JP3022773B2 - 核医学画像の位置合せ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、診断用イメージン
グ技術に関する。更に詳しくは、本発明はＳＴＥＴ（サ
イマルテイニアス・トランスミッション・エミッション
・トモグラフィー：Simultaneous Transmission and Em
ission Tomography）を備える核イメージングシステム
に関する。
グ技術に関する。更に詳しくは、本発明はＳＴＥＴ（サ
イマルテイニアス・トランスミッション・エミッション
・トモグラフィー：Simultaneous Transmission and Em
ission Tomography）を備える核イメージングシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＰＥＣＴ（シングルフォトン（単一光
子）ＥＣＴ：Single Photon EmissionComputerized Tom
ography）は、患者での放射性核種の３次元的分布の究
明に使用されている。典型的には１つ又はそれ以上の放
射性医薬品(radiopharmacutical)を摂取するか又は患者
に注射する。放射性医薬品を注射する場合は患者の血中
に投与するのが普通で、心臓血管の画素化、又は注入さ
れた放射性医薬品を吸収する特定臓器の画素化に用い
る。１つ又はそれ以上のガンマ線又はシンチレーション
検出器を患者の近傍に設置して放出される放射線を記録
する。
子）ＥＣＴ：Single Photon EmissionComputerized Tom
ography）は、患者での放射性核種の３次元的分布の究
明に使用されている。典型的には１つ又はそれ以上の放
射性医薬品(radiopharmacutical)を摂取するか又は患者
に注射する。放射性医薬品を注射する場合は患者の血中
に投与するのが普通で、心臓血管の画素化、又は注入さ
れた放射性医薬品を吸収する特定臓器の画素化に用い
る。１つ又はそれ以上のガンマ線又はシンチレーション
検出器を患者の近傍に設置して放出される放射線を記録
する。
【０００３】ＳＰＥＣＴ画像は一般に次のように作成さ
れる。 （ａ）患者周囲で検出器を回転させて複数方向から放射
を検出する、（ｂ）従来技術で周知の方法を使用して記
録した放射を断層撮影多重スライス画像(tomographical
muti-slice image)、３次元画像、又はその他何らかの
患者体内に注射した放射性薬品の分布の表現に変換す
る。
れる。 （ａ）患者周囲で検出器を回転させて複数方向から放射
を検出する、（ｂ）従来技術で周知の方法を使用して記
録した放射を断層撮影多重スライス画像(tomographical
muti-slice image)、３次元画像、又はその他何らかの
患者体内に注射した放射性薬品の分布の表現に変換す
る。
【０００４】ＳＰＥＣＴでの問題点の１つは、画像化し
ようとする臓器周辺の組織が放射性医薬品の放射する放
射線を減衰拡散させ、その結果得られるＳＰＥＣＴ画像
を歪み(distorting)させてしまうことである。この問題
を解決するには、画像化しようとする領域のＳＰＴＣＴ
（シングルフォトン・トランスミッションＣＴ：Single
Photon Transmission Computerized Tomography）画像
を、ＳＰＥＣＴ画像と同時に捕捉(acquire)する。ＳＰ
ＴＣＴ画像は画像化している領域の減衰拡散特性に関す
る情報を提供するので、多元的観察(multi-view)放射デ
ータを補正することができる。
ようとする臓器周辺の組織が放射性医薬品の放射する放
射線を減衰拡散させ、その結果得られるＳＰＥＣＴ画像
を歪み(distorting)させてしまうことである。この問題
を解決するには、画像化しようとする領域のＳＰＴＣＴ
（シングルフォトン・トランスミッションＣＴ：Single
Photon Transmission Computerized Tomography）画像
を、ＳＰＥＣＴ画像と同時に捕捉(acquire)する。ＳＰ
ＴＣＴ画像は画像化している領域の減衰拡散特性に関す
る情報を提供するので、多元的観察(multi-view)放射デ
ータを補正することができる。
【０００５】同時ＳＰＴＣＴ画像を捕捉するためには、
放射線源を検出器から患者に対向して配置し、検出器と
一緒に回転させる。好ましくは、必ずしもではないが、
ＳＰＴＣＴ線源エネルギーは放射性医薬品の線量とは異
るようにして検出器が２つの放射を簡単に判別できるよ
うにする。
