JP2018013419A - 被ばく線量計測方法および被ばく線量計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被験者に放射線源を投与して撮影した実際の医用画像から、内部被ばく線量を臓器毎に精度高く検出する技術を提供する。【解決手段】本発明の被ばく線量計測方法は、被験者の形態画像を撮影する工程と、形態画像から臓器を判別して臓器領域情報を保存する工程と、被験者に放射性薬剤を投与して機能画像を撮影する工程と、機能画像から被験者の全身に対する放射性薬剤の集積度を合算し、この合算値と放射性薬剤の投与量とから放射性薬剤の集積度の単位あたりの放射能を算出する工程と、臓器領域情報と機能画像から、臓器毎の前記集積度の値を抽出して合算し、臓器集積度合算値を求める工程と、集積度の単位あたりの放射能を、臓器集積度合算値に乗算して臓器毎の被ばく線量を求める工程と、を備えている。【選択図】図２
Description
本発明は、被ばく線量計測方法および被ばく線量計測装置に関する。特に、放射性薬剤を投与して検査や診断のための撮影を行うときの、被験者の内部被ばく量を計測する計測方法および計測装置に関する。
近年、ＣＴ、ＰＥＴといった放射線を用いる検査装置の普及に伴って、医療行為に伴う被ばくへの関心が高まっている。被ばくは、照射された放射線の種類、エネルギー、照射された部位を記録し、長期間に亘ってその影響を管理する必要がある。体外から照射された放射線による外部被ばくに関しては、被ばく量を計測して管理する技術が従来から知られている。
特許文献１には、複数回の放射線照射によって蓄積する被曝線量の管理システムが開示されている。特許文献１の被曝線量管理システムは、皮膚被曝線量及び臓器被曝線量を人体三次元画像に関連づけて記憶する。しかし、臓器ごとの被曝線量は既に計測されているデータとして扱われており、臓器毎の被曝線量を特定する技術については開示されていない。特許文献２には、放射線治療を受ける被験者の画像のセグメント化や輪郭表示に関する画像処理技術を開示している。特許文献２の技術で処理された画像は、被曝分布の推定と記録に用いられる。特許文献３には、被曝面積線量と吸収面積線量の計測技術が開示されている。特許文献３に記載されている技術では、放射線の照射領域の面積と、被写体領域面積と、放射線源の実効線量とから、被曝面積線量を算出している。特許文献４には、特定のエネルギーを有する中性子を感度高く測定する被曝線量計が開示されている。特許文献５には、相対的に高エネルギーの中性子に反応する検出器と相対的に低エネルギーの中性子に反応する検出器とを備えた被曝線量計が開示されている。
また、ＭＩＲＤ委員会（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｏｓｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）が開発した線量評価法として、非特許文献１に開示されている「ＭＩＲＤ法」が知られている。ＭＩＲＤ法は、模擬人体を使ってコンピュータシミュレーションを行うことにより線量分布を推定する方法で、世界標準的手法として広く用いられている。
非特許文献２及び非特許文献３には、例えばＸ線画像、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像などの、被験者の体内の組織が撮影されている画像を用いて、被験者の臓器領域を自動的に判別する技術が開示されている。
Snyder WS, Fisher HL, Jr., Ford MR, Warner GG.「Estimates of absorbed fractions for monoenergetic photon sources uniformly distributed in various organs of a heterogeneous phantom.」J Nucl Med. 1969:Suppl 3:7-52. PubMed PMID: 5802194.
X.Zhou, T.Ito, X.Zhou, H.Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, and H.Fujita「A universal approach for automatic organ segmentations on 3D CT images based on organ localization and 3D GrabCut 」Proc. of SPIE Medical Imaging 2014: Computer-Aided Diagnosis, 9035, 90352V-1 - 9035V-8, (2014).
X.Zhou, S.Morita, X.Zhou, H.Chen, T.Hara, R.Yokoyama, M.Kanematsu, H.Hoshi, and H.Fujita 「Automatic anatomy partitioning of the torso region on CT images by using multiple organ localizations with a group-wise calibration technique」 Proc. of SPIE Medical Imaging 2015: Computer-Aided Diagnosis, edited by L.M.Hadjiiski and G.D.Tourassi, Vol.9414, 94143K-1 - 94143K-6, (2015).
