), Equation 7 and Equation 8.

以上説明した相互情報量を医用脳画像に適用する。医用脳画像の場合の平均情報量(エントロピー)は医用脳画像のヒストグラム(度数分布)を用いることにより定義することができる。図6は医用脳画像の平均情報量(エントロピー)を説明するための図である。図6に示されるようなMRI脳画像200のデータについて、ある信号強度のピクセルがいくつ存在するかを計算してグラフにすると、上記医用脳画像のヒストグラムを得ることができる。符号202は横軸を信号強度とし縦軸を出現頻度とするMRI脳画像200のヒストグラムである。ヒストグラム202において、信号強度がdからdまでの範囲(原図では青色で示す。)とdからdまでの範囲(原図では黄色で示す。)とをMRI脳画像上で表すと、青色で示される範囲はMRI脳画像204に表されるようにほぼ灰白質の領域に対応し、黄色で示される範囲はMRI脳画像206に表されるようにほぼ白質の領域に対応している。このように、医用脳画像のヒストグラムと脳の解剖学的構造とは強く関連している。 The mutual information described above is applied to a medical brain image. The average information amount (entropy) in the case of a medical brain image can be defined by using a histogram (frequency distribution) of the medical brain image. FIG. 6 is a diagram for explaining the average information amount (entropy) of a medical brain image. For the data of the MRI brain image 200 as shown in FIG. 6, if the number of pixels having a certain signal intensity is calculated and graphed, a histogram of the medical brain image can be obtained. Reference numeral 202 denotes a histogram of the MRI brain image 200 in which the horizontal axis indicates the signal intensity and the vertical axis indicates the appearance frequency. In the histogram 202, the signal strength is representative of the range of d 1 to d 2 (in the original drawing shows in blue.) (Shown in yellow at the original drawing.) Range of from d 2 to d 3 on MRI brain image, A range shown in blue corresponds to a substantially gray matter region as shown in the MRI brain image 204, and a range shown in yellow corresponds to a substantially white matter region as shown in the MRI brain image 206. . Thus, the histogram of the medical brain image is strongly related to the anatomical structure of the brain.

MRI脳画像等の事象Aと、SPECT、PET脳画像等の事象Bとの結合事象P(A,B)のヒストグラムの場合は、2次元のヒストグラム(Joint Histogram :ジョイント・ヒストグラム)を考えればよい。図7は結合事象のヒストグラムを説明するための図である。図7で図6と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図7に示されるように、符号212は横軸をカウント(値)とし縦軸を出現頻度とするSPECT脳画像(事象B)のヒストグラムである。MRI脳画像200(事象A)とSPECT脳画像210(事象B)との結合事象P(A,B)の2次元のヒストグラムは、図7に示されるジョイント・ヒストグラム300で表される。ジョイント・ヒストグラム300で、横軸はMRI脳画像200のヒストグラム202における信号強度であり、縦軸はSPECT脳画像210のヒストグラム212におけるカウントである。ジョイント・ヒストグラム300における座標(Ai,Bj)の値は、信号強度Aiに対応するヒストグラム202の出現頻度とカウントBjに対応するヒストグラム212の出現頻度とから計算した値であり、当該値の大小は明るさの強弱で表している。但し、説明の都合上、両脳画像のヒストグラムにおける信号強度、カウントが0に近い部分はカットして表している。   In the case of a histogram of a combined event P (A, B) between an event A such as an MRI brain image and an event B such as a SPECT or PET brain image, a two-dimensional histogram (Joint Histogram) may be considered. . FIG. 7 is a diagram for explaining a histogram of binding events. In FIG. 7, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 7, reference numeral 212 is a histogram of a SPECT brain image (event B) with the horizontal axis representing the count (value) and the vertical axis representing the appearance frequency. A two-dimensional histogram of the combined event P (A, B) between the MRI brain image 200 (event A) and the SPECT brain image 210 (event B) is represented by a joint histogram 300 shown in FIG. In the joint histogram 300, the horizontal axis represents the signal intensity in the histogram 202 of the MRI brain image 200, and the vertical axis represents the count in the histogram 212 of the SPECT brain image 210. The value of the coordinates (Ai, Bj) in the joint histogram 300 is a value calculated from the appearance frequency of the histogram 202 corresponding to the signal intensity Ai and the appearance frequency of the histogram 212 corresponding to the count Bj. Expressed in terms of brightness. However, for convenience of explanation, the signal intensity and the count close to 0 in the histograms of both brain images are cut out.

図8は、図7に示されるジョイント・ヒストグラム300を視点VP(図7参照)から見た場合の3次元ジョイント・ヒストグラム400を示す。図8下部の座標軸に示されるように、図7における明るさの強弱(出現頻度、カウントの大小)は3次元の垂直軸で表されており、信号強度軸は右側の原点0から左上側へ向かって大きくなり、カウント軸は右側の原点0から左下側へ向かって大きくなっている。図8に示されるように、白質、灰白質、脳脊髄液の領域が3次元ジョイント・ヒストグラム400では垂直軸方向のピークとして明瞭に示されており、3次元ジョイント・ヒストグラム400と脳の解剖学的構造とは強く関連していることがわかる。   FIG. 8 shows a three-dimensional joint histogram 400 when the joint histogram 300 shown in FIG. 7 is viewed from the viewpoint VP (see FIG. 7). As shown in the coordinate axis at the bottom of FIG. 8, the brightness intensity (appearance frequency, count magnitude) in FIG. 7 is represented by a three-dimensional vertical axis, and the signal intensity axis extends from the origin 0 on the right side to the upper left side. The count axis increases from the origin 0 on the right side toward the lower left side. As shown in FIG. 8, the regions of white matter, gray matter, and cerebrospinal fluid are clearly shown as peaks in the vertical axis direction in the three-dimensional joint histogram 400, and the three-dimensional joint histogram 400 and the anatomy of the brain are shown. It is clear that it is strongly related to the structural structure.

図9は、2次元ジョイント・ヒストグラムから相互情報量を計算する方法を説明するための図である。図9において、符号260は変形されるフローティング画像(SPECT脳画像。事象B)、270はフローティング画像260を合わせ込む対象となる(固定の)参照画像(SPECT脳画像。事象A)である。図9では明示されていないが、図7に示されるSPECT脳画像210のヒストグラム212のように、フローティング画像260および参照画像270は各々横軸をカウントとし縦軸を出現頻度とするヒストグラムを有している。続いて、図9において符号310はフローティング画像260(事象B)と参照画像270(事象A)との結合事象である2次元ジョイント・ヒストグラムG(A,B)であり、その横軸は参照画像270のカウントAであり、縦軸はフローティング画像260のカウントBである。図9に示されるように、フローティング画像260と参照画像270とがオーバーラップした部分、例えば、座標(x、y)の部分のみについてヒストグラム212のようなヒストグラムを各々作成する。つまり、フローティング画像260と参照画像270とがオーバーラップしなかった部分についての画像のカウントは、当該画像のヒストグラムにおいて出現頻度には取り入れない。あとは図7に示されるジョイント・ヒストグラム300の場合と同様に、ジョイント・ヒストグラム310における座標(A,B)の値G(A,B)は、カウントAに対応する参照画像270のヒストグラム(不図示)の出現頻度とカウントBに対応するフローティング画像260のヒストグラム(不図示)の出現頻度とから計算した値であり、当該値の大小は明るさの強弱で表している。 FIG. 9 is a diagram for explaining a method for calculating mutual information from a two-dimensional joint histogram. In FIG. 9, reference numeral 260 is a floating image (SPECT brain image, event B) to be deformed, and 270 is a (fixed) reference image (SPECT brain image. Event A) to which the floating image 260 is to be combined. Although not explicitly shown in FIG. 9, like the histogram 212 of the SPECT brain image 210 shown in FIG. 7, each of the floating image 260 and the reference image 270 has a histogram in which the horizontal axis is the count and the vertical axis is the appearance frequency. ing. Subsequently, in FIG. 9, reference numeral 310 denotes a two-dimensional joint histogram G (A, B) that is a combined event of the floating image 260 (event B) and the reference image 270 (event A), and the horizontal axis represents the reference image. The count A is 270, and the vertical axis is the count B of the floating image 260. As shown in FIG. 9, a histogram such as a histogram 212 is created only for a portion where the floating image 260 and the reference image 270 overlap, for example, only the portion of coordinates (x m , y n ). That is, the image count for the portion where the floating image 260 and the reference image 270 do not overlap is not taken into the appearance frequency in the histogram of the image. Thereafter, as in the case of the joint histogram 300 shown in FIG. 7, the value G (A i , B j ) of the coordinates (A i , B j ) in the joint histogram 310 is the reference image corresponding to the count A i. This is a value calculated from the appearance frequency of the histogram (not shown) of 270 and the appearance frequency of the histogram (not shown) of the floating image 260 corresponding to the count B j , and the magnitude of the value is expressed by the intensity of brightness. .

図10は、2次元ジョイントヒストグラムG(A,B)(ヒストグラム310)から計算された参照画像270(事象A)とフローティング画像260(事象B)との結合確率分布p(A,B)を示す。図10に示されるように、結合確率分布p(A,B)の横軸は参照画像270のカウントAであり縦軸はフローティング画像のカウントBである。結合確率p(A,B)は、式10に示されるように2次元ジョイント・ヒストグラムG(A,B)を総和で規格化することにより求めることができる。 FIG. 10 shows a joint probability distribution p (A, B) between the reference image 270 (event A) and the floating image 260 (event B) calculated from the two-dimensional joint histogram G (A, B) (histogram 310). . As shown in FIG. 10, the horizontal axis of the joint probability distribution p (A, B) is the count A of the reference image 270, and the vertical axis is the count B of the floating image. The joint probability p (A i , B j ) can be obtained by normalizing the two-dimensional joint histogram G (A i , B j ) with the sum as shown in Equation 10.

図10に示されるように、結合確率p(A,B)を変数B方向に総和をとったものが周辺確率(marginal probability)p(A)であり(式11)、変数A方向に総和をとったものが周辺確率p(B)である(式12)。 As shown in FIG. 10, the sum of the coupling probabilities p (A i , B j ) in the direction of the variable B is the marginal probability p A (A i ) (Equation 11), and the variable A The sum of the directions is the marginal probability p B (B j ) (Formula 12).

式11および12と結合確率p(A,B)とを用い式9を参照して、式13に示されるように相互情報量MIを計算することができる。式13で示される相互情報量MIは事象Aの出現頻度(確率分布)と事象Bの出現頻度(確率分布)との差を量る物差であり、Kullbac-Leiblerダイバージェンスと呼ばれている。式13で示される相互情報量MIが最大になるようにレジストレーションを行う。相互情報量MIの最大化は、2次元ジョイント・ヒストグラムG(A,B)のバラツキを少なくすること(広がりを小さくすること)になり、3次元ジョイント・ヒストグラム400のピークを高くすることになる。 The mutual information MI can be calculated as shown in Expression 13 by referring to Expression 9 using Expressions 11 and 12 and the connection probability p (A i , B j ). The mutual information MI shown in Equation 13 is a physical difference that measures the difference between the appearance frequency (probability distribution) of event A and the appearance frequency (probability distribution) of event B, and is called Kullbac-Leibler divergence. Registration is performed so that the mutual information MI shown in Expression 13 is maximized. The mutual information MI is maximized by reducing the variation (reducing the spread) of the two-dimensional joint histogram G (A i , B j ) and increasing the peak of the three-dimensional joint histogram 400. become.

以上、評価関数としてMIを用いた場合について説明した。次に、その他の評価関数としてRIU(Ratio Image Uniformity)を用いた場合について説明する。これは、MRI脳画像上のある画素値を持つすべての画素は同じ組織(partition)であり、それに対応するPET脳画像の画素は、ほぼ同じ画素値を持つであろうという考え方に依拠するものである。すなわち、MRI脳画像の各組織に対応するPET脳画像(上述したセグメント)の画素値の均一性を最大にする、つまり標準偏差の重み付け平均を最小にするというものである。具体的には、MRI脳画像50R上で画素値jの画素に対応するPET脳画像40上の画素値をaijとする。次に、aijのすべての画素iについての平均aj’を求める。aijのすべての画素iについての標準偏差σjを求める。σj’=σj/aj’を求める。以下の式(14)で求められるσj’’を最小化する。   The case where MI is used as the evaluation function has been described above. Next, a case where RIU (Ratio Image Uniformity) is used as another evaluation function will be described. This relies on the idea that all pixels with a certain pixel value on an MRI brain image have the same partition, and the corresponding pixels of the PET brain image will have approximately the same pixel value. It is. That is, the uniformity of the pixel values of the PET brain image (the above-mentioned segment) corresponding to each tissue of the MRI brain image is maximized, that is, the weighted average of the standard deviation is minimized. Specifically, the pixel value on the PET brain image 40 corresponding to the pixel having the pixel value j on the MRI brain image 50R is set to aij. Next, an average aj 'for all the pixels i in aij is obtained. The standard deviation σj for all the pixels i in aij is obtained. σj ′ = σj / aj ′ is obtained. Σj ″ obtained by the following equation (14) is minimized.

σj’’= Σjσj’×nj/N (14)   σj ″ = Σjσj ′ × nj / N (14)

ここで、Σjは添字jについての和を意味する。njはMRI画像50R上での画素値jの画素数、N=Σjnjである。   Here, Σj means the sum of the subscript j. nj is the number of pixels of the pixel value j on the MRI image 50R, and N = Σjnj.

セグメンテーション部(分離手段)24は、位置合わせ部23により位置合わせされた被験者のMRI脳画像データ50から灰白質部分データと白質部分データとを分離する(セグメンテーション)。図11は、セグメンテーション部24による被験者のMRI脳画像データ60から灰白質部分データ55と白質部分データ56とを分離する例を示す。本発明のBP画像化プログラムの目的の一つは、最終的に灰白質領域におけるBPと白質領域におけるBPとを別々に求めることにある。そこで、予め、灰白質領域のみを抜き出した灰白質部分データ55と白質領域のみを抜き出した白質部分データ56とを用意しておき、後述するように各々灰白質マスク、白質マスクとして使用する。セグメンテーションは、フリーソフトウェアのSPM(statistical parametric mapping)2又は99を用いて実行することができる。SPM2等では被験者のMRI脳画像データ60をアフィン変換により標準脳のテンプレートに合わせ、その後、予め標準脳用に切り出された灰白質、白質のテンプレートを逆変換して、被験者の灰白質部分データ55、白質部分データ56を切り出すとされている。   The segmentation unit (separating means) 24 separates the gray matter portion data and the white matter portion data from the MRI brain image data 50 of the subject aligned by the alignment unit 23 (segmentation). FIG. 11 shows an example in which the gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 are separated from the MRI brain image data 60 of the subject by the segmentation unit 24. One of the purposes of the BP imaging program of the present invention is to finally obtain separately the BP in the gray matter region and the BP in the white matter region. Therefore, gray matter portion data 55 in which only the gray matter region is extracted and white matter portion data 56 in which only the white matter region is extracted are prepared in advance and used as a gray matter mask and a white matter mask, as will be described later. The segmentation can be performed using free software SPM (statistical parametric mapping) 2 or 99. In SPM2 or the like, the MRI brain image data 60 of the subject is matched with the standard brain template by affine transformation, and then the gray matter and white matter template previously cut out for the standard brain are inversely transformed to obtain the gray matter partial data 55 of the subject. The white matter portion data 56 is cut out.