放射線源を検出器から患者に対向して配置し、検出器と
一緒に回転させる。好ましくは、必ずしもではないが、
ＳＰＴＣＴ線源エネルギーは放射性医薬品の線量とは異
るようにして検出器が２つの放射を簡単に判別できるよ
うにする。
【０００６】放射画像を透過画像(transmission image
s)と同時に捕捉するので、またＳＰＴＣＴとＳＰＥＣＴ
システムの相対的位置は既知であるから、両者の画像を
容易に位置合せすることができる。
s)と同時に捕捉するので、またＳＰＴＣＴとＳＰＥＣＴ
システムの相対的位置は既知であるから、両者の画像を
容易に位置合せすることができる。
【０００７】ＳＰＥＣＴ及びＳＰＴＣＴを同時使用する
診断法は、ＳＴＥＴ（サイマルテイニアス・トランスミ
ッション・エミッション・トモグラフィー：Simultaneo
us Transmission and Emission Tomography ）として周
知である。この診断法は本明細書で開示を参照に含めて
いる米国特許第 5,210,421号に更に詳細に説明されてい
る。
診断法は、ＳＴＥＴ（サイマルテイニアス・トランスミ
ッション・エミッション・トモグラフィー：Simultaneo
us Transmission and Emission Tomography ）として周
知である。この診断法は本明細書で開示を参照に含めて
いる米国特許第 5,210,421号に更に詳細に説明されてい
る。
【０００８】本発明の１つの態様は機能的イメージング
のためのＳＴＥＴイメージング技法(technique) の使用
に関する。この使用において得られるＳＴＥＴ画像は、
壊死又は損傷体組織が健康な組織とは違う率で放射性医
薬品を吸収する（又は全く吸収しない）ため、体組織の
代謝機能を表わす。このような方法で使用した場合、Ｓ
ＴＥＴ画像は体組織の機能的活動状態を表わし、構造的
な詳細を表わさない。
のためのＳＴＥＴイメージング技法(technique) の使用
に関する。この使用において得られるＳＴＥＴ画像は、
壊死又は損傷体組織が健康な組織とは違う率で放射性医
薬品を吸収する（又は全く吸収しない）ため、体組織の
代謝機能を表わす。このような方法で使用した場合、Ｓ
ＴＥＴ画像は体組織の機能的活動状態を表わし、構造的
な詳細を表わさない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 しかし、上述した機能
的画像(functional image)には２つの欠点がある。第１
に、一般的手法、特に心機能検査では放射性薬品の注射
後の短時間で機能的画像を捕捉し、またある程度の時間
が経過した後に同じ領域の別の機能的画像を捕捉する。
これら２枚（又はそれ以上）の画像を比較することで、
究明しようとする組織の機能について、例えば組織の違
う部分で放射性薬品を吸収代謝する速度等、更に多くが
理解できる。しかし２枚の機能的画像があまりに違い過
ぎる場合、画像相互の違う部分をオペレータがマッチン
グ（match：照合）させることができないため詳細な比
較を行なうことはできない。第２に、すでに示したよう
に、機能的画像は構造的な細部をほとんど表現しない。
そのため、患者体内でどこに画像化した機能が発生して
いるかを特定するのが困難である。核医学以外の治療実
施法(modalities)における診断用イメージング方法の多
くは、機能(function)ではなくもっぱら構造(structur
e) を描出しているので、他の種類の構造的診断画像と
機能的画像を比較するのは難しい。
的画像(functional image)には２つの欠点がある。第１
に、一般的手法、特に心機能検査では放射性薬品の注射
後の短時間で機能的画像を捕捉し、またある程度の時間
が経過した後に同じ領域の別の機能的画像を捕捉する。
これら２枚（又はそれ以上）の画像を比較することで、
究明しようとする組織の機能について、例えば組織の違
う部分で放射性薬品を吸収代謝する速度等、更に多くが
理解できる。しかし２枚の機能的画像があまりに違い過
ぎる場合、画像相互の違う部分をオペレータがマッチン
グ（match：照合）させることができないため詳細な比
較を行なうことはできない。第２に、すでに示したよう
に、機能的画像は構造的な細部をほとんど表現しない。
そのため、患者体内でどこに画像化した機能が発生して
いるかを特定するのが困難である。核医学以外の治療実
施法(modalities)における診断用イメージング方法の多
くは、機能(function)ではなくもっぱら構造(structur
e) を描出しているので、他の種類の構造的診断画像と
機能的画像を比較するのは難しい。