外部の放射線源から照射された外部被ばく線量の検出および管理の技術が、従来から知られている。しかしながら、放射性薬剤を投与した場合の内部被ばく線量については、従来は、ＩＣＲＰの調査結果に基づいて、投与量によって被ばくを推定する方法が広く採用されていた。放射線源を投与された被験者の実際の画像から、検査後に内部被ばく線量を臓器毎に精度高く検出する技術はこれまで知られていない。
本発明は、このような現状に鑑みて為されたものであって、放射性薬剤を投与された被験者の内部被ばく線量を、臓器毎に精度高く計測して管理する装置および方法を提供することを目的としている。
本発明は、被ばく線量計測方法に関する。本発明の被ばく線量計測方法は、被験者の形態画像を撮影する工程と、この形態画像から臓器を判別し、臓器の位置と寸法を含む臓器領域情報を保存する工程とを備えている。さらに本発明の方法は、被験者に放射性薬剤を投与して、体内の放射性薬剤の集積度を示す機能画像を撮影する工程と、この機能画像から被験者の全身に対応した領域の放射性薬剤の集積度の値を合算し、得られた合算値で放射性薬剤の投与量を除算することによって集積度の単位あたりの放射能を算出する。そして、臓器領域情報に基づいて、機能画像から臓器毎の集積度の値を抽出して合算し、臓器集積度合算値を求める工程と、集積度の単位あたりの放射能を臓器集積度合算値に乗算することで、臓器毎の被ばく線量を求める工程と、臓器毎の被ばく線量を被験者毎に管理する工程と、を備えていることを特徴とする。
本発明に係る被ばく線量計測方法は、被験者の全身に対応する領域の集積度の値を合算する工程が、機能画像の全身に対応する領域の画素を抽出して当該画素のＳＵＶを合算していることが好ましい。これに加えて、臓器集積度合算値を求める工程が、臓器領域情報に基づいて機能画像の臓器毎の領域の画素を抽出して画素のＳＵＶを合算していることが好ましい。
本発明はまた、被ばく線量計測装置を提供する。本発明の被ばく線量計測装置は、被験者の形態画像から臓器を判別し、臓器の位置と寸法を含む臓器領域情報として保存する臓器領域判別手段と、放射性薬剤を投与した被験者を撮影して被験者の体内の放射性薬剤の集積度を示す機能画像を撮影する撮影手段と、形態画像の臓器領域情報と機能画像の放射性薬剤の集積度の値とから被験者の臓器毎の被ばく線量を計測して管理する被ばく線量計測管理手段と、を備えている。本発明の被ばく線量計測装置は、被ばく線量計測管理手段が、形態画像および機能画像とから放射性薬剤の集積度の単位あたりの放射能を算出する手段と、臓器領域情報を用いて機能画像から臓器毎の集積度の合算値を抽出する手段と、集積度の単位あたりの放射能を臓器毎の集積度の合算値に乗算することで臓器毎の被ばく線量を求める手段と、臓器毎の被ばく線量を被験者毎に管理する手段と、を備えていることを特徴とする。
本発明の被ばく線量計測方法および被ばく線量計測装置によって、放射性薬剤を投与された被験者の実際の機能画像を用いて、被験者の内部被ばく線量を測定することができる。従来の内部被ばく線量の推定方法と比較すると、臓器毎の精度の高い内部被ばく量の測定結果を得ることができる。
内部被ばく線量の臓器毎の測定結果が得られることによって、被験者の被ばくの履歴を臓器毎に管理することが可能となる。また、種類の異なる検査や診断装置による被ばく線量の管理や、外部被ばく線量との合算による管理が可能となる。また、異なる検査機関や医療機関を通した被ばく線量の管理も可能となる。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る好適な被ばく線量計測装置の実施形態について説明する。尚、ここでいう形態画像とは、被験者の体内の組織の位置と形状が判別可能に撮影されている画像のことであって、例えばＸ線画像、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像等が形態画像に該当する。一方、機能画像とは、被験者の体内の生理学的な機能もしくは特性、または代謝の情報を反映した画像のことであって、ガンマカメラによる画像やＰＥＴ画像（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）などが機能画像に該当する。