上述したセグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び白質部分データ56を、そのまま各々灰白質マスク、白質マスクとして使用することも可能であるが、ノイズが残ることがあるため、細線・膨張処理部(ノイズ除去手段)25を設けてある。細線・膨張処理部25は、セグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56に対し、所定のノイズ除去処理を行う。本明細書及び特許請求の範囲において「及び/又は」とは、例えば灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56を例にとると、灰白質部分データ55のみ、白質部分データ56のみ、灰白質部分データ55と白質部分データ56との両方、を意味する。   The gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 separated by the segmentation unit 24 can be used as they are as a gray matter mask and a white matter mask, respectively, but noise may remain. A processing unit (noise removing means) 25 is provided. The fine line / expansion processing unit 25 performs predetermined noise removal processing on the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated by the segmentation portion 24. In this specification and claims, “and / or” means, for example, gray matter portion data 55 and / or white matter portion data 56, only gray matter portion data 55, only white matter portion data 56, gray matter. It means both the quality portion data 55 and the white matter portion data 56.

上記所定のノイズ除去処理としては膨張及び細線処理が好適である。細線・膨張処理部25では、Mathematical Morphology(モルフォロジー又はモフォロジー)で定義されるdilation(拡張、ずらし重ね、膨張)及びerosion(浸食、掻き取り、細線)に相当する演算を用いて、膨張後に細線化、又は細線化後に膨張する処理を行う。集合A、Bについてのdilation、erosionは以下の式15、16で定義される。細線・膨張処理部25における膨張後に細線化する処理は式17で示される集合Aの集合B(構造要素)によるclosing演算(A)に相当し、細線化後に膨張する処理は式18で示される集合Aの集合B(構造要素)によるopening演算(A)に相当する。 As the predetermined noise removal processing, expansion and thin line processing are suitable. In the thin line / expansion processing unit 25, thinning is performed after expansion by using operations corresponding to dilation (erosion, scraping, expansion) and erosion (erosion, scraping, thin line) defined by Mathematical Morphology. Or the process which expand | swells after thinning is performed. Dilation and erosion for the sets A and B are defined by the following equations 15 and 16. The process of thinning after expansion in the thin line / expansion processing unit 25 corresponds to the closing operation (A B ) by the set B (structural element) of the set A shown by Expression 17, and the process of expanding after thinning is expressed by Expression 18. This corresponds to an opening operation (A B ) by a set B (structural element) of the set A.

具体的には、灰白質部分データ55、白質部分データ56を各々処理対象の画像(集合A)として、集合Aの構造要素Bによるopening演算(A)又はclosing演算(A)を行う。構造要素Bとしては所望のサイズのものを用いればよい。図12は、細線・膨張処理部25による細線・膨張処理(closing演算)を例示する。図12(A)は細線・膨張処理前の灰白質部分データ55を示し、図12(B)は灰白質部分データ55に膨張処理を行った結果の灰白質部分データ55+を示し、図12(C)は灰白質部分データ55+に細線処理を行った結果の灰白質部分データ55−を示す。細線・膨張処理部25は灰白質部分データ55と白質部分データ56とに対し、上述した細線・膨張処理(opening演算(A)、closing演算(A))を任意の順に任意回数行うことができる。あるいは、細線・膨張処理部25はopening演算(A)、closing演算(A)によらず、dilation、erosion処理を任意の順に任意の回数行うこともできる。 Specifically, the opening operation (A B ) or the closing operation (A B ) by the structural element B of the set A is performed with the gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 as images to be processed (set A). A structural element B having a desired size may be used. FIG. 12 illustrates a fine line / expansion process (closing operation) by the fine line / expansion processing unit 25. 12A shows gray matter portion data 55 before the thin line / expansion processing, and FIG. 12B shows gray matter portion data 55+ as a result of the expansion processing performed on the gray matter portion data 55. FIG. C) shows gray matter portion data 55- as a result of performing thin line processing on the gray matter portion data 55+. The thin line / expansion processing unit 25 performs the above-described thin line / expansion processing (opening operation (A B ), closing operation (A B )) on the gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 any number of times in any order. Can do. Alternatively, the thin line / expansion processing unit 25 can perform dilation and erosion processing any number of times in an arbitrary order regardless of the opening operation (A B ) and the closing operation (A B ).

図13は、細線・膨張処理部25による処理状態を例示する画面70である。画面70を始め、以下に示す画面はコンピュータ10のディスプレイに表示される。まず最初に画面70に示されるerosionボタン72aをマウス等でクリックすると、左上枠内に表示された処理前のMRI脳画像に対して上述したerosion処理が行われ、その処理結果であるMRI脳画像が左下枠内に表示される。次に、画面70に示されるdilatation(dilationと同義。以下同様)ボタン73aをクリックすると、左下枠内に表示された先ほどのerosion処理結果であるMRI脳画像に対して上述したdilation処理が行われ、その処理結果であるMRI脳画像が同じ左下枠内に表示される。resetボタン71aを1回クリックすると、左下枠内にはerosion処理もdilation処理も行っていない元々の処理前のMRI脳画像が表示される。以上のように、左上枠内に表示された処理前のMRI脳画像に対してdilation、erosion処理を任意の順に任意の回数行うことができる。Resetボタン71b、erosionボタン72b、dilatationボタン73bも中央上下枠内に表示されたMRI脳画像に対して同様に用いられるため、説明は省略する。   FIG. 13 is a screen 70 illustrating a processing state by the thin line / expansion processing unit 25. The screen shown below including the screen 70 is displayed on the display of the computer 10. First, when the erosion button 72a shown on the screen 70 is clicked with a mouse or the like, the above-described erosion processing is performed on the unprocessed MRI brain image displayed in the upper left frame, and the MRI brain image as the processing result is displayed. Is displayed in the lower left frame. Next, when the dilatation (synonymous with dilation; the same applies hereinafter) button 73a shown on the screen 70 is clicked, the above-described dilation processing is performed on the MRI brain image that is the result of the previous erosion processing displayed in the lower left frame. The MRI brain image as the processing result is displayed in the same lower left frame. When the reset button 71a is clicked once, the original MRI brain image before the processing without erosion processing and dilation processing is displayed in the lower left frame. As described above, dilation and erosion processing can be performed any number of times in any order on the MRI brain image before processing displayed in the upper left frame. Since the Reset button 71b, the erosion button 72b, and the dilatation button 73b are similarly used for the MRI brain image displayed in the central upper and lower frames, description thereof is omitted.

画面70に例示されているMRI脳画像は以下の通りである。左上枠内は細線・膨張処理前の灰白質部分データ55を示し、左下枠内は細線・膨張処理(closing演算)後の灰白質部分データ55−を示す。灰白質部分データ55−を灰白質マスクとして用いることができる。同様に、中央上枠内は細線・膨張処理前の白質部分データ56を示し、中央下枠内は細線・膨張処理(closing演算)後の白質部分データ56−を示す。白質部分データ56−を白質マスクとして用いることができる。画面70において、右下枠内は灰白質マスク(灰白質部分データ55−)と白質マスク(白質部分データ56−)とを合わせた全脳マスク51を示す。画面70の右上枠内はPET脳画像41であり、リファレンス(後述)として表示してある。   The MRI brain images illustrated on the screen 70 are as follows. The upper left frame shows gray matter data 55 before thin line / expansion processing, and the lower left frame shows gray matter data 55- after fine line / expansion processing (closing operation). The gray matter partial data 55- can be used as a gray matter mask. Similarly, the center upper frame shows the white matter portion data 56 before the thin line / expansion processing, and the center lower frame shows the white matter portion data 56- after the thin line / expansion processing (closing operation). The white matter partial data 56- can be used as a white matter mask. On the screen 70, the lower right frame shows a whole brain mask 51 that is a combination of a gray matter mask (gray matter portion data 55-) and a white matter mask (white matter portion data 56-). The upper right frame of the screen 70 is a PET brain image 41, which is displayed as a reference (described later).

リファレンスROI設定部(関心領域設定手段)26は、位置合わせ部23により位置合わせされたMRI脳画像データに対して、上述した所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域(reference region : リファレンス領域)に関心領域(Region of
Interest : ROI)を設定し、当該ROIをPET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データに設定する。所定の放射能薬剤は標的となる受容体に特異的に結合するものが選ばれるため、リファレンス領域は当該受容体が存在しない領域とも考えられる。リファレンスROI設定部26の機能はBPの計算のために必要であり、詳細は後述する。図14は、リファレンスROI設定部26の処理状況を例示する画面80である。画面80内の左画像がPET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データ42であり、右画像が位置合わせ部23によりPET脳画像データ42に位置合わせされたMRI脳画像データ61である。画面80内で、符号81はMRI脳画像データ側の種々のオプションを設定可能なMRIオプション枠、82はMRI脳画像データが位置合わせ済みか否かを選択可能なレジストレーションボックス、85はROIに対する種々のオプションを設定可能なROI枠、86はROIの形状として多角形を選択可能な多角形ROIボックスである。
A reference ROI setting unit (region of interest setting means) 26 is a reference region (reference region) that can be regarded as the above-mentioned predetermined radiopharmaceutical is not present for the MRI brain image data aligned by the alignment unit 23. Region of interest
Interest: ROI) is set, and the ROI is set in the PET brain image data of the subject input by the PET brain image data input unit 21. Since a predetermined radiopharmaceutical is selected that specifically binds to a target receptor, the reference region can be considered as a region where the receptor does not exist. The function of the reference ROI setting unit 26 is necessary for BP calculation, and details will be described later. FIG. 14 is a screen 80 illustrating the processing status of the reference ROI setting unit 26. The left image in the screen 80 is the subject's PET brain image data 42 input by the PET brain image data input unit 21, and the right image is MRI brain image data that is aligned with the PET brain image data 42 by the alignment unit 23. 61. In the screen 80, reference numeral 81 is an MRI option frame in which various options on the MRI brain image data side can be set, 82 is a registration box in which whether or not the MRI brain image data has been registered, and 85 is for the ROI An ROI frame 86 in which various options can be set is a polygon ROI box in which a polygon can be selected as the ROI shape.

リファレンスROI設定部26は、画面80内の右枠内に示されるMRI脳画像データ61に対して、リファレンス領域MRef(点線で示す。)内にROI(ROI61)を設定する。具体的にはユーザにカーソル等を用いて所望の形状のROIを画面80内に描かせて入力させ、この入力したROIの座標に基づきROI61を設定する。図14では、ROI61はやや変形した鉄アレイ状に設定されている。この設定が完了すると、リファレンスROI設定部26は、画面80内の左枠内に示されるPET脳画像データ42に対して、リファレンス領域MRefに対応するリファレンス領域PRef内にROI61をコピーする。この結果、PET脳画像データ42上にROI61を設定することができる。上述したように、MRI脳画像データ61は位置合わせ部23によりPET脳画像データ42と位置合わせされているため、両脳画像データは同じ座標になっている。これにより、解剖学的情報が豊富なMRI画像データ61に対して正確にROI61を設定してから、ROI61をPET脳画像データ42へコピーすることによってPET脳画像データ42上にROI61を設定している。このため、PET脳画像データ42上でもROI61を正確に設定することができる。   The reference ROI setting unit 26 sets the ROI (ROI 61) in the reference area MRef (indicated by a dotted line) for the MRI brain image data 61 shown in the right frame in the screen 80. Specifically, the user draws and inputs an ROI having a desired shape on the screen 80 using a cursor or the like, and sets the ROI 61 based on the coordinates of the input ROI. In FIG. 14, the ROI 61 is set in a slightly deformed iron array shape. When this setting is completed, the reference ROI setting unit 26 copies the ROI 61 into the reference area PRef corresponding to the reference area MRef with respect to the PET brain image data 42 shown in the left frame in the screen 80. As a result, the ROI 61 can be set on the PET brain image data 42. As described above, since the MRI brain image data 61 is aligned with the PET brain image data 42 by the alignment unit 23, both brain image data have the same coordinates. Thus, the ROI 61 is accurately set for the MRI image data 61 rich in anatomical information, and then the ROI 61 is set on the PET brain image data 42 by copying the ROI 61 to the PET brain image data 42. Yes. For this reason, the ROI 61 can be accurately set also on the PET brain image data 42.

楕円ROI設定部(所定形状関心領域設定手段)27は、PET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データに所定の形状のROIを設定する。本発明のBP画像化プログラムでは、後述するように一画素毎にBPを計算している。この際、PET脳画像上の全画素を対象としてBPを計算すると、実際には脳画像データが存在しない領域等のように無駄な領域についてもBPを計算することになり、処理時間が長くなる。そこで、無駄な領域についてBPを計算しないようにするためPET脳画像上に所定の形状のROI(マスク)を設定し、当該所定の形状の外側をカットして内側だけをBPの計算の対象としている。所定の形状としては楕円の形状(楕円マスク)が好適である。   The elliptic ROI setting unit (predetermined shape region of interest setting means) 27 sets a ROI having a predetermined shape in the PET brain image data of the subject input by the PET brain image data input unit 21. In the BP imaging program of the present invention, BP is calculated for each pixel as described later. At this time, if the BP is calculated for all the pixels on the PET brain image, the BP is also calculated for a useless region such as a region where brain image data does not actually exist, and the processing time becomes long. . Therefore, in order not to calculate the BP for the useless region, a ROI (mask) having a predetermined shape is set on the PET brain image, the outside of the predetermined shape is cut, and only the inside is set as the target of the BP calculation. Yes. As the predetermined shape, an elliptical shape (elliptical mask) is preferable.

図15は、楕円ROI設定部27の処理状況を例示する画面90である。図15で図14と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。画面90内の左画像がPET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データ43であり、右画像が位置合わせ部23によりPET脳画像データ43に位置合わせされたMRI脳画像データ62である。画面90内で、符号83は上述した灰白質マスク等に関する種々のオプションを設定可能なマスクオプション枠、84は灰白質マスク等が位置合わせ済みか否かを選択可能なレジストレーションボックス、87はROIの形状として楕円を選択可能な楕円ROIボックスである。   FIG. 15 is a screen 90 illustrating the processing status of the ellipse ROI setting unit 27. In FIG. 15, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. The left image in the screen 90 is the PET brain image data 43 of the subject input by the PET brain image data input unit 21, and the right image is MRI brain image data that is aligned with the PET brain image data 43 by the alignment unit 23. 62. In the screen 90, reference numeral 83 denotes a mask option frame in which various options relating to the above-described gray matter mask and the like can be set, 84 denotes a registration box which can select whether or not the gray matter mask etc. are aligned, and 87 denotes an ROI. This is an ellipse ROI box in which an ellipse can be selected as the shape.