【００１０】前述の問題点を解決するため、本発明のう
ち請求項１記載の発明は、同一の人体部位について別の
時刻に画像化した２枚の機能的画像の位置合わせを可能
にすることを目的とする。 また請求項２記載の発明は、
異なるシステム及び更に異なる様式で用いられる一つの
機能的画像を、一つの構造的画像へ位置合わせを可能に
することを目的とする。
ち請求項１記載の発明は、同一の人体部位について別の
時刻に画像化した２枚の機能的画像の位置合わせを可能
にすることを目的とする。 また請求項２記載の発明は、
異なるシステム及び更に異なる様式で用いられる一つの
機能的画像を、一つの構造的画像へ位置合わせを可能に
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、別の時刻
に捕捉した２枚の機能的画像（例えばＳＴＥＴ画像）を
マッチングさせる方法はＳＰＴＣＴデータを使用して患
者体内の構造を識別する。２枚のＳＴＥＴ画像を比較す
る場合、２枚の夫々のＳＰＴＣＴ画像を位置合わせし、
好ましくは相関法(correlation method)又は別の既知の
画像マッチング法(image matching method) を使用す
る。ＳＴＥＴ画像はこれのＳＰＴＣＴ画像に対して位置
合わせされるので、２枚のＳＰＴＣＴ画像の位置合せで
２枚のＳＴＥＴ画像が自動的に位置合わせされる。
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、別の時刻
に捕捉した２枚の機能的画像（例えばＳＴＥＴ画像）を
マッチングさせる方法はＳＰＴＣＴデータを使用して患
者体内の構造を識別する。２枚のＳＴＥＴ画像を比較す
る場合、２枚の夫々のＳＰＴＣＴ画像を位置合わせし、
好ましくは相関法(correlation method)又は別の既知の
画像マッチング法(image matching method) を使用す
る。ＳＴＥＴ画像はこれのＳＰＴＣＴ画像に対して位置
合わせされるので、２枚のＳＰＴＣＴ画像の位置合せで
２枚のＳＴＥＴ画像が自動的に位置合わせされる。
【００１２】また前述した目的を達成するために、本発
明のうち請求項４記載の発明は、機能的画像（例えばＳ
ＴＥＴ画像）と構造的診断画像（例えばＭＲＩ、超音波
画像、又はＸ線ＣＴ画像など）の位置合せの方法は、患
者体内の構造を識別するためにＳＰＴＣＴデータを使用
する。機能的画像（例えばＳＴＥＴ画像）を構造的診断
用画像に位置合わせしようとする場合、構造的ＳＰＴＣ
Ｔ画像と構造的診断用画像を位置合わせする。この位置
合せは好ましくは明確な体内構造、例えば骨格、臓器、
又は体表輪郭を選択し比較することによって実現する。
このマッチングが実現されれば、画像間のマッピング(m
apping)は、選択した明確な体内構造の間のマッピング
に基づいて定義することができる。このマッピングを用
いて１つの画像を変換(transform)し、他の画像の上に
重ね合わせることができる。
明のうち請求項４記載の発明は、機能的画像（例えばＳ
ＴＥＴ画像）と構造的診断画像（例えばＭＲＩ、超音波
画像、又はＸ線ＣＴ画像など）の位置合せの方法は、患
者体内の構造を識別するためにＳＰＴＣＴデータを使用
する。機能的画像（例えばＳＴＥＴ画像）を構造的診断
用画像に位置合わせしようとする場合、構造的ＳＰＴＣ
Ｔ画像と構造的診断用画像を位置合わせする。この位置
合せは好ましくは明確な体内構造、例えば骨格、臓器、
又は体表輪郭を選択し比較することによって実現する。
このマッチングが実現されれば、画像間のマッピング(m
apping)は、選択した明確な体内構造の間のマッピング
に基づいて定義することができる。このマッピングを用
いて１つの画像を変換(transform)し、他の画像の上に
重ね合わせることができる。
【００１３】これ以外にも、ＳＰＴＣＴ画像上で明確な
人体の目標をＳＴＥＴ画像との基準マーク(fiduciary m
ark)として保存する。こうしたマークを用いてＳＴＥＴ
画像を他の構造的画像(structural image)とマッチング
させる。
人体の目標をＳＴＥＴ画像との基準マーク(fiduciary m
ark)として保存する。こうしたマークを用いてＳＴＥＴ
画像を他の構造的画像(structural image)とマッチング
させる。
【００１４】本発明の更に別の好ましい実施例によれ
ば、第１のＳＰＥＣＴ画像を構造的診断用画像と位置合
わせするための方法は第２のＳＰＥＣＴ画像を用いて構
造的画像として使う。２枚のＳＰＥＣＴ画像は調査研究
範囲(studied region)で捕捉したもので、第１の画像は