図１は、被ばく線量計測装置の好適な構成を模式的に示すブロック図である。被ばく線量計測装置１は、形態画像撮影手段２と、機能画像撮影手段３と、コンピュータ４とを備えている。本実施形態における機能画像撮影手段３は、放射性薬剤を投与した被験者を撮影して、被験者の体内の放射性薬剤の集積度を示す画像を得る手段である。
コンピュータ４の記憶手段６には、臓器領域判別手段１１と、被ばく線量計測手段１２と、被ばく線量管理手段１３とが、実行可能なプログラムの形態で記憶されている。
臓器領域判別手段１１は、形態画像撮影手段２が撮影した形態画像を受け取り、非特許文献２および非特許文献３に開示されている技術に基づいて形態画像の中の個々の臓器の領域を自動的に判別し、臓器の位置と寸法を含む臓器領域情報を作成して記憶手段に一時記憶する。
被ばく線量計測手段１２は、機能画像撮影手段３が撮影した機能画像を受け取り、機能画像から被験者の体内の放射性薬剤の集積度の値を読み取る。そして、読み取った集積度の値と、臓器領域判別手段１１が作成した対応する被験者の臓器領域情報とを用いて、臓器毎の被ばく線量を計測する。
被ばく線量計測手段１２は、機能画像を用いて前記放射性薬剤の集積度の単位あたりの放射能を算出する算出手段と、臓器領域情報を用いて機能画像から臓器毎の集積度の合算値を抽出する手段と、集積度の単位あたりの放射能を臓器毎の集積度の合算値に乗算することで臓器毎の被ばく線量を求める手段と、を備えている。
被ばく線量管理手段１３は、それぞれの被験者について、被験者の年齢性別等の属性、および画像の撮影日時や撮影条件等の属性を記憶しており、これらのデータと、画像撮影に伴う被ばく線量とを関連づけて集計する。そして被験者ごとに、臓器の被ばく線量を管理する。
以下、本発明の実施形態で述べた被ばく線量計測装置１を用いた被ばく線量計測方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例の被ばく線量計測方法は、形態画像撮影手段２に、Ｘ線を用いたコンピュータ断層画像撮影装置（以下、単にＣＴとも言う）を用いており、機能画像撮影装置３に、陽電子放射断層撮影装置（以下、単にＰＥＴ装置又はＰＥＴとも言う）を用いている。
本実施例の被ばく線量計測方法は、形態画像撮影手段２に、Ｘ線を用いたコンピュータ断層画像撮影装置（以下、単にＣＴとも言う）を用いており、機能画像撮影装置３に、陽電子放射断層撮影装置（以下、単にＰＥＴ装置又はＰＥＴとも言う）を用いている。
本実施例における、被ばく線量計測装置１を用いた被ばく線量計測方法のフローチャートを図２に示す。最初にステップＳ１で、ＣＴを用いて、形態画像である被験者のＣＴ画像を撮影する。撮影したＣＴ画像の一例を図４に図面代用写真として示す。図４に示したＣＴ画像は、成人男性である被験者の、縦断面グレースケール画像である。
撮影した形態画像をコンピュータ４に入力し、臓器領域判別手段１１によって個々の臓器の判別処理を行なう。臓器領域判別手段１１は、画像に写っている臓器の境界を判別する（ステップＳ２）。そして臓器ごとに位置、寸法、および形状を特定し、臓器領域情報として保存する（ステップＳ３）。図５に、臓器領域情報を用いて、各臓器を異なる色で表示するように処理したＣＴ画像の図面代用写真を示す。
次に、ＰＥＴ装置を用いて、機能画像であるＰＥＴ画像を撮影する（ステップＳ４）。本実施例では、被験者に放射性薬剤を投与して放射性薬剤に含まれる元素が体内で崩壊するときの光子を測定し、機能画像として体内の放射性薬剤の集積度に対応した画像を撮影する。本実施例のＰＥＴ装置は、放射性薬剤の集積度の一つの指標であるＳＵＶ（ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ ｕｐｔａｋｅ ｖａｌｕｅ）の値を画素値として出力する。この画素値に基づいて作成したグレースケールの画像を、以下、ＳＵＶ画像と称する。
ＳＵＶは、以下の（式１）で示される、放射能濃度を投与量と体重で補正した値である。
ＳＵＶ ＝ 検出した放射能濃度 ÷（放射能投与量÷体重）・・・（式１）
ＳＵＶ ＝ 検出した放射能濃度 ÷（放射能投与量÷体重）・・・（式１）