楕円ROI設定部27は、画面90内の右枠内に示されるMRI脳画像データ61に対して、楕円の形状のROI62を設定する。具体的にはユーザにカーソル等を用いて楕円形状のROIを画面90内に描かせて入力させ、この入力させたROIの座標に基づきROI62を設定する。図9では、ROI62は丁度脳画像全体が入るような楕円形状に設定されている。この設定が完了すると、楕円ROI設定部27は、画面90内の左枠内に示されるPET脳画像データ43に対して、楕円形状のROI62をコピーする。この結果、PET脳画像データ43上に楕円形状のROI62(楕円マスク)を設定することができる。上述したように、MRI脳画像データ62は位置合わせ部23によりPET脳画像データ43と位置合わせされているため、両脳画像データは同じ座標になっている。これにより、解剖学的情報が豊富なMRI画像データ63に対して正確に楕円形状のROI62を設定してから、楕円形状のROI62をPET脳画像データ43へコピーすることによってPET脳画像データ43上に楕円形状のROI62を設定している。このため、PET脳画像データ43上でも楕円形状のROI62を正確に設定することができる。   The elliptical ROI setting unit 27 sets an elliptical ROI 62 for the MRI brain image data 61 shown in the right frame in the screen 90. Specifically, the user draws and inputs an elliptical ROI on the screen 90 using a cursor or the like, and sets the ROI 62 based on the coordinates of the input ROI. In FIG. 9, the ROI 62 is set in an elliptical shape so that the entire brain image can be entered. When this setting is completed, the elliptical ROI setting unit 27 copies the elliptical ROI 62 to the PET brain image data 43 shown in the left frame in the screen 90. As a result, an elliptical ROI 62 (elliptical mask) can be set on the PET brain image data 43. As described above, since the MRI brain image data 62 is aligned with the PET brain image data 43 by the alignment unit 23, both brain image data have the same coordinates. As a result, the elliptical ROI 62 is accurately set for the MRI image data 63 rich in anatomical information, and then the elliptical ROI 62 is copied to the PET brain image data 43. An elliptical ROI 62 is set. Therefore, the elliptical ROI 62 can be accurately set even on the PET brain image data 43.

上述したリファレンスROI設定部26によるリファレンス領域PRef内へのROI61の設定の場合、ROI61はユーザのフリーハンドによる自由な形状を有していた。しかし、楕円ROI設定部27の場合におけるユーザによる楕円形状の入力はフリーハンドではなく、従来技術を用いた自動的な楕円形状作成機能により入力させることができる。加えて、楕円形状のROI62は丁度脳画像全体が入るように作成すればよいため、必ずしも画面90の右枠内に示されるMRI脳画像データ61ではなく、左枠内に示されるPET脳画像43に対して直接、楕円の形状のROI62を設定してもよい。この場合、楕円ROI設定部27はPET脳画像43上に設定された楕円形状のROI62をMRI脳画像62上へコピーすることによって、MRI脳画像データ62上に楕円形状のROI62を設定することができる。   In the case of setting the ROI 61 in the reference area PRef by the reference ROI setting unit 26 described above, the ROI 61 has a free shape by the user's freehand. However, the elliptical shape input by the user in the case of the elliptical ROI setting unit 27 is not freehand, but can be input by an automatic elliptical shape creation function using a conventional technique. In addition, since the oval ROI 62 may be created so that the entire brain image can be entered, it is not necessarily the MRI brain image data 61 shown in the right frame of the screen 90, but the PET brain image 43 shown in the left frame. Alternatively, an elliptical ROI 62 may be set directly. In this case, the elliptical ROI setting unit 27 can set the elliptical ROI 62 on the MRI brain image data 62 by copying the elliptical ROI 62 set on the PET brain image 43 onto the MRI brain image 62. it can.

放射能カウント値入力部(放射能カウント値入力手段)28は、リファレンスROI設定部26により設定されたPET脳画像データのリファレンス領域におけるROIについて、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する。放射能カウント値入力部28の機能はBPの計算のために必要であり、詳細は後述する。図16は、放射能カウント値入力部28の処理状況を示す画面100である。図16で図14、15と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。画面100内で、符号101はある特定の一画素について入力された時間−放射能カウント値を対にした表であり、上から下へ時間の経過による放射能カウント値が示されている。符号102は表101に対応するグラフであり、横軸を時間、縦軸を放射能カウント値として時間−放射能カウント値曲線TAC(Time Activity Curve)が示されている。   The radioactivity count value input unit (radioactivity count value input means) 28 inputs a time-radioactivity count value for each pixel with respect to the ROI in the reference region of the PET brain image data set by the reference ROI setting unit 26. . The function of the radioactivity count value input unit 28 is necessary for the calculation of BP, and details will be described later. FIG. 16 is a screen 100 showing the processing status of the radioactivity count value input unit 28. In FIG. 16, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. In the screen 100, reference numeral 101 is a table in which time-radioactivity count values inputted for one specific pixel are paired, and the radioactivity count values are shown as time passes from top to bottom. Reference numeral 102 is a graph corresponding to Table 101, and shows a time-radioactivity count value curve TAC (Time Activity Curve) with time on the horizontal axis and radioactivity count value on the vertical axis.

図16に示されるように、放射能カウント値入力部28はリファレンスROI設定部26により設定されたPET脳画像データ42のリファレンス領域PRefにおけるROI61について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する。放射能カウント値入力部28は、特定の一画素について表101の表示とグラフ102内における時間−放射能カウント値曲線TACの表示とを行うことができる。ここで、一画素の特定(選択)はPET脳画像42上のROI61又はMRI脳画像61上のROI61において、ユーザがカーソルをあてることにより行うことができる。あるいは画素の番号又は座標をユーザにより指定することにとっても一画素の特定(選択)を行うことができる。TAC曲線は一画素毎の曲線であるためノイズの影響を受けやすい。そこで、放射能カウント値入力部28はユーザに画面100内の符号103で示されるSボタンをクリックさせることによりスムージングを行って、TAC曲線を平滑化することができる。符号104で示されるRボタンはスムージングを元に戻すリセットを行う。   As shown in FIG. 16, the radioactivity count value input unit 28 inputs a time-radioactivity count value for each pixel in the ROI 61 in the reference region PRef of the PET brain image data 42 set by the reference ROI setting unit 26. To do. The radioactivity count value input unit 28 can display the table 101 and display the time-radioactivity count value curve TAC in the graph 102 for one specific pixel. Here, specification (selection) of one pixel can be performed by placing a cursor on the ROI 61 on the PET brain image 42 or the ROI 61 on the MRI brain image 61 by the user. Alternatively, it is possible to specify (select) one pixel for designating the pixel number or coordinates by the user. Since the TAC curve is a curve for each pixel, it is easily affected by noise. Therefore, the radioactivity count value input unit 28 can smooth the TAC curve by performing smoothing by causing the user to click the S button indicated by reference numeral 103 in the screen 100. The R button indicated by reference numeral 104 performs a reset to restore smoothing.

以上のようにして得られたリファレンス領域PRefにおけるROI61内の一画素毎の時間−放射能カウント値から、リファレンス領域PRefにおけるROI61での所定の放射性薬剤の挙動がわかる。この挙動に対して他の領域の画素がどのような挙動を示しているかを計算することにより、BPを求めることができる。即ち、リファレンス領域PRefにおける放射能カウント値を基準として、他の領域にどれ位放射性薬剤が取込まれたかを知ることができる。BP算出部(受容体結合能算出手段)29は、楕円ROI設定部27により設定された楕円形状のROI62におけるPET脳画像データ43と、放射能カウント値入力部28により入力されたリファレンス領域PRefのROI61における時間−放射能カウント値とを用いて、放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、楕円形状のROI62におけるPET脳画像データ43の一画素毎にBPを算出する。BP算出部29は、楕円ROI設定部27により設定されたPET脳画像データ43上のROI62(楕円マスク)の外側をカットして、内側だけをBPの計算の対象としている。言い換えれば、BP算出部29はPET脳画像データ43に楕円マスクをかけて、当該楕円マスク内のみのPET脳画像データを計算の対象としている。このため、全PET脳画像データ43を計算の対象とするより無駄が少なく速い速度で計算することができる。本発明のBP画像化プログラムでは、参照領域法として非線形最小二乗フィッティング(non-linear least square fitting)の一つであるSRTM法(Lammertsma A.A., Hume S.P., Simplified reference tissue model for PET receptor studies.
NeuroImage 4:153-158, 1996参照)と、グラフ解析法の一つである非侵襲性Logan法(Logan, J., Fowler, J.S., Volkow, N.D., et al. Distribution Volume Ratios Without Blood Sampling from Graphical Analysis of PET Data. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism, 16, 834-840, 1996.参照)とを用いた。以下、各法について概要を説明する。
From the time-radioactivity count value for each pixel in the ROI 61 in the reference region PRef obtained as described above, the behavior of a predetermined radiopharmaceutical in the ROI 61 in the reference region PRef is known. BP can be obtained by calculating the behavior of the pixels in other regions with respect to this behavior. That is, it is possible to know how much radiopharmaceutical has been taken into other regions based on the radioactivity count value in the reference region PRef. The BP calculating unit (receptor binding capacity calculating means) 29 includes the PET brain image data 43 in the elliptical ROI 62 set by the elliptic ROI setting unit 27 and the reference region PRef input by the radioactivity count value input unit 28. Using the time-radioactivity count value in the ROI 61, a BP is calculated for each pixel of the PET brain image data 43 in the elliptical ROI 62 based on the reference region method which is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical. . The BP calculation unit 29 cuts the outside of the ROI 62 (ellipse mask) on the PET brain image data 43 set by the ellipse ROI setting unit 27 and sets only the inside as a BP calculation target. In other words, the BP calculation unit 29 applies an ellipse mask to the PET brain image data 43 and uses the PET brain image data only within the ellipse mask as a calculation target. For this reason, it is possible to calculate at a faster speed with less waste than when all the PET brain image data 43 is calculated. In the BP imaging program of the present invention, the SRTM method (Lammertsma AA, Hume SP, Simplified reference tissue model for PET receptor studies.) Is one of the non-linear least square fitting as the reference region method.
NeuroImage 4: 153-158, 1996) and non-invasive Logan method (Logan, J., Fowler, JS, Volkow, ND, et al. Distribution Volume Ratios Without Blood Sampling from Graphical) Analysis of PET Data. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism, 16, 834-840, 1996.). The outline of each method will be described below.

SRTM法.
図17は、SRTM法を説明するためのコンパートメントモデルを示す。図17(A)は対象領域(Target region)を示す3コンパートメントモデルである。図17(A)で符号110は血漿(Plasma)、111は組織(Tissue)、112は組織111中で放射性薬剤が遊離している遊離領域(Non-displaceable area)、113は組織111中で放射性薬剤が結合している受容体(Receptor sites又はReceptor rich region)であり、血漿110と組織111との間が血脳関門(Blood-Brain Barrier。不図示)である。図17(A)に示されるように、時間tにおける血漿110の放射能濃度をCp(t)、遊離領域112の放射能濃度をCf(t)、受容体113の放射能濃度をCb(t)とする。各部分間における放射性薬剤の移動量を規定する速度定数を、血漿110から遊離領域112へはK(毛細血管からの拡散によるもので、単位は[ml/min/cm])、遊離領域112から受容体113へはk(結合によるもので、単位は[1/min])、受容体113から遊離領域112へはk(乖離によるもので、単位は{1/min})、遊離領域112から血漿110へはk(静脈へのクリアランスによるもので、単位は[1/min])とする。図17(B)は参照領域(Reference region)を示す2コンパートメントモデルである。図17(B)で図11(A)と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図17(B)で符号114は組織、115は放射性薬剤が存在しないとみなすことができる参照領域である。図17(B)に示されるように、放射性薬剤の移行定数は血漿110から参照領域115へはK’、参照領域115から血漿110へはK’である。図17(A)、(B)の各コンパートメントモデルにおいて、以下の式19〜21成り立つ(東北大学サイクロトロン核医学研究部ホームページ参照)。
SRTM method.
FIG. 17 shows a compartment model for explaining the SRTM method. FIG. 17A shows a three-compartment model indicating a target region. In FIG. 17A, reference numeral 110 is plasma (Plasma), 111 is tissue (Tissue), 112 is a non-displaceable area where a radiopharmaceutical is released in the tissue 111, and 113 is radioactive in the tissue 111. It is a receptor (Receptor sites or Receptor rich region) to which a drug is bound, and the blood-brain barrier (not shown) is between the plasma 110 and the tissue 111. As shown in FIG. 17A, the radioactivity concentration of plasma 110 at time t is Cp (t), the radioactivity concentration of free region 112 is Cf (t), and the radioactivity concentration of receptor 113 is Cb (t ). The rate constant that defines the amount of radiopharmaceutical movement between each part is K 1 from plasma 110 to free region 112 (due to diffusion from capillaries, unit is [ml / min / cm 3 ]), free region 112 to receptor 113 is k 3 (due to binding, unit is [1 / min]), and receptor 113 to free region 112 is k 4 (due to divergence, unit is {1 / min}), The free region 112 to the plasma 110 is k 2 (due to the clearance to the vein and the unit is [1 / min]). FIG. 17B is a two-compartment model showing a reference region. In FIG. 17B, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 11A indicate the same elements, and thus description thereof is omitted. In FIG. 17B, reference numeral 114 denotes a tissue, and reference numeral 115 denotes a reference region that can be regarded as having no radiopharmaceutical. As shown in FIG. 17B, the radiopharmaceutical migration constant is K 1 ′ from plasma 110 to reference region 115, and K 2 ′ from reference region 115 to plasma 110. In each compartment model shown in FIGS. 17A and 17B, the following equations 19 to 21 are established (refer to the homepage of the Department of Cyclotron Nuclear Medicine, Tohoku University).

ここで、簡略化のために対象領域と参照領域とにおける放射性薬剤の分布容積(Volumes of Distribution : DV)は等しいという仮定を置く。分布容積とは、人体に投与した薬剤がどの程度組織に移行したかを示す指標であり、体内薬物量(投与量)を平衡状態に達したときの血漿の薬物濃度で除することにより算出できる(非特許文献1参照)。対象領域と参照領域とにおいて、血漿110と組織111、114側との間の移行定数に以下の式22で示される線形の関係を仮定する。式22を変形すると式23となる。   Here, for simplification, it is assumed that the volume of distribution (DV) of the radiopharmaceutical in the target area and the reference area is equal. The volume of distribution is an index indicating how much the drug administered to the human body has transferred to the tissue, and can be calculated by dividing the amount of drug in the body (dose) by the drug concentration of plasma when the equilibrium state is reached. (Refer nonpatent literature 1). A linear relationship represented by the following Expression 22 is assumed for the transition constant between the plasma 110 and the tissues 111 and 114 in the target region and the reference region. When Formula 22 is transformed, Formula 23 is obtained.

受容体113と結合した放射性薬剤の挙動が結合前とあまり変わらないとき、対象領域は図17(C)のような2コンパートメントモデルで示すことができる。図17(C)で図17(A)と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図17(C)で符号116は遊離領域112と受容体113とを合わせた対象部位、k2aは対象部位116から血漿110へのみかけの速度定数である。図17(C)に示される対象領域では以下の式24が成り立つ。 When the behavior of the radiopharmaceutical bound to the receptor 113 is not much different from that before binding, the target region can be shown by a two-compartment model as shown in FIG. In FIG. 17C, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 17A indicate the same elements, and thus description thereof is omitted. In FIG. 17C, reference numeral 116 denotes a target portion obtained by combining the free region 112 and the receptor 113, and k 2a is an apparent rate constant from the target portion 116 to the plasma 110. In the target region shown in FIG. 17C, the following Expression 24 is established.

図17(C)に示される対象領域における分布容積DVを考えると、上述した分布容積の定義から対象領域は平衡状態に達しているため、式24においてdC(t)/dt=0となり、式20においてdC(t)/dt=0となり、式21においてdC(t)/dt=0となる。以上とC(t)=C(t)+C(t)であることから、以下の式25を得ることができる。式26に示されるように、BPは移行定数kとkとの比で表される。SRTM法では一切採血は行わないため、非侵襲的な利点がある。 Considering the distribution volume DV in the target region shown in FIG. 17C, since the target region has reached an equilibrium state from the definition of the distribution volume described above, dC t (t) / dt = 0 in Expression 24, In Expression 20, dC f (t) / dt = 0, and in Expression 21, dC b (t) / dt = 0. From the above and C t (t) = C f (t) + C b (t), the following Expression 25 can be obtained. As shown in Equation 26, BP is expressed as a ratio of the transition constants k 3 and k 4 . The SRTM method has a non-invasive advantage because no blood is collected.