第１の放射性薬品を用いて捕捉し、得られるＳＰＥＣＴ
画像が所望の機能を表現するように薬剤を選択する。第
２のＳＰＥＣＴ画像は第２の放射性薬品を使用して捕捉
するが、得られる画像が何らかの構造、例えば第２のＳ
ＰＥＣＴ画像を別の構造的画像と位置合わせするために
使用できるような臓器の輪郭等を表現するように薬剤を
選択する。これ以外にも、放射性薬品以外のパラメータ
を変化させ、異なるＳＰＥＣＴ画像を生成する。
ば、第１のＳＰＥＣＴ画像を構造的診断用画像と位置合
わせするための方法は第２のＳＰＥＣＴ画像を用いて構
造的画像として使う。２枚のＳＰＥＣＴ画像は調査研究
範囲(studied region)で捕捉したもので、第１の画像は
第１の放射性薬品を用いて捕捉し、得られるＳＰＥＣＴ
画像が所望の機能を表現するように薬剤を選択する。第
２のＳＰＥＣＴ画像は第２の放射性薬品を使用して捕捉
するが、得られる画像が何らかの構造、例えば第２のＳ
ＰＥＣＴ画像を別の構造的画像と位置合わせするために
使用できるような臓器の輪郭等を表現するように薬剤を
選択する。これ以外にも、放射性薬品以外のパラメータ
を変化させ、異なるＳＰＥＣＴ画像を生成する。
【００１５】第２のＳＰＥＣＴ画像と構造的診断用画像
の間のマッチングは両方の画像に明確に示されている人
体構造の選択と比較によって実現する。好ましくは、２
枚のＳＰＥＣＴ画像をデュアルアイソトープ(dual isot
ope)ガンマカメラで捕捉しておき、これらが自動的に位
置合わせされるようにする。
の間のマッチングは両方の画像に明確に示されている人
体構造の選択と比較によって実現する。好ましくは、２
枚のＳＰＥＣＴ画像をデュアルアイソトープ(dual isot
ope)ガンマカメラで捕捉しておき、これらが自動的に位
置合わせされるようにする。
【００１６】第１のＳＰＥＣＴ画像と構造的診断用画像
の間のマッピングは２枚のＳＰＥＣＴ画像の間の本質的
な位置合せと、第２のＳＰＥＣＴ画像と構造的診断用画
像の間のマッチングに基づいて作成する。この好ましい
実施例ではＳＴＥＴ装置が必要なく、ＳＰＥＣＴ装置で
充分なことは注目に値する。
の間のマッピングは２枚のＳＰＥＣＴ画像の間の本質的
な位置合せと、第２のＳＰＥＣＴ画像と構造的診断用画
像の間のマッチングに基づいて作成する。この好ましい
実施例ではＳＴＥＴ装置が必要なく、ＳＰＥＣＴ装置で
充分なことは注目に値する。
【００１７】単純な状況において、画像の寸法形状は影
響を受けず、位置移動及び／又は回転だけを必要とす
る。拡大縮小を必要とする場合、全体として複数の選択
した構造的特徴又は画像の相関に従って画像の一方を拡
大縮小する本発明の１つの実施例において、歪曲(warpi
ng) 及びその他の複雑な相関を適用して画像間のマッチ
ングを改善させることができる。
響を受けず、位置移動及び／又は回転だけを必要とす
る。拡大縮小を必要とする場合、全体として複数の選択
した構造的特徴又は画像の相関に従って画像の一方を拡
大縮小する本発明の１つの実施例において、歪曲(warpi
ng) 及びその他の複雑な相関を適用して画像間のマッチ
ングを改善させることができる。
【００１８】本明細書で用いている用語「構造的画像」
は、構造を比較するために使用する画像を表わしてい
る。本明細書で使用している用語「機能的画像」は位置
を決定するために使用しない機能的画像を表わしてい
る。理解されるように、機能的画像は構造を表現するこ
とがあり、構造的画像の構造の実質的な量が機能性に起
因することがある。
は、構造を比較するために使用する画像を表わしてい
る。本明細書で使用している用語「機能的画像」は位置
を決定するために使用しない機能的画像を表わしてい
る。理解されるように、機能的画像は構造を表現するこ
とがあり、構造的画像の構造の実質的な量が機能性に起
因することがある。
【００１９】多様な研究で好ましいのは、ＳＰＥＣＴ、
ＳＰＴＣＴ、ＳＴＥＴ画像をゲート制御することで心搏
(cardiac rhythm)、呼吸リズム(respiratory rhythm)、
又はその他の体動(body motion) に同期させる。イメー
ジング処理中に捕捉したこのようなゲート画像データを
体動から導出したゲート制御信号に従って貯蔵(binned)
（又はウィンドウ化(windowed)）する。
ＳＰＴＣＴ、ＳＴＥＴ画像をゲート制御することで心搏
(cardiac rhythm)、呼吸リズム(respiratory rhythm)、
又はその他の体動(body motion) に同期させる。イメー
ジング処理中に捕捉したこのようなゲート画像データを