ＳＵＶの値は、投与した放射性薬剤が体外に排出されずに体内で均一に分布している場合には、全身のどの領域でも「１」となるように設定されている。実際のＳＵＶの値には、臓器ごとに放射性薬剤の集積度の差異が反映されており、また被験者ごとの集積箇所と集積の度合の個体差が示される。図６に機能画像の一例としてのＳＵＶ画像の図面代用写真を示す。この画像は、図４のＣＴ画像と同一の被験者を機能画像撮影手段３によって撮影し、ＳＵＶ値を輝度の違いとして出力したＳＵＶ画像である。ここで得られたＳＵＶ画像に対応するデータを、コンピュータ４に入力して処理することで、臓器毎の被ばく線量を計測することができる。
以下に、ＳＵＶ画像のデータと臓器領域情報とを用いた被ばく線量計測手段１２による処理について、説明する。ステップＳ５で、ＳＵＶ画像の中の被験者の全身に対応する領域の画素を全て抽出し、その画素値であるＳＵＶを合算する。ＳＵＶ画像から全身に対応する領域を判別するため、本実施例ではＳＵＶ画像に対して閾値処理とモルフォロジ処理とを行っている（ステップＳ５）。そして得られたＳＵＶの合算値で、被験者に投与した放射性薬剤の投与量を除算する。これにより、集積度であるＳＵＶ１単位あたりの放射能を得ることができる（ステップＳ６）。
次に、臓器毎の被ばく線量を計測するために、ステップＳ３で得られた臓器領域情報をＳＵＶ画像に重ね合わせる。図７に各臓器の領域を異なる色で表示するように処理した画像を示す。それぞれ臓器について、ＳＵＶ画像の対応する領域の画素値を抽出して合算する。これにより、臓器毎のＳＵＶ値の合算データが得られる（ステップＳ７）。この合算値に、集積度１単位あたりの放射能を乗算する（ステップＳ８）。ステップＳ８の乗算の結果により、臓器ごとの被ばく線量が得られる。
３名の被験者について、ＦＤＧの最大投与量とされる４００ＭＢｑが投与されたと仮定したときの、臓器ごとの被ばく線量の計測結果を、以下の表１から表３に示す。
上記表１から表３に示した結果から、被験者毎にそれぞれの臓器に含まれる放射能、体積、照射線量、等価線量が定量的に測定できていることがわかった。これにより、臓器ごとの被ばくが明らかになった。また、個体によって被ばく線量が異なることが判明した。
図８に、図４から図７までのＣＴ画像とＳＵＶ画像とを用いて臓器ごとの被ばく量を検出し、過去の被ばく量と統合して累積した結果を出力した図面代用写真を示す。被験者ごとに、臓器ごとの被ばく量が精度高く得られているため、過去の撮影時の被ばく量や異なる検査の被ばく量との統合と累積加算が可能となり、被験者の臓器ごとに被ばく線量の管理が行われる（ステップＳ９）。
本実施例の被ばく線量計測装置１を用いた被ばく線量計測方法によって、放射性薬剤を投与された被験者の実際のＳＵＶ画像を用いて、被験者の内部被ばく線量を臓器毎に測定することができる。従来の内部被ばく線量の推定方法と比較すると、臓器毎の精度の高い内部被ばく量の測定結果を得ることができ、被験者ごとの個体差が検証できるようになる。また過去の臓器毎の被ばく量との統合と累積を行って、従来にない詳細な管理を行うことができる。
（実施例２）
本実施例では、実施例１とは異なる順序で、被ばく線量を計測する方法について説明する。使用する被ばく線量計測装置１は実施例１と同一である。また、被ばく線量計測方法についても、実施例１と同一の工程については、同一のステップ番号を付して重複説明を割愛する。
本実施例では、実施例１とは異なる順序で、被ばく線量を計測する方法について説明する。使用する被ばく線量計測装置１は実施例１と同一である。また、被ばく線量計測方法についても、実施例１と同一の工程については、同一のステップ番号を付して重複説明を割愛する。
本実施例では、ＳＵＶ画像と臓器領域情報とを被ばく線量計測手段１２に入力し、ＳＵＶ画像から各臓器に対応する領域の画素を抽出し、その画素値であるＳＵＶの値を合算する。これにより、臓器毎の放射性薬剤の集積度の合算値を求める（ステップＳ１１）。次に、臓器毎のＳＵＶの合算値をさらに全て合算することによって、ＳＵＶ画像の全身に対応する領域のＳＵＶ領域の合算値を求める（ステップＳ１２）。そして得られたＳＵＶの合算値で、被験者に投与した放射性薬剤の投与量を除算する。これにより、集積度であるＳＵＶ１単位あたりの放射能を得ることができる（ステップＳ６）。その後の計測方法は、実施例１と同一である。