式19、24をLaplace変換と式25とを用いて解くと、式27が得られる。   When Expressions 19 and 24 are solved using Laplace transform and Expression 25, Expression 27 is obtained.

式27で、λは壊変定数(崩壊定数)であり、減衰補正(decay correction)を行った場合は不要である。本発明のBP画像化プログラムでは式27において、λ=0とした式28を用いた。本発明のBP画像化プログラムは式28において、C(t)は上述した放射能カウント値入力部28により求めた一画素毎の時間−放射能カウント値を用い、C(t)はPET脳画像データ入力部21により入力したPET脳画像データ(放射能カウント値)を用いて、R(式23参照)、k及びBPの値を変化させながら式28の両辺が等しくなるようなR、k及びBPの値を求めた。この時のBPの値が求めたいBPの値である。 In Equation 27, λ is a decay constant (decay constant), and is unnecessary when attenuation correction is performed. In the BP imaging program of the present invention, Expression 28 where λ = 0 is used in Expression 27. In BP imaging program formula 28 of the present invention, C r (t) is for each one pixel obtained by the radioactivity count input unit 28 described above time - using the radioactivity count, C t (t) is PET Using the PET brain image data (radioactivity count value) input by the brain image data input unit 21, both sides of Equation 28 become equal while changing the values of R 1 (see Equation 23), k 2 and BP. The values of R 1 , k 2 and BP were determined. The value of BP at this time is the value of BP to be obtained.

非侵襲性Logan法.
本方法は一般的にはLogan plot法と呼ばれており、採血法と非採血法とがある。本明細書では非採血法を採用したため、以下では非侵襲性Logan法と表記する。上述した対象領域における分布容積DV(式25)を式26の関係を用いて変形すると、以下の式25’のようになる。参照領域におけるDVは式29のようになり、両者の比DVRは式30のように表すことができる(早稲田大学Dspace参照)。
(http://dspace.wul.waseda.ac.jp/dspace/bitstream/2065/356/9/Honbun-05_chapter5.pdf)。
Non-invasive Logan method.
This method is generally called the Logan plot method, and there are blood sampling methods and non-blood sampling methods. In the present specification, since a non-blood sampling method is adopted, the non-invasive Logan method will be hereinafter described. When the distribution volume DV (Equation 25) in the target region described above is transformed using the relationship of Equation 26, the following Equation 25 ′ is obtained. The DV in the reference region is expressed by Equation 29, and the ratio DVR of both can be expressed by Equation 30 (see Waseda University Dspace).
(Http://dspace.wul.waseda.ac.jp/dspace/bitstream/2065/356/9/Honbun-05_chapter5.pdf).

ここで、以下の式31のようにDVRを定義すると、 Here, if DVR f is defined as in the following Expression 31,

式30のk/kは式32のようになる。 K 3 / k 4 in Expression 30 is expressed by Expression 32.

ここで、対象領域のK/kと参照領域のK’/k’とが等しい場合、DVR=1となるため、式32は式33のように表すことができる。 Here, when K 1 / k 2 of the target area is equal to K 1 ′ / k 2 ′ of the reference area, DVR f = 1, so Expression 32 can be expressed as Expression 33.

式33のDVRはLoganらによって提唱されたグラフ法(または上述したようにLogan plot法)によれば、式34において左辺を変数Y、右辺第1項のDVRを除く項を変数Xとしたグラフ(回帰直線)の傾きから推定することができる。   According to the graph method proposed by Logan et al. (Or the Logan plot method as described above), the DVR in Equation 33 is a graph in which the left side is a variable Y and the term excluding the DVR in the first term on the right side is a variable X in Equation 34. It can be estimated from the slope of the (regression line).

本発明のBP画像化プログラムでは、時間の経過により式34の第2項におけるC(t)とC(T)とが平衡になったものとみなして、第2項を第3項の定数項intに入れてint’とした式35を用いた。 In the BP imaging program of the present invention, it is assumed that C r (t) and C t (T) in the second term of Equation 34 are balanced over time, and the second term is changed to the third term. The expression 35 was used as int ′ in the constant term int.

式35において、左辺を変数Y、右辺の分数を変数Xとすると式36が得られる。式36において、Yは上述したPET脳画像データ入力部21により入力された値を用いてい一画素毎に計算し、XはPET脳画像データ入力部21により入力された値と上述した放射能カウント値入力部28により入力された値とを用いて一画素毎に計算してグラフを作成した。当該グラフの傾きは式36よりDVRとなる。このDVRを用いて式33よりBPを一画素毎に求めた。   In Expression 35, if the left side is the variable Y and the fraction on the right side is the variable X, Expression 36 is obtained. In Expression 36, Y is calculated for each pixel using the value input by the PET brain image data input unit 21 described above, and X is the value input by the PET brain image data input unit 21 and the radioactivity count described above. A graph was created by calculation for each pixel using the value input by the value input unit 28. The slope of the graph is DVR from Equation 36. Using this DVR, BP was obtained for each pixel from Equation 33.

以上のようにして、PET脳画像の一画素毎に時間−放射能カウント値を求め、一画素毎にBPを求めている。このため、楕円ROI設定部27により設定されたPET脳画像データ43上のROI62(楕円マスク)中に正常な領域と異常な領域とが混在している場合であっても、両者の挙動を区別することができる。上述したBP算出部29は、SRTM法又は非侵襲性Logan法のいずれかだけを用いてBPを算出することができ、両方を用いてBPを算出することもできる。   As described above, the time-radioactivity count value is obtained for each pixel of the PET brain image, and the BP is obtained for each pixel. For this reason, even when a normal region and an abnormal region are mixed in the ROI 62 (elliptical mask) on the PET brain image data 43 set by the elliptic ROI setting unit 27, the behaviors of the two are distinguished. can do. The BP calculation unit 29 described above can calculate the BP using only the SRTM method or the non-invasive Logan method, and can also calculate the BP using both.

BP画像表示部(受容体結合能表示手段)30は、BP算出部29により算出された一画素毎のBPとセグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータのBPを所定の表示形式で表示する。上述したように、PET脳画像データ43に楕円マスクがかけられた楕円ROI62の領域についてBP算出部29により一画素毎にBPが求められ、画素全体から成るBP脳画像データが求められる。この画素全体から成るBP脳画像データに対して灰白質部分データ55をマスクとして用いることにより、灰白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該灰白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該灰白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。白質部分についても同様に、画素全体から成るBP脳画像データに対して白質部分データ56をマスクとして用いることにより、白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。以上のように、本発明のBP画像化プログラムでは灰白質と白質とに分けて、各々につきBPを求めている。このため、病態に応じた正確なBPを算出することができる。灰白質部分データ55と白質部分データ56とを合わせた全脳マスク51を用いて全脳のBP脳画像を表示できることは勿論である。   The BP image display unit (receptor binding capacity display means) 30 converts the BP for each pixel calculated by the BP calculation unit 29 and the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated by the segmentation unit 24. Based on this, the gray matter portion and / or BP of the white matter portion data is displayed in a predetermined display format. As described above, the BP calculating unit 29 obtains BP for each pixel in the area of the ellipse ROI 62 in which the ellipse mask is applied to the PET brain image data 43, and BP brain image data including the entire pixels is obtained. By using the gray matter portion data 55 as a mask for the BP brain image data composed of the entire pixel, BP brain image data of only the gray matter portion can be obtained, and the BP brain image data of only the gray matter portion is obtained. By displaying, a BP brain image of only the gray matter portion can be obtained. Similarly, with respect to the white matter portion, by using the white matter portion data 56 as a mask for the BP brain image data composed of the entire pixels, BP brain image data of only the white matter portion can be obtained. By displaying image data, a BP brain image of only the white matter portion can be obtained. As described above, in the BP imaging program of the present invention, the BP is obtained for each of the gray matter and the white matter. For this reason, accurate BP according to a disease state is computable. Of course, the BP brain image of the whole brain can be displayed using the whole brain mask 51 in which the gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 are combined.

細線・膨張処理部25によるノイズ除去処理を行った場合、BP画像表示部30は、BP算出部29により算出された一画素毎のBPとセグメンテーション部24により分離され且つ細線膨張処理部25により処理された灰白質部分データ55−及び/又は白質部分データ56−とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータのBPを所定の表示形式で表示する。上述したように、PET脳画像データ43に楕円マスクがかけられた楕円ROI62の領域についてBP算出部29により一画素毎にBPが求められ、画素全体から成るBP脳画像データが求められる。この画素全体から成るBP脳画像データに対して灰白質部分データ55−をマスクとして用いることにより、ノイズが除去された灰白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該灰白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該灰白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。白質部分についても同様に、画素全体から成るBP脳画像データに対して白質部分データ56−をマスクとして用いることにより、ノイズが除去された白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。   When the noise removal processing by the fine line / expansion processing unit 25 is performed, the BP image display unit 30 is separated by the BP for each pixel calculated by the BP calculation unit 29 and the segmentation unit 24 and processed by the thin line expansion processing unit 25. Based on the gray matter portion data 55- and / or white matter portion data 56-, the BP of the gray matter portion and / or white matter portion data is displayed in a predetermined display format. As described above, the BP calculating unit 29 obtains BP for each pixel in the area of the ellipse ROI 62 in which the ellipse mask is applied to the PET brain image data 43, and BP brain image data including the entire pixels is obtained. By using the gray matter portion data 55- as a mask for the BP brain image data composed of the entire pixels, it is possible to obtain BP brain image data of only the gray matter portion from which noise has been removed. By displaying this BP brain image data, it is possible to obtain a BP brain image of only the gray matter portion. Similarly, with respect to the white matter portion, by using the white matter portion data 56- as a mask with respect to the BP brain image data composed of the entire pixels, BP brain image data of only the white matter portion from which noise has been removed can be obtained. By displaying the BP brain image data of only the white matter portion, the BP brain image of only the white matter portion can be obtained.

図18は、被験者に対し放射性薬剤として[11C]PE2Iが使用された場合におけるBP画像表示部30により表示された画面120a〜120dを示す。図18において、符号44はPET脳画像、121はPET脳画像44に対応するBP画像、122は上述したように式15の両辺が等しくなった時のR(式10参照)の画像、123は上述したように式15の両辺が等しくなった時のkの画像である。画面120bに示されるように、(原図では)BP画像121では放射性薬剤を取り込みやすい領域(BPが大きい値の領域)を赤色で表示し、取込みにくい領域(BPが小さい値の領域)を青色で表示し、それらの中間の領域は赤色から青色への中間の色で表示している(所定の表示形式)。BP画像121に示されるように、[11C]PE2Iは脳の一部に取り込まれやすいということが一見して理解できる。画面120cに示されるように、(原図では)Rの値が大きい領域を赤色で表示し、小さい領域を青色で表示し、それらの中間の領域は赤色から青色への中間の色で表示している。画面120dに示されるように、(原図では)kの値が大きい領域を赤色で表示し、小さい領域を青色で表示し、それらの中間の領域は赤色から青色への中間の色で表示している。以上の表示形式は一例であって、他の表示形式を用いてもよいことは勿論である。 FIG. 18 shows screens 120a to 120d displayed by the BP image display unit 30 when [ 11 C] PE2I is used as a radiopharmaceutical for a subject. In FIG. 18, reference numeral 44 is a PET brain image, 121 is a BP image corresponding to the PET brain image 44, 122 is an image of R 1 (see Expression 10) when both sides of Expression 15 are equal as described above, and 123 is an image of k 2 when the both sides of the equation 15 as described above is equal. As shown in the screen 120b, in the BP image 121 (in the original image), the region where the radiopharmaceutical is likely to be taken in (the region where the BP is large) is displayed in red, and the region where the radiopharmaceutical is difficult to capture (the region where the BP is small) is displayed in blue These areas are displayed in an intermediate color from red to blue (predetermined display format). As shown in the BP image 121, it can be understood at a glance that [ 11 C] PE2I is easily taken into a part of the brain. As shown in the screen 120c, the area is a large value of (the originals) R 1 is displayed in red, and displays a small area in blue, those of the middle region is displayed in the middle of the color from red to blue ing. As shown in screen 120d, (in originals) value of k 2 the region is large is displayed in red, and displays a small area in blue, those of the middle region is displayed in the middle of the color from red to blue ing. The above display format is an example, and it is needless to say that other display formats may be used.

図19は、被験者に対し放射性薬剤として[18F]flumazenilが使用された場合におけるBP画像表示部30により表示された画面130a〜130dを示す。図19において、符号45はPET脳画像、131はPET脳画像45に対応するBP画像、132は上述したように式15の両辺が等しくなった時のR(式10参照)の画像、133は上述したように式15の両辺が等しくなった時のkの画像である。BP画像131の表示形式は図12のBP画像121の場合と同様であるため、説明は省略する。BP画像131に示されるように、[18F]flumazenilは脳の広い部分に取り込まれやすいということが一見して理解できる。画面130cに示されるR画像132の表示形式、画面130dに示されるk画像133の表示形式は、各々図12のR画像122、k画像123の場合と同様であるため、説明は省略する。 FIG. 19 shows screens 130a to 130d displayed by the BP image display unit 30 when [ 18 F] flumazenil is used as a radiopharmaceutical for a subject. 19, reference numeral 45 is a PET brain image, 131 is a BP image corresponding to the PET brain image 45, 132 is an image of R 1 (see Expression 10) when both sides of Expression 15 are equal as described above, 133 is an image of k 2 when the both sides of the equation 15 as described above is equal. The display format of the BP image 131 is the same as that of the BP image 121 in FIG. As shown in the BP image 131, it can be understood at a glance that [ 18 F] flumazenil is easily taken into a wide part of the brain. The display format of the R 1 image 132 shown on the screen 130c and the display format of the k 2 image 133 shown on the screen 130d are the same as those of the R 1 image 122 and the k 2 image 123 of FIG. 12, respectively. Omitted.

図20は、BP画像表示部30により表示された画面140を示す。画面140に示されるように、BP画像表示部30はBPの大小を特定の色(原図の画面140では赤色)の濃淡を用いて表示することもできる(所定の表示形式)。特定の色は赤色に限定されるものではなく、他の色であってもよいことは勿論である。さらに、画面140に示されるように、脳の横断面のBP画像を頭頂部から頸部へかけて並べて表示することもできる。図20では脳の横断面のBP画像を示したが、冠状断面、矢状断面についても同様に表示することができる。以上のように、本発明のBP画像化プログラムでは求めたBPを画像として表示しているため、脳内全体の領域におけるBPの評価を短期間で容易に行うことができる。   FIG. 20 shows a screen 140 displayed by the BP image display unit 30. As shown on the screen 140, the BP image display unit 30 can also display the size of the BP by using a shade of a specific color (red in the original screen 140) (predetermined display format). Of course, the specific color is not limited to red, and may be other colors. Furthermore, as shown on the screen 140, BP images of a cross section of the brain can be displayed side by side from the top of the head to the neck. Although FIG. 20 shows a BP image of the cross section of the brain, the coronal section and the sagittal section can be displayed in the same manner. As described above, since the obtained BP is displayed as an image in the BP imaging program of the present invention, it is possible to easily evaluate BP in the entire region of the brain in a short period of time.