体動から導出したゲート制御信号に従って貯蔵(binned)
（又はウィンドウ化(windowed)）する。
【００２０】つまり、本発明の好ましい実施例におい
て、画像の捕捉は体リズム(body rhythm) と体動でゲー
トする。好ましくは、構造的画像も同様に同期させる。
例えば、ゲート制御したＣＴ画像は、例えばＳＴＥＴ画
像をゲート制御した場合に通常のＣＴ画像の代わりに構
造的画像としてゲートしたＣＴ画像を使用する。ＳＴＥ
Ｔイメージングをゲート制御することと組み合わせる利
点は、データ捕捉中の患者の体動について画像の位置合
せに基づいて再整列させることによる貯蔵データを補正
する能力である。これによって患者の動きにより他の場
合だと発生してしまうぼけ(smear) が補正される。更
に、別々に貯蔵したデータも簡単に組み合わせられる。
て、画像の捕捉は体リズム(body rhythm) と体動でゲー
トする。好ましくは、構造的画像も同様に同期させる。
例えば、ゲート制御したＣＴ画像は、例えばＳＴＥＴ画
像をゲート制御した場合に通常のＣＴ画像の代わりに構
造的画像としてゲートしたＣＴ画像を使用する。ＳＴＥ
Ｔイメージングをゲート制御することと組み合わせる利
点は、データ捕捉中の患者の体動について画像の位置合
せに基づいて再整列させることによる貯蔵データを補正
する能力である。これによって患者の動きにより他の場
合だと発生してしまうぼけ(smear) が補正される。更
に、別々に貯蔵したデータも簡単に組み合わせられる。
【００２１】別の利点は、ゲート制御したリズムの各相
に基づいて取得したデータに位置変換を適用して、ゲー
ト制御に基づく臓器の動きを補正する能力である。更に
別の利点は、同時に捕捉されたものでなくとも透過画像
を放射画像に位置合わせする能力である。体動に合わせ
てゲート制御した患者の透過画像はこれに対応するゲー
ト制御放射画像に自動的に位置合わせすることができる
が、これは、２枚の画像間の位置のずれの多くが一般に
反復する体動に起因することによる。
に基づいて取得したデータに位置変換を適用して、ゲー
ト制御に基づく臓器の動きを補正する能力である。更に
別の利点は、同時に捕捉されたものでなくとも透過画像
を放射画像に位置合わせする能力である。体動に合わせ
てゲート制御した患者の透過画像はこれに対応するゲー
ト制御放射画像に自動的に位置合わせすることができる
が、これは、２枚の画像間の位置のずれの多くが一般に
反復する体動に起因することによる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明はなんらの特定のＳＴＥＴ
装置の使用を必要とせず、多くの装置で画像処理及び位
置合せにおいて変化及び／又は追加によって本発明を実
施できる。更に、ＳＰＥＣＴ及びＳＰＴＣＴ画像を相互
に位置合わせできるのであれば本発明を非ＳＴＥＴ装置
と組み合わせて使用することもできる。
装置の使用を必要とせず、多くの装置で画像処理及び位
置合せにおいて変化及び／又は追加によって本発明を実
施できる。更に、ＳＰＥＣＴ及びＳＰＴＣＴ画像を相互
に位置合わせできるのであれば本発明を非ＳＴＥＴ装置
と組み合わせて使用することもできる。
【００２３】図１は米国特許第 5,210,421号でのＳＴＥ
Ｔ画像を捕捉するために使用する典型的なＳＴＥＴカメ
ラアセンブリを示す。
Ｔ画像を捕捉するために使用する典型的なＳＴＥＴカメ
ラアセンブリを示す。
【００２４】画像を捕捉する処理は典型的に次のような
ことを含む。 （ａ）患者をベンチに寝かせ、調べようとする部分が検
査領域に入るようにする、（ｂ）患者に放射性薬品を注
射する、（ｃ）１つ又はそれ以上の検出器を使用しＳＰ
ＴＣＴ及びＳＰＥＣＴ画像の対を捕捉する、（ｄ）複数
の画像の対を捕捉するため、検査領域の周囲で検出器を
回転する、（ｅ）複数の画像対を多重スライスＳＴＥＴ
断層撮影画像(muti-slice tomographical STET image)
、３次元ＳＴＥＴ画像、又は別のＳＴＥＴデータ表現
に変換しＳＰＴＣＴ画像を使用してＳＰＥＣＴ画像の減
衰及び拡散アーチファクトを補正することによりＳＴＥ
Ｔ画像を作成する。（ｆ）任意で、担当医がこの画像を
審査した後、患者を休憩及び／又は運動及び／又は再注
射に送る。（ｇ）休憩又は運動時間の後、典型的には画
像捕捉プロセス(image acquisition process) を反復
し、患者を先の検査中とできる限り同じ姿勢に近づける
ようにして前の画像と後の画像の比較を容易にできるよ
うにする。
ことを含む。 （ａ）患者をベンチに寝かせ、調べようとする部分が検