以上、実施例に基づいて本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば実施例では、ＣＴ装置とＰＥＴ装置を用いてそれぞれ形態画像と機能画像を取得しているが、画像の取得にはそれぞれ別の装置を用いることができる。たとえば、形態画像の撮影には、Ｘ線撮影装置、ＭＲＩ装置等を用いることができる。機能画像の撮影には、ガンマカメラ等を利用することができる。また、全身領域の判別と、臓器の判別には、知られている任意の画像処理方法を適用することができる。
１・・被ばく線量計測装置
２・・形態画像撮影手段
３・・機能画像撮影手段
４・・コンピュータ
６・・記憶手段
１１・・臓器領域判別手段
１２・・被ばく線量計測手段
１３・・被ばく線量管理手段
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Claims (3)
- 被験者の形態画像を撮影する工程と、
前記形態画像から臓器を判別し、臓器の位置と寸法を含む臓器領域情報を保存する工程と、
前記被験者に放射性薬剤を投与して、体内の前記放射性薬剤の集積度を示す機能画像を撮影する工程と、
前記機能画像から、被験者の全身に対応した領域の前記放射性薬剤の集積度の値を合算し、得られた合算値で前記放射性薬剤の投与量を除算することによって前記集積度の単位あたりの放射能を算出する工程と、
前記臓器領域情報に基づいて、前記機能画像から、臓器毎の前記集積度の値を抽出して合算し、臓器集積度合算値を求める工程と、
前記集積度の単位あたりの放射能を、前記臓器集積度合算値に乗算することで、臓器毎の被ばく線量を求める工程と、
臓器毎の被ばく線量を被験者毎に管理する工程と、
を備えていることを特徴とする被ばく線量計測方法。 - 前記被験者の全身に対応する領域の前記集積度の値を合算する工程が、前記機能画像の全身に対応する領域の画素を抽出して当該画素のＳＵＶを合算しており、
前記臓器集積度合算値を求める工程が、前記臓器領域情報に基づいて前記機能画像の臓器毎の領域の画素を抽出して当該画素のＳＵＶを合算していることを特徴とする請求項１に記載の被ばく線量計測方法。 - 被験者の形態画像から臓器を判別し、臓器の位置と寸法を含む臓器領域情報として保存する臓器領域判別手段と、
放射性薬剤を投与した前記被験者を撮影して、前記被験者の体内の前記放射性薬剤の集積度を示す機能画像を撮影する機能画像撮影手段と、
前記形態画像の前記臓器領域情報と前記機能画像の前記放射性薬剤の集積度の値とから、被験者の臓器毎の被ばく線量を計測する被ばく線量計測手段と、
被験者毎に臓器の被ばく線量を管理する被ばく線量管理手段と、
を備えている被ばく線量計測装置であって、
前記被ばく線量計測手段が、前記機能画像を用いて前記放射性薬剤の集積度の単位あたりの放射能を算出する手段と、前記臓器領域情報を用いて前記機能画像から臓器毎の集積度の合算値を抽出する手段と、前記集積度の単位あたりの放射能を前記臓器毎の集積度の合算値に乗算することで臓器毎の被ばく線量を求める手段と、を備えていることを特徴とする被ばく線量計測装置。
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|---|---|---|---|---|
| JP2020035412A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 日本メジフィジックス株式会社 | 被ばく線量管理装置、被ばく線量管理方法、およびプログラム |
| JP2020044332A (ja) * | 2018-09-13 | 2020-03-26 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 医用画像診断システムおよび線量管理装置 |
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2016
- 2016-07-21 JP JP2016143166A patent/JP6823310B2/ja active Active
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