図21は、本発明の実施例1等における、コンピュータがPET脳画像データからBPの画像化を実行するBP画像化プログラム等の処理の流れをフローチャートで示す。図21に示されるように、まず、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者のPET脳画像データ40を入力する(ステップS10。PET脳画像データ入力ステップ)。次に、同じ被験者のMRI脳画像データ50を入力する(ステップS12。MRI脳画像データ入力ステップ)。これらのPET脳画像データ入力ステップ(ステップS10)とMRI脳画像データ入力ステップ(ステップS12)とは逆の順に実行しても差し支えない。   FIG. 21 is a flowchart showing the flow of processing such as a BP imaging program in which the computer executes BP imaging from PET brain image data in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 21, first, PET brain image data 40 of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor is input (step S10, PET brain image data input step). Next, the MRI brain image data 50 of the same subject is input (step S12. MRI brain image data input step). These PET brain image data input step (step S10) and MRI brain image data input step (step S12) may be executed in the reverse order.

PET脳画像データ入力ステップ(ステップS10)で入力された被験者のPET脳画像データ40を基準として、PET脳画像データ40とMRI脳画像データ入力ステップ(ステップS12)で入力された同じ被験者のMRI脳画像データ50との位置合わせを行う(ステップS14。位置合わせステップ)。位置合わせステップ(ステップS14)で位置合わせされた被験者のMRI脳画像データ60から灰白質部分データ55と白質部分データ56とを分離する(ステップS16。分離ステップ又はセグメンテーションステップ)。   Based on the PET brain image data 40 of the subject input in the PET brain image data input step (step S10), the MRI brain of the same subject input in the PET brain image data 40 and the MRI brain image data input step (step S12) Alignment with the image data 50 is performed (step S14, alignment step). The gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 are separated from the MRI brain image data 60 of the subject aligned in the alignment step (step S14) (step S16, separation step or segmentation step).

分離ステップ(ステップS16)で分離された灰白質部分データ55及び白質部分データ56を、そのまま各々灰白質マスク、白質マスクとして使用することも可能であるが、ノイズが残ることがある。このため、ノイズ除去が必要か否かユーザに選択させ(ステップS18)、必要な場合はノイズ除去を行う。分離ステップ(ステップS16)で分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56に対し所定のノイズ除去処理を行う(ステップS20。ノイズ除去ステップ)。ノイズ除去ステップ(ステップS20)は、分離ステップ(ステップS16)で分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56に対し膨張及び細線処理を施すことにより、ノイズ除去処を行うことが好適である。ノイズ除去ステップ(ステップS20)は分離ステップ(ステップS16)の後で且つ後述するBP画像表示ステップ(ステップS30)の前に実行してもよい。ステップS18でノイズ除去が選択されなかった場合、次のステップ22へ進む。   The gray matter portion data 55 and white matter portion data 56 separated in the separation step (step S16) can be used as gray matter mask and white matter mask, respectively, but noise may remain. For this reason, the user selects whether noise removal is necessary (step S18), and noise removal is performed if necessary. A predetermined noise removal process is performed on the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated in the separation step (step S16) (step S20, noise removal step). In the noise removal step (step S20), it is preferable to perform the noise removal processing by subjecting the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated in the separation step (step S16) to expansion and thin line processing. It is. The noise removal step (step S20) may be executed after the separation step (step S16) and before the BP image display step (step S30) described later. If noise removal is not selected in step S18, the process proceeds to the next step 22.

位置合わせステップ(ステップS14)で位置合わせされたMRI脳画像データ61等に対して所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域にROI61等を設定し、当該ROI61等をPET脳画像データ入力ステップ(ステップS10)で入力された被験者のPET脳画像データ42等に設定する(ステップS22。関心領域設定ステップ)。 PET脳画像データ入力ステップ(ステップS10)で入力された被験者のPET脳画像データ43等に所定の形状の関心領域を設定する(ステップS24。所定形状関心領域設定ステップ)。所定の形状は楕円であることが好適である。所定形状関心領域設定ステップ(ステップS24)は、PET脳画像データ入力ステップ(ステップS10)後であれば先行する各ステップ(ステップS12、14等)の前でも実行可能である。   For the MRI brain image data 61 and the like that have been aligned in the alignment step (step S14), the ROI 61 and the like are set in a reference region that can be regarded as a predetermined radiopharmaceutical not present, and the ROI 61 and the like are input as PET brain image data The PET brain image data 42 of the subject input in step (step S10) is set (step S22, region of interest setting step). A region of interest having a predetermined shape is set in the PET brain image data 43 and the like of the subject input in the PET brain image data input step (step S10) (step S24, predetermined shape region of interest setting step). The predetermined shape is preferably an ellipse. The predetermined shape region-of-interest setting step (step S24) can be executed before each preceding step (steps S12, 14 and the like) as long as it is after the PET brain image data input step (step S10).

関心領域設定ステップ(ステップS22)で設定されたPET脳画像データ42等の参照領域におけるROI61等について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する(ステップS26。放射能カウント値入力ステップ)。所定形状関心領域設定ステップ(ステップS24)で設定された所定の形状(楕円形状)のROI62等におけるPET脳画像データ43等と、放射能カウント値入力ステップ(ステップS26)で入力された参照領域のROI61等における時間−放射能カウント値とを用いて、放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、所定の形状(楕円形状)のROI62等におけるPET脳画像データ43等の一画素毎にBPを算出する(ステップS28。受容体結合能算出ステップ又はBP算出ステップ)。参照領域法としてはSRTM法及び/又は非侵襲性Logan法が好適である。受容体結合能算出ステップ(ステップS28)で算出された一画素毎のBPと分離ステップ(ステップS16)で分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のBPを所定の表示形式で表示する(ステップS30。受容体結合能表示ステップ又はBP画像表示ステップ)。受容体結合能表示ステップ(ステップS30)において、灰白質部分データ55と白質部分データ56とを合わせた全脳マスク51を用いて全脳のBP脳画像を表示できることは勿論である。   A time-radioactivity count value is input for each pixel for the ROI 61 and the like in the reference region such as the PET brain image data 42 set in the region-of-interest setting step (step S22) (step S26, radioactivity count value input step). . The PET brain image data 43 and the like in the ROI 62 having the predetermined shape (elliptical shape) set in the predetermined shape region-of-interest setting step (step S24) and the reference region input in the radioactivity count value input step (step S26) Based on the reference region method which is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical using the time-radioactivity count value in the ROI 61 etc., the PET brain image data 43 etc. in the ROI 62 etc. of a predetermined shape (elliptical shape) etc. BP is calculated for each pixel (step S28, receptor binding ability calculating step or BP calculating step). As the reference region method, the SRTM method and / or the non-invasive Logan method are suitable. Based on the BP for each pixel calculated in the receptor binding capacity calculation step (step S28) and the gray matter portion data 55 and / or white matter portion data 56 separated in the separation step (step S16), the gray matter portion and BP of the white matter portion is displayed in a predetermined display format (step S30, receptor binding ability display step or BP image display step). Of course, in the receptor binding ability display step (step S30), a BP brain image of the whole brain can be displayed using the whole brain mask 51 in which the gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 are combined.

ステップ18でノイズ除去が選択された場合、受容体結合能表示ステップ(ステップS30)は、受容体結合能算出ステップ(ステップS28)で算出された一画素毎のBPと分離ステップ(ステップS16)で分離されノイズ除去ステップ(ステップS20)で所定のノイズ除去処理が行われた灰白質部分データ55−及び/又は白質部分データ56−とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のBPを所定の表示形式で表示する。   When noise removal is selected in step 18, the receptor binding ability display step (step S30) is the BP for each pixel calculated in the receptor binding ability calculation step (step S28) and the separation step (step S16). Based on the gray matter portion data 55- and / or the white matter portion data 56- that have been separated and subjected to the predetermined noise removal processing in the noise removal step (step S20), the BP of the gray matter portion and / or the white matter portion is determined as a predetermined value. Display in display format.

以上より、本発明の実施例1によれば、PET脳画像データ入力部21は、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者のPET脳画像データ(放射能カウント値)を入力する。MRI脳画像データ入力部22は、上記被験者のMRI脳画像データを入力する。位置合わせ部23は、PET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データ40を基準として、PET脳画像データ40とMRI脳画像データ入力部22により入力された同じ被験者のMRI脳画像データ50との位置合わせを行う。具体的には、まず、MRI脳画像データ50のマトリクスサイズ(256×256(画素))をPET脳画像データ40のマトリクスサイズ(128×128(画素))に合わせるリスライスを行う。本発明のBP画像化プログラムでは計算時間短縮のためマトリクスサイズの小さいPET脳画像データ40を基準にMRI脳画像データ50をリスライスする。次に、PET脳画像データ40とマトリクスサイズがリスライスされたMRI脳画像データ50R(不図示)との位置合わせ(レジストレーション)を行う。セグメンテーション部24は、位置合わせ部23により位置合わせされた被験者のMRI脳画像データ50から灰白質部分データと白質部分データとを分離する(セグメンテーション)。本発明のBP画像化プログラムの目的の一つは、最終的に灰白質領域におけるBPと白質領域におけるBPとを別々に求めることにある。そこで、予め、灰白質領域のみを抜き出した灰白質部分データ55と白質領域のみを抜き出した白質部分データ56とを用意しておき、各々灰白質マスク、白質マスクとして使用する。セグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び白質部分データ56を、そのまま各々灰白質マスク、白質マスクとして使用することも可能であるが、ノイズが残ることがあるため、細線・膨張処理部25を設けてある。細線・膨張処理部25は、セグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56に対し、所定のノイズ除去処理を行う。所定のノイズ除去処理としては膨張及び細線処理が好適である。リファレンスROI設定部26は、位置合わせ部23により位置合わせされたMRI脳画像データに対して、リファレンス領域にROIを設定し、当該ROIをPET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データに設定する。上述したように、MRI脳画像データ61は位置合わせ部23によりPET脳画像データ42と位置合わせされているため、両脳画像データは同じ座標になっている。これにより、解剖学的情報が豊富なMRI画像データ61に対して正確にROI61を設定してから、ROI61をPET脳画像データ42へコピーすることによってPET脳画像データ42上にROI61を設定している。このため、PET脳画像データ42上でもROI61を正確に設定することができる。楕円ROI設定部27は、PET脳画像データ入力部21により入力された被験者のPET脳画像データに所定の形状のROIを設定する。本発明のBP画像化プログラムでは、一画素毎にBPを計算している。この際、PET脳画像上の全画素を対象としてBPを計算すると、実際には脳画像データが存在しない領域等のように無駄な領域についてもBPを計算することになり、処理時間が長くなる。そこで、無駄な領域についてBPを計算しないようにするためPET脳画像上に所定の形状のROI(マスク)を設定し、当該所定の形状の外側をカットして内側だけをBPの計算の対象としている。所定の形状としては楕円の形状(楕円マスク)が好適である。放射能カウント値入力部28は、リファレンスROI設定部26により設定されたPET脳画像データのリファレンス領域におけるROIについて、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the PET brain image data input unit 21 captures PET brain image data (radioactivity count) of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor. Value). The MRI brain image data input unit 22 inputs the MRI brain image data of the subject. The alignment unit 23 uses the PET brain image data 40 of the subject input by the PET brain image data input unit 21 as a reference, and the MRI brain of the same subject input by the PET brain image data 40 and the MRI brain image data input unit 22. Alignment with the image data 50 is performed. Specifically, first, reslice is performed to match the matrix size (256 × 256 (pixels)) of the MRI brain image data 50 with the matrix size (128 × 128 (pixels)) of the PET brain image data 40. In the BP imaging program of the present invention, the MRI brain image data 50 is re-sliced based on the PET brain image data 40 having a small matrix size in order to shorten the calculation time. Next, registration (registration) between the PET brain image data 40 and the MRI brain image data 50R (not shown) whose matrix size is re-sliced is performed. The segmentation unit 24 separates the gray matter partial data and the white matter partial data from the MRI brain image data 50 of the subject aligned by the alignment unit 23 (segmentation). One of the purposes of the BP imaging program of the present invention is to finally obtain separately the BP in the gray matter region and the BP in the white matter region. Therefore, the gray matter portion data 55 from which only the gray matter region is extracted and the white matter portion data 56 from which only the white matter region is extracted are prepared in advance and used as a gray matter mask and a white matter mask, respectively. The gray matter portion data 55 and the white matter portion data 56 separated by the segmentation unit 24 can be used as they are as a gray matter mask and a white matter mask, respectively, but noise may remain. 25 is provided. The fine line / expansion processing unit 25 performs predetermined noise removal processing on the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated by the segmentation portion 24. As the predetermined noise removal processing, expansion and thin line processing are suitable. The reference ROI setting unit 26 sets the ROI in the reference region for the MRI brain image data aligned by the alignment unit 23, and the subject's PET brain inputted by the PET brain image data input unit 21. Set to image data. As described above, since the MRI brain image data 61 is aligned with the PET brain image data 42 by the alignment unit 23, both brain image data have the same coordinates. Thus, the ROI 61 is accurately set for the MRI image data 61 rich in anatomical information, and then the ROI 61 is set on the PET brain image data 42 by copying the ROI 61 to the PET brain image data 42. Yes. For this reason, the ROI 61 can be accurately set also on the PET brain image data 42. The ellipse ROI setting unit 27 sets an ROI having a predetermined shape in the PET brain image data of the subject input by the PET brain image data input unit 21. In the BP imaging program of the present invention, the BP is calculated for each pixel. At this time, if the BP is calculated for all the pixels on the PET brain image, the BP is also calculated for a useless region such as a region where brain image data does not actually exist, and the processing time becomes long. . Therefore, in order not to calculate the BP for the useless region, a ROI (mask) having a predetermined shape is set on the PET brain image, the outside of the predetermined shape is cut, and only the inside is set as the target of the BP calculation. Yes. As the predetermined shape, an elliptical shape (elliptical mask) is preferable. The radioactivity count value input unit 28 inputs a time-radioactivity count value for each pixel with respect to the ROI in the reference region of the PET brain image data set by the reference ROI setting unit 26.