査領域に入るようにする、（ｂ）患者に放射性薬品を注
射する、（ｃ）１つ又はそれ以上の検出器を使用しＳＰ
ＴＣＴ及びＳＰＥＣＴ画像の対を捕捉する、（ｄ）複数
の画像の対を捕捉するため、検査領域の周囲で検出器を
回転する、（ｅ）複数の画像対を多重スライスＳＴＥＴ
断層撮影画像(muti-slice tomographical STET image)
、３次元ＳＴＥＴ画像、又は別のＳＴＥＴデータ表現
に変換しＳＰＴＣＴ画像を使用してＳＰＥＣＴ画像の減
衰及び拡散アーチファクトを補正することによりＳＴＥ
Ｔ画像を作成する。（ｆ）任意で、担当医がこの画像を
審査した後、患者を休憩及び／又は運動及び／又は再注
射に送る。（ｇ）休憩又は運動時間の後、典型的には画
像捕捉プロセス(image acquisition process) を反復
し、患者を先の検査中とできる限り同じ姿勢に近づける
ようにして前の画像と後の画像の比較を容易にできるよ
うにする。
【００２５】多種の検査で好ましいのは、ＳＰＥＣＴ、
ＳＰＴＣＴ、ＳＴＥＴ画像を心搏や呼吸リズム、又はそ
の他の体動とゲート制御により同期させる。このような
ゲート制御画像においてイメージング処理中に捕捉した
データは体動から取り出したゲート制御信号に従って貯
蔵（又はウィンドウ化）する。
ＳＰＴＣＴ、ＳＴＥＴ画像を心搏や呼吸リズム、又はそ
の他の体動とゲート制御により同期させる。このような
ゲート制御画像においてイメージング処理中に捕捉した
データは体動から取り出したゲート制御信号に従って貯
蔵（又はウィンドウ化）する。
【００２６】以下の説明では図１に図示した画像化しよ
うとする患者の体の断面を参照する。図１は心臓の機能
的活性領域(active area) ２を含む心臓１、肋骨８、脊
椎(backbone)３だけを含むように簡略化してある。説明
を簡単にするため、ＳＴＥＴ画像が３次元だが１つのス
ライスだけを図示してある。３次元への本発明の適用と
補正スライスの選択についてはこの後で説明する。
うとする患者の体の断面を参照する。図１は心臓の機能
的活性領域(active area) ２を含む心臓１、肋骨８、脊
椎(backbone)３だけを含むように簡略化してある。説明
を簡単にするため、ＳＴＥＴ画像が３次元だが１つのス
ライスだけを図示してある。３次元への本発明の適用と
補正スライスの選択についてはこの後で説明する。
【００２７】図２（Ｂ）は、心臓検査で捕捉するような
図１に図示した体のスライスのＳＴＥＴ画像６を示す。
このような検査において、放射性薬品の多くは血中、又
は軟組織と特定臓器、例えば心臓や肝臓に集中し、捕捉
したＳＴＥＴ画像６は標的臓器の大部分と患者の体のあ
いまいな輪郭９を示す。図２（Ｃ）は同じ患者の同じ領
域の後に捕捉したＳＴＥＴ画像６’を示す。時間の経過
により放射性薬品が体組織で吸収体謝され、画像６と画
像６’を比較すると分かるようにＳＴＥＴ画像が変化す
る。図２（Ｃ）において機能的活性領域２’は領域２よ
り大きく画像化されている。
図１に図示した体のスライスのＳＴＥＴ画像６を示す。
このような検査において、放射性薬品の多くは血中、又
は軟組織と特定臓器、例えば心臓や肝臓に集中し、捕捉
したＳＴＥＴ画像６は標的臓器の大部分と患者の体のあ
いまいな輪郭９を示す。図２（Ｃ）は同じ患者の同じ領
域の後に捕捉したＳＴＥＴ画像６’を示す。時間の経過
により放射性薬品が体組織で吸収体謝され、画像６と画
像６’を比較すると分かるようにＳＴＥＴ画像が変化す
る。図２（Ｃ）において機能的活性領域２’は領域２よ
り大きく画像化されている。
【００２８】図２（Ｂ）と図２（Ｃ）は図１に図示した
領域のＳＴＥＴ画像６及び６’である。画像６、６’は
夫々機能的活性領域２、２’を示すが、肋骨８などの骨
や心臓１の非活性領域は示さない。図２（Ａ）は構造的
画像であるＳＰＴＣＴ画像７の略図で、標準的Ｘ線ＣＴ
画像と良く似ているが、もっと分解能(resolution)が低
く臓器特定性が低い。ＳＰＴＣＴ画像７は心臓１、肋骨
８、脊椎３も示しているが、心臓の機能的活性領域を特
に区別していない。
領域のＳＴＥＴ画像６及び６’である。画像６、６’は
夫々機能的活性領域２、２’を示すが、肋骨８などの骨
や心臓１の非活性領域は示さない。図２（Ａ）は構造的
画像であるＳＰＴＣＴ画像７の略図で、標準的Ｘ線ＣＴ
画像と良く似ているが、もっと分解能(resolution)が低
く臓器特定性が低い。ＳＰＴＣＴ画像７は心臓１、肋骨
８、脊椎３も示しているが、心臓の機能的活性領域を特
に区別していない。
【００２９】図２（Ｃ）の後に捕捉したＳＴＥＴ画像
６’では、図２（Ｂ）の初期のＳＴＥＴ画像６から大幅