以上のようにして得られたリファレンス領域PRefにおけるROI61内の一画素毎の時間−放射能カウント値から、リファレンス領域PRefにおけるROI61での所定の放射性薬剤の挙動がわかる。この挙動に対して他の領域の画素がどのような挙動を示しているかを計算することにより、BPを求めることができる。即ち、リファレンス領域PRefにおける放射能カウント値を基準として、他の領域にどれ位放射性薬剤が取込まれたかを知ることができる。BP算出部29は、楕円ROI設定部27により設定された楕円形状のROI62におけるPET脳画像データ43と、放射能カウント値入力部28により入力されたリファレンス領域PRefのROI61における時間−放射能カウント値とを用いて、放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、楕円形状のROI62におけるPET脳画像データ43の一画素毎にBPを算出する。BP算出部29はPET脳画像データ43に楕円マスクをかけて、当該楕円マスク内のみのPET脳画像データを計算の対象としている。このため、全PET脳画像データ43を計算の対象とするより無駄が少なく速い速度で計算することができる。本発明のBP画像化プログラムでは、参照領域法として非線形最小二乗フィッティングの一つであるSRTM法と、グラフ解析法の一つである非侵襲性Logan法とを用いた。以上のようにして、PET脳画像の一画素毎に時間−放射能カウント値を求め、一画素毎にBPを求めている。このため、楕円ROI設定部27により設定されたPET脳画像データ43上のROI62(楕円マスク)中に正常な領域と異常な領域とが混在している場合であっても、両者の挙動を区別することができる。BP画像表示部30は、BP算出部29により算出された一画素毎のBPとセグメンテーション部24により分離された灰白質部分データ55及び/又は白質部分データ56とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータのBPを所定の表示形式で表示する。上述したように、PET脳画像データ43に楕円マスクがかけられた楕円ROI62の領域についてBP算出部29により一画素毎にBPが求められ、画素全体から成るBP脳画像データが求められる。この画素全体から成るBP脳画像データに対して灰白質部分データ55をマスクとして用いることにより、灰白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該灰白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該灰白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。白質部分についても同様に、画素全体から成るBP脳画像データに対して白質部分データ56をマスクとして用いることにより、白質部分だけのBP脳画像データを得ることができ、当該白質部分だけのBP脳画像データを表示することにより、当該白質部分だけのBP脳画像を得ることができる。以上のように、本発明のBP画像化プログラムでは灰白質と白質とに分けて、各々につきBPを求めている。このため、病態に応じた正確なBPを算出することができる。細線・膨張処理部25による処理を行った場合、BP画像表示部30は、BP算出部29により算出された一画素毎のBPとセグメンテーション部24により分離され且つ細線膨張処理部25により処理された灰白質部分データ55−及び/又は白質部分データ56−とに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータのBPを所定の表示形式で表示する。本発明のBP画像化プログラムでは求めたBPを画像として表示しているため、脳内全体の領域におけるBPの評価を短期間で容易に行うことができる。   From the time-radioactivity count value for each pixel in the ROI 61 in the reference region PRef obtained as described above, the behavior of a predetermined radiopharmaceutical in the ROI 61 in the reference region PRef is known. BP can be obtained by calculating the behavior of the pixels in other regions with respect to this behavior. That is, it is possible to know how much radiopharmaceutical has been taken into other regions based on the radioactivity count value in the reference region PRef. The BP calculation unit 29 includes the PET brain image data 43 in the elliptical ROI 62 set by the elliptical ROI setting unit 27 and the time-radioactivity count value in the ROI 61 of the reference region PRef input by the radioactivity count value input unit 28. BP is calculated for each pixel of the PET brain image data 43 in the elliptical ROI 62 based on the reference region method which is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical. The BP calculation unit 29 applies an ellipse mask to the PET brain image data 43 and uses the PET brain image data only within the ellipse mask as a calculation target. For this reason, it is possible to calculate at a faster speed with less waste than when all the PET brain image data 43 is calculated. In the BP imaging program of the present invention, the SRTM method, which is one of nonlinear least square fitting, and the non-invasive Logan method, which is one of graph analysis methods, are used as the reference region method. As described above, the time-radioactivity count value is obtained for each pixel of the PET brain image, and the BP is obtained for each pixel. For this reason, even when a normal region and an abnormal region are mixed in the ROI 62 (elliptical mask) on the PET brain image data 43 set by the elliptic ROI setting unit 27, the behaviors of the two are distinguished. can do. Based on the BP for each pixel calculated by the BP calculation unit 29 and the gray matter portion data 55 and / or the white matter portion data 56 separated by the segmentation unit 24, the BP image display unit 30 The BP of the white matter data is displayed in a predetermined display format. As described above, the BP calculating unit 29 obtains BP for each pixel in the area of the ellipse ROI 62 in which the ellipse mask is applied to the PET brain image data 43, and BP brain image data including the entire pixels is obtained. By using the gray matter portion data 55 as a mask for the BP brain image data composed of the entire pixel, BP brain image data of only the gray matter portion can be obtained, and the BP brain image data of only the gray matter portion is obtained. By displaying, a BP brain image of only the gray matter portion can be obtained. Similarly, with respect to the white matter portion, by using the white matter portion data 56 as a mask for the BP brain image data composed of the entire pixels, BP brain image data of only the white matter portion can be obtained. By displaying image data, a BP brain image of only the white matter portion can be obtained. As described above, in the BP imaging program of the present invention, the BP is obtained for each of the gray matter and the white matter. For this reason, accurate BP according to a disease state is computable. When the processing by the thin line / expansion processing unit 25 is performed, the BP image display unit 30 is separated by the BP for each pixel calculated by the BP calculation unit 29 and the segmentation unit 24 and processed by the thin line expansion processing unit 25. Based on the gray matter portion data 55- and / or the white matter portion data 56-, the BP of the gray matter portion and / or white matter portion data is displayed in a predetermined display format. Since the obtained BP is displayed as an image in the BP imaging program of the present invention, it is possible to easily evaluate the BP in the entire region of the brain in a short period of time.

本発明の実施例1では、MRI脳画像とPET脳画像とを位置合わせして両脳画像を同じ座標にしている。これにより、解剖学的情報が豊富なMRI画像に対して解剖学的領域を設定してから、当該解剖学的領域をPET脳画像へ設定している。このため、PET脳画像上でも解剖学的領域を正確に特定することができる。PET脳画像の一画素毎に時間−放射能カウント値を求め、一画素毎にBPを求めている。このため、設定した(楕円形状の)ROI中に正常な領域と異常な領域とが混在していた場合であっても、正常な放射能カウント値と異常な放射能カウント値とが混ざることなく、正常な領域のBPであるのか、異常な領域のBPであるのかを明瞭に示すことができる。求めたBPを画像として表示しているため、脳内全体の領域におけるBPを瞬時に示すことができ、脳内全体の領域におけるBPの評価を短期間で容易に行うことができる。灰白質と白質とに分けて、各々につきBPを求めている。このため、灰白質が損傷を受けるような病態、又は白質が損傷を受けるような病態に対しても、病態に応じた正確なBPを算出することができる。   In Embodiment 1 of the present invention, the MRI brain image and the PET brain image are aligned so that both brain images have the same coordinates. Thereby, after setting an anatomical region for an MRI image rich in anatomical information, the anatomical region is set in the PET brain image. For this reason, an anatomical region can be accurately specified even on a PET brain image. The time-radioactivity count value is obtained for each pixel of the PET brain image, and the BP is obtained for each pixel. For this reason, even when a normal area and an abnormal area are mixed in the set (elliptical) ROI, the normal radioactivity count value and the abnormal radioactivity count value are not mixed. It is possible to clearly indicate whether the BP is a normal area BP or an abnormal area BP. Since the obtained BP is displayed as an image, the BP in the entire region in the brain can be instantly shown, and the BP in the entire region in the brain can be easily evaluated in a short period of time. The BP is obtained for each of the gray matter and the white matter. For this reason, it is possible to calculate an accurate BP corresponding to a disease state in which gray matter is damaged or a disease state in which white matter is damaged.

上述した本発明のBP画像化プログラム等によりBP画像が表示される。医師等は当該BP画像データを見ることにより、正常な領域と異常な領域とを正確に判断することができる。その後、医師等は異常と思われる領域にROIを設定し、当該ROIについて、従来技術と同様に平均BPを算出することができる。実施例2では、上述したBP画像表示部30によりBPが表示された画像データ、例えば図12に示されるBP画像121、に対して所望のROIを設定し、当該ROIに対応するPET脳画像データの領域について時間−放射能カウント値を入力し、当該時間−放射能カウント値に基づき当該ROIにおける平均BPを算出する他のBP算出部(他の受容体結合能算出手段。不図示)をさらに備えることができる。 A BP image is displayed by the above-described BP imaging program of the present invention. A doctor or the like can accurately determine a normal region and an abnormal region by looking at the BP image data. Thereafter, a doctor or the like can set an ROI in a region that seems to be abnormal, and can calculate an average BP for the ROI as in the conventional technique. In the second embodiment, a desired ROI is set for the image data on which the BP is displayed by the BP image display unit 30 described above, for example, the BP image 121 shown in FIG. 12, and the PET brain image data corresponding to the ROI is set. The time-radioactivity count value is input for the region of, and another BP calculation unit (other receptor binding capacity calculation means, not shown) that calculates the average BP in the ROI based on the time-radioactivity count value is further included. Can be provided.

以上より、本発明の実施例2によれば、医師等は当該BP画像データを見ることにより、正常な領域と異常な領域とを正確に判断することができる。その後、医師等は異常と思われる領域にROIを設定し、当該ROIについて、従来技術と同様に平均BPを算出することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, a doctor or the like can accurately determine a normal region and an abnormal region by looking at the BP image data. Thereafter, a doctor or the like can set an ROI in a region that seems to be abnormal, and can calculate an average BP for the ROI as in the conventional technique.

図22は、本発明の実施例3における楕円ROI設定部27の処理状況を例示する画面160である。図22で図15と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図22に示されるように、楕円ROI設定部27がユーザに設定させる楕円形状のROIは必ずしもROI62のように脳全体を覆うサイズ又は位置ではなく、ROI62aのように脳の一部を覆うサイズ又は位置であってもよい。さらに、ROI62aのように楕円を傾けて設定させることもできる。図18のように、放射性薬剤によっては特定の領域にしか集積しないことが分かっている場合(PET脳画像44)、当該領域を覆うような楕円形状を設定させることができる。   FIG. 22 is a screen 160 illustrating the processing status of the elliptical ROI setting unit 27 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 22, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 22, the elliptical ROI that the elliptical ROI setting unit 27 sets by the user is not necessarily the size or position that covers the entire brain like the ROI 62 but the size or position that covers a part of the brain like the ROI 62a. It may be a position. Furthermore, the ellipse can be inclined and set like the ROI 62a. As shown in FIG. 18, when it is known that some radiopharmaceuticals accumulate only in a specific region (PET brain image 44), an elliptical shape that covers the region can be set.

以上より、本発明の実施例3によれば、楕円ROI設定部27はユーザに脳の一部を覆うサイズ又は位置に楕円形状のROI62aを設定させることができ、加えて楕円を傾けて設定させることもできる。このため、特定の領域にしか集積しないことが分かっている放射性薬剤を使用する場合、当該領域を覆うような楕円形状を設定させ、より速い計算時間でBP画像を表示させることができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the elliptical ROI setting unit 27 can cause the user to set the elliptical ROI 62a at a size or position that covers a part of the brain, and in addition, the elliptical ROI 62 can be set to be inclined. You can also. For this reason, when using a radiopharmaceutical known to accumulate only in a specific region, an elliptical shape that covers the region can be set, and a BP image can be displayed in a faster calculation time.

上述した実施例1等におけるBP画像化プログラムでは、BP算出部29は参照領域法としてSRTM法と非侵襲性Logan法との両方又は片方を用いた。本実施例4では非侵襲性Logan法を用いた場合における他の計算例について説明する。   In the BP imaging program in the first embodiment and the like described above, the BP calculation unit 29 uses both or one of the SRTM method and the non-invasive Logan method as the reference region method. In the fourth embodiment, another calculation example when the non-invasive Logan method is used will be described.

上述したように、BP算出部29は式35および36を用いて非侵襲性Logan法によりBPを算出する。図23は、式36の左辺Yを縦軸とし、右辺のXを横軸としたグラフを示す。図23に示される回帰直線Yの傾きDVRを求める際、直線部分の開始点をBとするか、Bとするか等により、傾きDVRが変わってくる。そこで、実施例4では、最適な開始点をユーザに選択させる方法を用いている。 As described above, the BP calculation unit 29 calculates BP by using the non-invasive Logan method using the equations 35 and 36. FIG. 23 shows a graph in which the left side Y of Equation 36 is the vertical axis and the right side X is the horizontal axis. When obtaining the slope DVR of the regression line Y shown in FIG. 23, the slope DVR varies depending on whether the starting point of the straight line portion is B 0 or B 1 . Therefore, in the fourth embodiment, a method for causing the user to select an optimal starting point is used.

図24は、本発明の実施例4における最適開始点によるBP算出法(BP画像化プログラム等)の流れをフローチャートで示す。図24に示されるフローチャートは図21に示されるフローチャートの放射能カウント値入力ステップ(ステップS26)の後(又はBP算出ステップ(ステップS28)の前)から始める。まず、ステップS40でユーザにSRTM法と非侵襲性Logan法とのいずれかを選択させ、SRTM法が選択された場合はそのままBP算出ステップ(ステップS28)へ進む。ステップS40で非侵襲性Logan法が選択された場合、Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点Bを初期値Bから終了値Bまで変化させて、各開始点BについてBP算出ステップ(ステップS44又はS28)の処理を繰返させる(繰返しステップ(ステップS42、S46、S48)。詳細は後述。繰返し手段)。繰返しステップ(ステップSS42、S46、S48)により求められた各BPを所定の形式で表示し、ユーザに最適な開始点(特定の開始点)を選択させる(開始点選択ステップ(ステップS49)。開始点選択手段)。以下、詳しく説明する。まず、Logan-DVR法で回帰直線Yとみなされる開始点の初期値設定を行う(開始点初期値設定ステップ(ステップS42)。開始点の初期値は、図17に示されるBとする。次に、非侵襲性Logan法によるBP算出ステップ(ステップS44又はS28)を実行する。その後、開始点初期値設定ステップ(ステップS42)で設定された開始点について、終了かどうかを判断する(開始点終了判断ステップ(ステップS46)。例えば開始点が図17に示されるBであれば終了と判断する。開始点終了判断ステップ(ステップS46)で開始点が終了でないと判断された場合、開始点初期値設定ステップ(ステップS42)で設定された開始点を次の開始点に変更してBP算出ステップ(ステップS44又はS28)の処理を繰返させる(ステップS48)。開始点の変更は開始点BをインクリメントしてBとすることにより行う。以下同様に開始点BをB〜Bまで変更する。開始点終了判断ステップ(ステップS46)で開始点が終了と判断された場合、各開始点B(i=0〜n)毎に計算されたBPをユーザに示し、ユーザに最適な開始点Bを選択させる(開始点選択ステップS49)。各BPのユーザへの示し方としては、縦軸をBPとし横軸を各開始点B(i=0〜n)とするプロット表示が好適である。ユーザはプロット表示においてプラトーになった肩の部分のBP(プラトーになった最初のBP)に対応する開始点Bを最適な開始点Bと判断し、当該Bを入力する。その後、当該開始点Bを用いてステップS28へ進む。以上により、最適な開始点BによるBPを得ることができる。 FIG. 24 is a flowchart showing the flow of a BP calculation method (BP imaging program or the like) based on the optimum start point in the fourth embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 24 starts after the radioactivity count value input step (step S26) of the flowchart shown in FIG. 21 (or before the BP calculation step (step S28)). First, in step S40, the user selects either the SRTM method or the non-invasive Logan method. If the SRTM method is selected, the process proceeds to the BP calculation step (step S28). When the non-invasive Logan method is selected in step S40, the start point B i regarded as a regression line by the Logan-DVR method is changed from the initial value B 0 to the end value B n , and the BP for each start point B i is obtained. The process of the calculation step (step S44 or S28) is repeated (repetition steps (steps S42, S46, S48). Details will be described later. Repetition means). Each BP obtained in the repetitive steps (steps SS42, S46, S48) is displayed in a predetermined format, and the user is made to select an optimum start point (specific start point) (start point selection step (step S49). Point selection means). This will be described in detail below. First, the initial value setting of the starting point are considered regression line Y at Logan-DVR method (starting point initial value setting step (step S42). The initial value of the starting point, and B 0 shown in FIG. 17. Next, a BP calculation step (step S44 or S28) by the non-invasive Logan method is executed, and then it is determined whether or not the start point set in the start point initial value setting step (step S42) is finished (start) Point end determination step (step S46), for example, the end is determined if the start point is Bn shown in Fig. 17. If the start point end determination step (step S46) determines that the start point is not the end, start The start point set in the point initial value setting step (step S42) is changed to the next start point, and the process of the BP calculation step (step S44 or S28) is repeated ( Step S48). Changing the starting point to change the. Following Similarly starting point B i performed by the B 1 increments the starting point B 0 to B 1 .about.B n. Beginning end determination step (step S46 ), The BP calculated for each start point B i (i = 0 to n) is shown to the user, and the user is allowed to select an optimal start point B j (start point selection). Step S49) As a way of showing each BP to the user, a plot display in which the vertical axis is BP and the horizontal axis is each start point B i (i = 0 to n) is preferable. (first BP became plateau) the starting point B j corresponding to determined the optimum starting point B j BP portions of shoulder became, enter the B j. then, the starting point B j The process proceeds to step S28. More, it is possible to obtain the BP by optimal starting point B j.

図25は、実施例4における最適開始点によるBP算出法の処理状況を例示する画面170を示す。画面170において、符号171はある開始点Bを用いた際に表示されるBP画像であり、172はその際の回帰直線Yを表示するグラフである。 FIG. 25 illustrates a screen 170 illustrating the processing status of the BP calculation method using the optimum start point according to the fourth embodiment. In the screen 170, numeral 171 is a BP image displayed when using the starting point B i in the 172 is a graph displaying the regression line Y at that time.

以上より、本発明の実施例4によれば、BPの算出法として非侵襲性Logan法を用いる場合、図23に示される回帰直線Yの傾きDVRを求める際に、開始点Bを変更していきながら最適な開始点Bをユーザに選択させることができる。この結果、最適な開始点BによるBPを得ることができる。 As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, when the non-invasive Logan method is used as the BP calculation method, the start point Bi is changed when the slope DVR of the regression line Y shown in FIG. 23 is obtained. the user optimal starting point B j while gradually can be selected. As a result, it is possible to obtain the BP by optimal starting point B j.

図26は、本発明のBP画像化プログラムを実行するコンピュータ10の内部回路180を示すブロック図である。図26に示されるように、CPU181、ROM182、RAM183、画像制御部186、コントローラ187、入力制御部190及び外部I/F部192はバス193に接続されている。図26において、上述した本発明のBP画像化プログラムは、ROM182、ディスク188又はDVD若しくはCD−ROM189等の記録媒体(脱着可能な記録媒体を含む)に記録されている。ディスク188には、上述したPET−DB14、MRI−DB16等を記録しておくことができる。BP画像化プログラムは、ROM182からバス193を介し、あるいはディスク188又はDVD若しくはCD−ROM189等の記録媒体からコントローラ187を経由してバス193を介しRAM183へロードされる。画像制御部186は、BP画像表示部30等により表示される種々の画面70等の画像データをVRAM185へ送出する。表示装置(ディスプレイ)184はVRAM185から送出された上記データ等を表示する。VRAM185は表示装置184の一画面分のデータ容量に相当する容量を有している画像メモリである。入力操作部191はコンピュータ10に入力、指定等(ROIの設定等)を行うためのマウス、キーボード等の入力装置であり、入力制御部190は入力操作部191と接続され入力制御等を行う。外部I/F部192はコンピュータ(CPU)181の外部と接続する際のインタフェース機能を有している。   FIG. 26 is a block diagram showing an internal circuit 180 of the computer 10 that executes the BP imaging program of the present invention. As shown in FIG. 26, the CPU 181, ROM 182, RAM 183, image control unit 186, controller 187, input control unit 190, and external I / F unit 192 are connected to a bus 193. In FIG. 26, the above-described BP imaging program of the present invention is recorded on a recording medium (including a removable recording medium) such as a ROM 182, a disk 188, a DVD, or a CD-ROM 189. On the disk 188, the above-mentioned PET-DB14, MRI-DB16, etc. can be recorded. The BP imaging program is loaded into the RAM 183 from the ROM 182 via the bus 193 or from a recording medium such as the disk 188 or DVD or CD-ROM 189 via the controller 187 via the bus 193. The image control unit 186 sends image data such as various screens 70 displayed by the BP image display unit 30 or the like to the VRAM 185. A display device (display) 184 displays the above data sent from the VRAM 185. The VRAM 185 is an image memory having a capacity corresponding to the data capacity for one screen of the display device 184. The input operation unit 191 is an input device such as a mouse and a keyboard for performing input, designation, etc. (ROI setting, etc.) on the computer 10. The input control unit 190 is connected to the input operation unit 191 and performs input control and the like. The external I / F unit 192 has an interface function when connecting to the outside of the computer (CPU) 181.

上述したようにコンピュータ(CPU)181が本発明のBP画像化プログラムを実行することにより、本発明の目的を達成することができる。BP画像化プログラムは上述のようにDVD若しくはCD−ROM189等の記録媒体の形態でコンピュータ(CPU)181に供給することができ、BP画像化プログラムを記録したDVD若しくはCD−ROM189等の記録媒体も同様に本発明を構成することになる。BP画像化プログラムを記録した記録媒体としては上述された記録媒体の他に、例えばメモリ・カード、メモリ・スティック、光ディスク、FD等を用いることができる。   As described above, the computer (CPU) 181 executes the BP imaging program of the present invention, thereby achieving the object of the present invention. The BP imaging program can be supplied to the computer (CPU) 181 in the form of a recording medium such as a DVD or a CD-ROM 189 as described above, and a recording medium such as a DVD or a CD-ROM 189 on which the BP imaging program is recorded is also available. Similarly, the present invention is constituted. As a recording medium on which the BP imaging program is recorded, for example, a memory card, a memory stick, an optical disk, an FD, or the like can be used in addition to the recording medium described above.

本発明の活用例として、PET脳画像又は他の部位のPET画像に適用することができる。   As an application example of the present invention, it can be applied to a PET brain image or a PET image of another part.

1 BP画像化システム、 10 コンピュータ、 12 記録装置、 14 PET−DB、 16 MRI−DB、 20 機能ブロック、 21 PET脳画像データ入力部、 22 MRI脳画像データ入力部、 23 位置合わせ部、 24 セグメンテーション部、 25 細線・膨張処理部、 26 リファレンスROI設定部、 27 楕円ROI設定部、 28 放射能カウント入力部、 29 BP算出部、 30 BP画像表示部、 40、41、42、43、44、45 PET脳画像データ、 50 MRI脳画像データ、 51 全脳マスク、 55、55+、55− 灰白質部分データ、 56、56− 白質部分データ、 60、61、62 (位置合わせ後)MRI脳画像データ、 70、80、90、100、120、130、140 画面、 71a、71b resetボタン、 72a、72b erosionボタン、 73a、73b dilatationボタン、81 MRIオプション枠、 82、84 レジストレーションボックス、 83 マスクオプション枠、 85 ROI枠、 86 多角形ROIボックス、 87 楕円ROIボックス、 101 表、 102、172 グラフ、 103 Sボタン、 104 Rボタン、 110 血漿、 111、114 組織、 112 遊離領域、 113 受容体、 115 参照領域、 116 対象部位、 121、131、171 BP画像、 122、132 R画像、 123、133 k画像、 181 CPU、 182 ROM、 183 RAM、 184 表示装置、 185 VRAM、 186 画像制御部、 187 コントローラ、 188 ディスク、 189 CD−ROM、 190 入力制御部、 191 入力操作部、 192 外部I/F部、 192 バス。 1 BP imaging system, 10 computer, 12 recording device, 14 PET-DB, 16 MRI-DB, 20 functional block, 21 PET brain image data input unit, 22 MRI brain image data input unit, 23 registration unit, 24 segmentation Unit, 25 thin line / expansion processing unit, 26 reference ROI setting unit, 27 elliptical ROI setting unit, 28 radioactivity count input unit, 29 BP calculation unit, 30 BP image display unit, 40, 41, 42, 43, 44, 45 PET brain image data, 50 MRI brain image data, 51 Whole brain mask, 55, 55+, 55- Gray matter partial data, 56, 56- White matter partial data, 60, 61, 62 (after alignment) MRI brain image data, 70, 80, 90, 100, 120, 130, 140 screen, 71a, 71b reset button 72a, 72b erosion button, 73a, 73b dilatation button, 81 MRI option frame, 82, 84 Registration box, 83 Mask option frame, 85 ROI frame, 86 Polygon ROI box, 87 Ellipse ROI box, 101 table, 102 , 172 graph, 103 S button, 104 R button, 110 plasma, 111, 114 tissue, 112 free region, 113 receptor, 115 reference region, 116 target region, 121, 131, 171 BP image, 122, 132 R 1 image , 123, 133 k 2 images, 181 CPU, 182 ROM, 183 RAM, 184 display device, 185 VRAM, 186 Image control unit, 187 controller, 188 disc, 189 CD-ROM, 190 input control unit, 191 input Operation unit, 192 External I / F unit, 192 bus.

坂口 和也、木村 祐一著、「PETにおける脳神経受容体機能計測のための動態解析」、MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY、第27巻、第5号、第286頁−第291頁、2009年11月、日本医用画像工学会。Kazuya Sakaguchi, Yuichi Kimura, “Dynamic Analysis for Measurement of Neuronal Receptor Function in PET”, MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY, Vol. 27, No. 5, pp. 286-291, November 2009, Japanese Medical Image Engineering Society.

この発明の受容体結合能画像化プログラムは、機能的脳画像データ(好適にはPET又はSPECT脳画像データ)から受容体結合能の画像化を行うための受容体結合能画像化プログラムであって、コンピュータを、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力手段、前記被験者の形態脳画像データ(好適にはMRI又はCT脳画像データ)を入力する形態脳画像データ入力手段、前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力手段により入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせ手段、前記位置合わせ形態手段により位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離手段、前記位置合わせ手段により位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定手段、前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定手段、前記関心領域設定手段により設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力手段、前記所定形状関心領域設定手段により設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力手段により入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出手段、前記受容体結合能算出手段により算出された一画素毎の受容体結合能全体から成る受容体結合能脳画像データに対して前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データをマスクとして用いることにより、灰白質部分及び/又は白質部分のデータの受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示手段として機能させるための受容体結合能画像化プログラムである。 The receptor binding ability imaging program of the present invention is a receptor binding ability imaging program for imaging receptor binding ability from functional brain image data (preferably PET or SPECT brain image data). A functional brain image data input means for inputting functional brain image data of a subject imaged by using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor, and morphological brain image data of the subject (preferably Is a morphological brain image data input means for inputting MRI or CT brain image data), and the functional brain image data and the morphology are based on the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input means. Alignment means for aligning with the subject's morphological brain image data input by the brain image data input means; Separating means for separating gray matter partial data and white matter partial data from the morphological brain image data of the subject, and the predetermined radiopharmaceutical is not present in the morphological brain image data aligned by the alignment means A region of interest setting means for setting a region of interest in a reference region that can be regarded as a region of interest, and setting the region of interest in the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input means, the functional brain image data input About the region of interest in the reference region of the functional brain image data set by the region-of-interest setting means, the region of interest having the predetermined shape set in the functional brain image data of the subject inputted by the means , Radioactivity count value input means for inputting time-radioactivity count value for each pixel, set by the predetermined shape region of interest setting means Of the radiopharmaceutical using the functional brain image data in the region of interest of a predetermined shape and the time-radioactivity count value in the region of interest in the reference region input by the radioactivity count value input means. A receptor binding ability calculating means for calculating a receptor binding ability for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the predetermined shape based on a reference region method which is a mathematical model representing the receptor binding, The gray matter portion data and / or white matter portion data separated by the separating means is used as a mask for the receptor binding ability brain image data composed of the whole receptor binding ability calculated by the ability calculating means. , A receptor binding capacity image for functioning as a receptor binding capacity display means for displaying the receptor binding capacity of the gray matter portion and / or white matter portion data in a predetermined display format. An imaging program.

ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返し手段と、前記繰返し手段により求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択手段とをさらに備えることができる。
ここで、この発明の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記放射能カウント値入力手段は、前記所定形状関心領域設定手段により形態脳画像データに対して設定された前記関心領域、又は前記所定形状関心領域設定手段により機能的脳画像データに設定された前記関心領域において、ユーザにより選択された一画素について時間−放射能カウント曲線を表示する手段をさらに備えることができる。
Here, in the receptor binding ability imaging program of the present invention, when the reference region method is the Logan-DVR method, the start point regarded as a regression line by the Logan-DVR method is changed from the initial value to the end value, Repeating means for repeating the processing of the receptor binding ability calculating means for each starting point, and starting point selection for displaying each receptor binding ability obtained by the repeating means in a predetermined format and selecting a specific starting point Means.
Here, in the receptor binding ability imaging program according to the present invention, the radioactivity count value input means includes the region of interest set for the morphological brain image data by the predetermined shape region-of-interest setting means, or the predetermined shape. In the region of interest set in the functional brain image data by the region-of-interest setting unit, a unit for displaying a time-radioactivity count curve for one pixel selected by the user can be further provided.

この発明の受容体結合能画像化方法は、コンピュータが、機能的脳画像データから受容体結合能の画像化を実行する受容体結合能画像化方法であって、受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力ステップと、前記被験者の形態脳画像データを入力する形態脳画像データ入力ステップと、前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力ステップで入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせステップと、前記位置合わせ形態ステップで位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離ステップと、前記位置合わせステップで位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定ステップと、前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定ステップと、前記関心領域設定ステップで設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力ステップと、前記所定形状関心領域設定ステップで設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力ステップで入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出ステップと、前記受容体結合能算出ステップにより算出された一画素毎の受容体結合能全体から成る受容体結合能脳画像データに対して前記分離ステップにより分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データをマスクとして用いることにより、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示ステップとを備え、前記機能的脳画像データ入力ステップと前記形態脳画像データ入力ステップとは逆に実行可能であり、前記所定形状関心領域設定ステップは前記機能的脳画像データ入力ステップ後であれば先行する各ステップの前に実行可能であることを特徴とする。 The receptor binding ability imaging method of the present invention is a receptor binding ability imaging method in which a computer executes imaging of receptor binding ability from functional brain image data, and selectively binds to a receptor. A functional brain image data input step for inputting functional brain image data of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical, a morphological brain image data input step for inputting morphological brain image data of the subject, and the functional Using the functional brain image data of the subject input in the brain image data input step as a reference, the functional brain image data and the morphological brain image data of the subject input in the morphological brain image data input step are aligned. The gray matter portion data and the white matter portion data are separated from the morphological brain image data of the subject aligned in the alignment step to be performed and the alignment configuration step. A region of interest in a reference region in which the predetermined radiopharmaceutical can be regarded as non-existent with respect to the morphological brain image data aligned in the alignment step, and the region of interest in the functional brain A region-of-interest setting step set in the functional brain image data of the subject input in the image data input step, and a region of interest having a predetermined shape in the functional brain image data of the subject input in the functional brain image data input step A predetermined shape region-of-interest setting step for setting a region of interest, and a radioactivity count value for inputting a time-radioactivity count value for each pixel for the region of interest in the reference region of the functional brain image data set in the region-of-interest setting step Functional brain image data in a region of interest of a predetermined shape set in the input step; Based on the reference area method, which is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical, using the time-activity count value in the region of interest of the reference area input in the radioactivity count value input step, A receptor binding ability calculating step for calculating a receptor binding ability for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the shape, and a receptor binding ability for each pixel calculated by the receptor binding ability calculating step Receptor binding ability of the gray matter portion and / or white matter portion by using the gray matter portion data and / or white matter portion data separated by the separation step as a mask with respect to the whole receptor binding ability brain image data. A receptor binding capacity display step for displaying the functional brain image data in the predetermined display format, and the functional brain image data input step and the morphological brain image data input step. Can be executed in reverse, and the predetermined shape region-of-interest setting step can be executed before each preceding step as long as it is after the functional brain image data input step.

ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、前記受容体結合能算出ステップの前に、Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返しステップと、前記繰返しステップで求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択ステップとをさらに備えることができる。
ここで、この発明の受容体結合能画像化方法において、前記放射能カウント値入力ステップは、前記所定形状関心領域設定ステップで形態脳画像データに対して設定された前記関心領域、又は前記所定形状関心領域設定ステップで機能的脳画像データに設定された前記関心領域において、ユーザにより選択された一画素について時間−放射能カウント曲線を表示するステップをさらに備えることができる。
Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, when the reference region method is the Logan-DVR method, before the receptor binding ability calculation step, the starting point considered as a regression line by the Logan-DVR method Is changed from the initial value to the end value, and the process of the receptor binding capacity calculation means is repeated for each starting point, and each receptor binding capacity obtained in the repetition step is displayed in a predetermined format. And a starting point selection step of selecting a specific starting point.
Here, in the receptor binding ability imaging method of the present invention, the radioactivity count value input step includes the region of interest set for the morphological brain image data in the predetermined shape region of interest setting step, or the predetermined shape. The method may further include displaying a time-radioactivity count curve for one pixel selected by the user in the region of interest set in the functional brain image data in the region-of-interest setting step.

Claims (15)

機能的脳画像データから受容体結合能の画像化を行うための受容体結合能画像化プログラムであって、コンピュータを、
受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力手段、
前記被験者の形態脳画像データを入力する形態脳画像データ入力手段、
前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力手段により入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせ手段、
前記位置合わせ形態手段により位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離手段、
前記位置合わせ手段により位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定手段、
前記機能的脳画像データ入力手段により入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定手段、
前記関心領域設定手段により設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力手段、
前記所定形状関心領域設定手段により設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力手段により入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出手段、
前記受容体結合能算出手段により算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分のデータの受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示手段として機能させるための受容体結合能画像化プログラム。
A receptor binding ability imaging program for imaging receptor binding ability from functional brain image data, comprising:
Functional brain image data input means for inputting functional brain image data of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor;
Morphological brain image data input means for inputting morphological brain image data of the subject,
Based on the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input means, the functional brain image data and the morphological brain image data of the subject input by the morphological brain image data input means Alignment means for performing alignment,
Separating means for separating gray matter portion data and white matter portion data from the morphology brain image data of the subject aligned by the alignment means;
A region of interest is set in a reference region that can be considered that the predetermined radiopharmaceutical does not exist for the morphological brain image data aligned by the alignment unit, and the region of interest is set by the functional brain image data input unit. Region-of-interest setting means for setting functional brain image data of the input subject,
A predetermined shape region-of-interest setting means for setting a region of interest having a predetermined shape in the functional brain image data of the subject input by the functional brain image data input unit;
Radioactivity count value input means for inputting a time-radioactivity count value for each pixel for a region of interest in a reference area of functional brain image data set by the region of interest setting means,
Functional brain image data in a region of interest of a predetermined shape set by the predetermined shape region-of-interest setting means, and time-radioactivity count value in the region of interest of the reference region input by the radioactivity count value input unit. And a receptor that calculates a receptor binding capacity for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the predetermined shape based on a reference region method that is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical. Binding ability calculation means,
Based on the receptor binding capacity for each pixel calculated by the receptor binding capacity calculating means and the gray matter part data and / or white matter part data separated by the separating means, the gray matter part and / or white matter part of A receptor binding ability imaging program for functioning as a receptor binding ability display means for displaying receptor binding ability of data in a predetermined display format.
請求項1記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記参照領域法はSRTM(Simplified Reference Tissue Model)法及び/又は非侵襲性Logan法であることを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。   The receptor binding ability imaging program according to claim 1, wherein the reference region method is an SRTM (Simplified Reference Tissue Model) method and / or a non-invasive Logan method. 請求項2記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し所定のノイズ除去処理を行うノイズ除去手段をさらに備え、
前記受容体結合能表示手段は、前記受容体結合能算出手段により算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離手段により分離され前記ノイズ除去手段により所定のノイズ除去処理が行われた灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示することを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。
The receptor binding ability imaging program according to claim 2, further comprising noise removal means for performing predetermined noise removal processing on gray matter partial data and / or white matter partial data separated by the separation means,
The receptor binding capacity display means is a gray-white that has been separated by the receptor binding capacity for each pixel calculated by the receptor binding capacity calculation means and separated by the separation means and subjected to predetermined noise removal processing by the noise removal means. A receptor binding ability imaging program for displaying a receptor binding ability of a gray matter portion and / or a white matter portion in a predetermined display format based on the quality portion data and / or the white matter portion data.
請求項3記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記ノイズ除去手段は、前記分離手段により分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し膨張及び細線処理を施すことにより、ノイズ除去処を行うことを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。   4. The receptor binding ability imaging program according to claim 3, wherein the noise removing means performs noise reduction by performing expansion and fine line processing on the gray matter partial data and / or white matter partial data separated by the separating means. A receptor binding ability imaging program characterized by performing processing. 請求項1乃至4のいずれかに記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記受容体結合能表示手段により受容体結合能が表示された画像データに対して関心領域を設定し、該関心領域に対応する機能的脳画像データの領域について時間−放射能カウント値を入力し、該時間−放射能カウント値に基づき該関心領域における平均受容体結合能を算出する他の受容体結合能算出手段をさらに備えたことを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。   The receptor binding ability imaging program according to any one of claims 1 to 4, wherein a region of interest is set for image data on which receptor binding ability is displayed by the receptor binding ability display means, and the region of interest Other receptor binding capacity calculating means for inputting a time-radioactivity count value for a functional brain image data area corresponding to, and calculating an average receptor binding capacity in the region of interest based on the time-radioactivity count value And a receptor binding ability imaging program. 請求項1乃至5のいずれかに記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記所定形状関心領域設定手段により設定される所定の形状は楕円であることを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。   6. The receptor binding ability imaging program according to claim 1, wherein the predetermined shape set by said predetermined shape region-of-interest setting means is an ellipse. . 請求項2乃至6のいずれかに記載の受容体結合能画像化プログラムにおいて、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、
Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返し手段と、
前記繰返し手段により求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択手段とをさらに備えたことを特徴とする受容体結合能画像化プログラム。
The receptor binding ability imaging program according to any one of claims 2 to 6, wherein the reference region method is a Logan-DVR method.
A repeating means for changing the starting point regarded as a regression line in the Logan-DVR method from an initial value to an ending value, and repeating the processing of the receptor binding ability calculating means for each starting point;
A receptor binding capacity imaging program, further comprising start point selection means for displaying each receptor binding capacity obtained by the repeating means in a predetermined format and selecting a specific start point.
請求項1乃至7のいずれかに記載の受容体結合能画像化プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the receptor-binding ability imaging program according to claim 1 is recorded. コンピュータが、機能的脳画像データから受容体結合能の画像化を実行する受容体結合能画像化方法であって、
受容体に選択的に結合する所定の放射性薬剤を用いて撮像された被験者の機能的脳画像データを入力する機能的脳画像データ入力ステップと、
前記被験者の形態脳画像データを入力する形態脳画像データ入力ステップと、
前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データを基準として、該機能的脳画像データと前記形態脳画像データ入力ステップで入力された該被験者の形態脳画像データとの位置合わせを行う位置合わせステップと、
前記位置合わせ形態ステップで位置合わせされた被験者の形態脳画像データから灰白質部分データと白質部分データとを分離する分離ステップと、
前記位置合わせステップで位置合わせされた形態脳画像データに対して前記所定の放射能薬剤が存在しないとみなし得る参照領域に関心領域を設定し、該関心領域を前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに設定する関心領域設定ステップと、
前記機能的脳画像データ入力ステップで入力された被験者の機能的脳画像データに所定の形状の関心領域を設定する所定形状関心領域設定ステップと、
前記関心領域設定ステップで設定された機能的脳画像データの参照領域における関心領域について、一画素毎に時間−放射能カウント値を入力する放射能カウント値入力ステップと、
前記所定形状関心領域設定ステップで設定された所定の形状の関心領域における機能的脳画像データと、前記放射能カウント値入力ステップで入力された参照領域の関心領域における時間−放射能カウント値とを用いて、前記放射能薬剤の動態を表す数学的モデルである参照領域法に基づき、該所定の形状の関心領域における該機能的脳画像データの一画素毎に受容体結合能を算出する受容体結合能算出ステップと、
前記受容体結合能算出ステップにより算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離ステップにより分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示する受容体結合能表示ステップとを備え、
前記機能的脳画像データ入力ステップと前記形態脳画像データ入力ステップとは逆に実行可能であり、前記所定形状関心領域設定ステップは前記機能的脳画像データ入力ステップ後であれば先行する各ステップの前に実行可能であることを特徴とする受容体結合能画像化方法。
A receptor binding ability imaging method, wherein the computer performs imaging of receptor binding ability from functional brain image data, comprising:
A functional brain image data input step of inputting functional brain image data of a subject imaged using a predetermined radiopharmaceutical that selectively binds to a receptor;
A morphological brain image data input step for inputting morphological brain image data of the subject,
Using the functional brain image data of the subject input in the functional brain image data input step as a reference, the functional brain image data and the morphological brain image data of the subject input in the morphological brain image data input step An alignment step for alignment;
A separation step of separating the gray matter portion data and the white matter portion data from the morphology brain image data of the subject aligned in the alignment configuration step;
A region of interest is set in a reference region that can be considered that the predetermined radiopharmaceutical does not exist for the morphological brain image data registered in the registration step, and the region of interest is set in the functional brain image data input step. A region-of-interest setting step to be set in the functional brain image data of the input subject;
A predetermined shape region-of-interest setting step for setting a region of interest of a predetermined shape in the functional brain image data of the subject input in the functional brain image data input step;
A radioactivity count value input step for inputting a time-radioactivity count value for each pixel for the region of interest in the reference region of the functional brain image data set in the region of interest setting step;
Functional brain image data in a region of interest having a predetermined shape set in the predetermined shape region-of-interest setting step, and time-radioactivity count value in the region of interest in the reference region input in the radioactivity count value input step. And a receptor that calculates a receptor binding capacity for each pixel of the functional brain image data in the region of interest of the predetermined shape based on a reference region method that is a mathematical model representing the dynamics of the radiopharmaceutical. A binding ability calculating step;
Based on the receptor binding capacity for each pixel calculated by the receptor binding capacity calculation step and the gray matter part data and / or white matter part data separated by the separation step, the gray matter part and / or the white matter part A receptor binding capacity display step for displaying the receptor binding capacity in a predetermined display format,
The functional brain image data input step and the morphological brain image data input step can be executed in reverse, and the predetermined shape region-of-interest setting step is after each of the functional brain image data input steps. Receptor binding ability imaging method characterized in that it can be carried out before.
請求項9記載の受容体結合能画像化方法において、前記参照領域法はSRTM(Simplified Reference Tissue Model)法及び/又は非侵襲性Logan法であることを特徴とする受容体結合能画像化方法。   10. The receptor binding ability imaging method according to claim 9, wherein the reference region method is an SRTM (Simplified Reference Tissue Model) method and / or a non-invasive Logan method. 請求項10記載の受容体結合能画像化方法において、
前記分離ステップの後で且つ前記受容体結合能表示ステップの前に、該分離ステップで分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し所定のノイズ除去処理を行うノイズ除去ステップをさらに備え、
前記受容体結合能表示ステップは、前記受容体結合能算出ステップで算出された一画素毎の受容体結合能と前記分離ステップで分離され前記ノイズ除去ステップで所定のノイズ除去処理が行われた灰白質部分データ及び/又は白質部分データとに基づき、灰白質部分及び/又は白質部分の受容体結合能を所定の表示形式で表示することを特徴とする受容体結合能画像化方法。
The receptor binding ability imaging method according to claim 10.
After the separation step and before the receptor binding ability display step, a noise removal step of performing a predetermined noise removal process on the gray matter portion data and / or white matter portion data separated in the separation step is further provided. ,
In the receptor binding capacity display step, the receptor binding capacity for each pixel calculated in the receptor binding capacity calculation step is separated from the receptor binding capacity in the separation step and is subjected to predetermined noise removal processing in the noise removal step. A receptor binding ability imaging method, wherein the receptor binding ability of a gray matter part and / or a white matter part is displayed in a predetermined display format based on the substance part data and / or the white matter part data.
請求項11記載の受容体結合能画像化方法において、前記ノイズ除去ステップは、前記分離ステップで分離された灰白質部分データ及び/又は白質部分データに対し膨張及び細線処理を施すことにより、ノイズ除去処を行うことを特徴とする受容体結合能画像化方法。   12. The receptor binding ability imaging method according to claim 11, wherein the noise removal step performs expansion and thin line processing on the gray matter portion data and / or white matter portion data separated in the separation step, thereby removing noise. Receptor binding ability imaging method characterized by performing processing. 請求項9乃至12のいずれかに記載の受容体結合能画像化方法において、前記受容体結合能表示ステップで受容体結合能が表示された画像データに対して関心領域を設定し、該関心領域に対応する機能的脳画像データの領域について時間−放射能カウント値を入力し、該時間−放射能カウント値に基づき該関心領域における平均受容体結合能を算出する他の受容体結合能算出ステップをさらに備えたことを特徴とする受容体結合能画像化方法。   13. The receptor binding ability imaging method according to claim 9, wherein a region of interest is set for the image data on which receptor binding ability is displayed in the receptor binding ability display step, and the region of interest is displayed. Another receptor binding capacity calculation step of inputting a time-radioactivity count value for a functional brain image data area corresponding to, and calculating an average receptor binding capacity in the region of interest based on the time-radioactivity count value And a receptor binding ability imaging method. 請求項9乃至13のいずれかに記載の受容体結合能画像化方法において、前記所定形状関心領域設定ステップで設定される所定の形状は楕円であることを特徴とする受容体結合能画像化方法。   14. The receptor binding ability imaging method according to claim 9, wherein the predetermined shape set in the predetermined shape region of interest setting step is an ellipse. . 請求項10乃至14のいずれかに記載の受容体結合能画像化方法において、前記参照領域法がLogan-DVR法の場合、
前記受容体結合能算出ステップの前に、
Logan-DVR法で回帰直線とみなされる開始点を初期値から終了値まで変化させて、各開始点について前記受容体結合能算出手段の処理を繰返させる繰返しステップと、
前記繰返しステップで求められた各受容体結合能を所定の形式で表示し、特定の開始点を選択させる開始点選択ステップとをさらに備えたことを特徴とする受容体結合能画像化方法。
The receptor binding ability imaging method according to any one of claims 10 to 14, wherein the reference region method is a Logan-DVR method.
Before the receptor binding ability calculation step,
A repeating step of changing the starting point regarded as a regression line in the Logan-DVR method from an initial value to an ending value, and repeating the processing of the receptor binding ability calculating means for each starting point;
A receptor binding ability imaging method, further comprising: a starting point selection step of displaying each receptor binding ability obtained in the repetition step in a predetermined format and selecting a specific starting point.
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