な変化があり、不可能でないにしても画像６の機能領域
(functioning area)と画像６’の機能領域２’の正確な
マッチングを困難にしている。更に、放射性薬品で明ら
かになったように機能している構造領域を正しく識別す
るのは困難である。
６’では、図２（Ｂ）の初期のＳＴＥＴ画像６から大幅
な変化があり、不可能でないにしても画像６の機能領域
(functioning area)と画像６’の機能領域２’の正確な
マッチングを困難にしている。更に、放射性薬品で明ら
かになったように機能している構造領域を正しく識別す
るのは困難である。
【００３０】第２のＳＰＴＣＴ画像は画像６’と同時に
捕捉する。画像６及び６’と一緒に捕捉したＳＰＴＣＴ
画像は、画像間で患者の体の構造がほとんど変化してい
ないため非常に類似しており、画像６、６’の重要な部
分である放射性薬品の連続拡散がＳＰＴＣＴイメージン
グの部分を構成していない。２枚のＳＰＴＣＴ画像の間
の２種類の差は、次の原因により起こる。 （ａ）例えば呼吸に起因する患者の動きによる変化、及
び（ｂ）検査台上での患者の位置の差による変化。
捕捉する。画像６及び６’と一緒に捕捉したＳＰＴＣＴ
画像は、画像間で患者の体の構造がほとんど変化してい
ないため非常に類似しており、画像６、６’の重要な部
分である放射性薬品の連続拡散がＳＰＴＣＴイメージン
グの部分を構成していない。２枚のＳＰＴＣＴ画像の間
の２種類の差は、次の原因により起こる。 （ａ）例えば呼吸に起因する患者の動きによる変化、及
び（ｂ）検査台上での患者の位置の差による変化。
【００３１】放射画像及び透過画像の夫々は同じ既知の
システム位置で捕捉されるので、放射画像とこれに対す
る夫々の透過画像へのマッピングも周知であるから、２
枚の夫々の画像は互いに位置が揃っているものとみなす
ことができる。以下の説明では２枚の夫々の画像の間で
必要なあらゆる位置合せが実施されたものと仮定する。
システム位置で捕捉されるので、放射画像とこれに対す
る夫々の透過画像へのマッピングも周知であるから、２
枚の夫々の画像は互いに位置が揃っているものとみなす
ことができる。以下の説明では２枚の夫々の画像の間で
必要なあらゆる位置合せが実施されたものと仮定する。
【００３２】本発明の好ましい実施例は、関連して位置
合わせしたＳＴＥＴ画像を有するＳＰＴＣＴ構造的画像
の変換のために次のような処理を行ない、構造的画像に
対して位置合せを行なう。 （ａ）２枚の構造的画像で明らかな体内構造をマークす
る、 （ｂ）構造的画像の間の目立つ(prominent;顕著な)構造
を相互に関連付ける、 （ｃ）構造間の相互関係に基づいて２枚の構造的画像の
間の変換(transform)を決定する(determine;確定する,
測定する)、 （ｄ）（ｃ）で見つけ出し(find)た変換(transformatio
n)に従ってＳＰＴＣＴ画像を変換する。
合わせしたＳＴＥＴ画像を有するＳＰＴＣＴ構造的画像
の変換のために次のような処理を行ない、構造的画像に
対して位置合せを行なう。 （ａ）２枚の構造的画像で明らかな体内構造をマークす
る、 （ｂ）構造的画像の間の目立つ(prominent;顕著な)構造
を相互に関連付ける、 （ｃ）構造間の相互関係に基づいて２枚の構造的画像の
間の変換(transform)を決定する(determine;確定する,
測定する)、 （ｄ）（ｃ）で見つけ出し(find)た変換(transformatio
n)に従ってＳＰＴＣＴ画像を変換する。
【００３３】変換(transformation)は位置を揃えようと
する画像に割り当てる(appropriate;当てる,充当する)
複雑な段階(degree;程度,等級)を有しており、また以下
を含む。 （ｉ）画像の単純な位置揃え （ii）画像の一方の拡大縮小(scale) (iii）画像の一方の歪曲(warp)。
する画像に割り当てる(appropriate;当てる,充当する)
複雑な段階(degree;程度,等級)を有しており、また以下
を含む。 （ｉ）画像の単純な位置揃え （ii）画像の一方の拡大縮小(scale) (iii）画像の一方の歪曲(warp)。
【００３４】ＳＰＴＣＴ画像に関連する機能的ＳＴＥＴ
画像はＳＰＴＣＴ画像で使用したのと同じ変換を用いて
変換する。
画像はＳＰＴＣＴ画像で使用したのと同じ変換を用いて
変換する。
【００３５】本発明の好ましい実施例において、２枚の
ＳＴＥＴ画像６、６’の位置合せは前述の方法を用いて
関連する２枚の夫々のＳＰＴＣＴ画像の位置合せにより
実現する。ＳＴＥＴ画像６、６’の位置合せはこのあと
自動的に行なう。
ＳＴＥＴ画像６、６’の位置合せは前述の方法を用いて
関連する２枚の夫々のＳＰＴＣＴ画像の位置合せにより
実現する。ＳＴＥＴ画像６、６’の位置合せはこのあと
自動的に行なう。
【００３６】本発明の更なる好ましい実施例において、
ＳＴＥＴ画像６をＸ線ＣＴ画像、ＭＲＩ画像、又は超音
波画像等の構造的画像に対して位置合わせする。図３
は、ＳＴＥＴ画像６に位置合わせしようとする等のＣＴ
画像７０を示す。位置合せは前述の処理を用いて行なっ
て、ＳＴＥＴ画像６に関連したＳＰＴＣＴ画像７をＣＴ
画像７０に対して位置合せを行なう。ＳＴＥＴ画像６と
ＣＴ画像７０の位置合せはこの後自動的に行ない、２枚
の構造的画像の位置合せに使用したのと同じ変換を使用
する。
ＳＴＥＴ画像６をＸ線ＣＴ画像、ＭＲＩ画像、又は超音
波画像等の構造的画像に対して位置合わせする。図３
は、ＳＴＥＴ画像６に位置合わせしようとする等のＣＴ
画像７０を示す。位置合せは前述の処理を用いて行なっ
て、ＳＴＥＴ画像６に関連したＳＰＴＣＴ画像７をＣＴ
画像７０に対して位置合せを行なう。ＳＴＥＴ画像６と
ＣＴ画像７０の位置合せはこの後自動的に行ない、２枚
の構造的画像の位置合せに使用したのと同じ変換を使用
する。
【００３７】本発明の更に別の好ましい実施例におい
て、ＳＰＥＣＴ画像はＸ線ＣＴ画像等の構造的画像に位
置合わせし、ここでＳＰＴＣＴ画像を用いる代わりに構
造的画像として第２のＳＰＥＣＴ画像を使用する。ＳＰ
ＥＣＴ装置を使用して２枚の画像を同時に捕捉し、充分
な構造を表現している一方の画像を構造的画像として使
用する。２枚の画像はデュアルアイソトープガンマカメ
ラを使用して捕捉し夫々の画像で異なる放射性薬品を使
用する。機能的及び構造的ＳＰＥＣＴ画像は自動的に位
置合わせされるので、構造的ＳＰＥＣＴ画像とＸ線ＣＴ
画像又はその他の構造的画像との位置合せによって機能
的ＳＰＥＣＴ画像とＸ線ＣＴ画像又はその他の構造的画
像が自動的に位置合わせされる。従って、構造的ＳＰＥ
ＣＴ画像と構造的画像の間の位置合せは前述した位置合
せ処理を用いて行なう。機能的ＳＰＥＣＴ画像と構造的
画像の位置合せは自動的に行なわれ、２枚の構造的画像
の位置合せに使用したのと同じ変換を使用する。
て、ＳＰＥＣＴ画像はＸ線ＣＴ画像等の構造的画像に位
置合わせし、ここでＳＰＴＣＴ画像を用いる代わりに構
造的画像として第２のＳＰＥＣＴ画像を使用する。ＳＰ
ＥＣＴ装置を使用して２枚の画像を同時に捕捉し、充分
な構造を表現している一方の画像を構造的画像として使
用する。２枚の画像はデュアルアイソトープガンマカメ
ラを使用して捕捉し夫々の画像で異なる放射性薬品を使
用する。機能的及び構造的ＳＰＥＣＴ画像は自動的に位
置合わせされるので、構造的ＳＰＥＣＴ画像とＸ線ＣＴ
画像又はその他の構造的画像との位置合せによって機能
的ＳＰＥＣＴ画像とＸ線ＣＴ画像又はその他の構造的画
像が自動的に位置合わせされる。従って、構造的ＳＰＥ
ＣＴ画像と構造的画像の間の位置合せは前述した位置合
せ処理を用いて行なう。機能的ＳＰＥＣＴ画像と構造的
画像の位置合せは自動的に行なわれ、２枚の構造的画像
の位置合せに使用したのと同じ変換を使用する。
【００３８】例えば、悪性新生物の肝領域を検出特定す
るには、肝臓について２枚のＳＰＥＣＴ画像と１枚のＣ
Ｔ画像を捕捉する。第１のＳＰＥＣＴ画像はＦＤＧを使
用して捕捉し、悪性腫瘍だけを高輝度表示させ体構造を
ほとんど表示しない。第２のＳＰＥＣＴ画像はＴｃ（テ
クネシウム）９９ｍコロイドを注射するのと同時に捕捉
し、肝臓と腫瘍領域の解剖学的な境界を明示する。肝臓
と周辺組織のＣＴ画像も肝臓と腫瘍領域の解剖学的境界
を明示する。従って、ＣＴ画像（構造的画像）を第２の
ＳＰＥＣＴ画像（構造的ＳＰＥＣＴ画像）に位置合わせ
するには本明細書で説明した位置合せ処理を使用する。
これによって第１のＳＰＥＣＴ画像がＣＴ画像に位置合
わせされ（２枚のＳＰＥＣＴ画像は同時に捕捉してお
り、そのため互いに自動的に位置合わせされているの
で）、悪性領域をＣＴ画像状で特定することができるよ
うになる。
るには、肝臓について２枚のＳＰＥＣＴ画像と１枚のＣ
Ｔ画像を捕捉する。第１のＳＰＥＣＴ画像はＦＤＧを使
用して捕捉し、悪性腫瘍だけを高輝度表示させ体構造を
ほとんど表示しない。第２のＳＰＥＣＴ画像はＴｃ（テ
クネシウム）９９ｍコロイドを注射するのと同時に捕捉
し、肝臓と腫瘍領域の解剖学的な境界を明示する。肝臓
と周辺組織のＣＴ画像も肝臓と腫瘍領域の解剖学的境界
を明示する。従って、ＣＴ画像（構造的画像）を第２の
ＳＰＥＣＴ画像（構造的ＳＰＥＣＴ画像）に位置合わせ
するには本明細書で説明した位置合せ処理を使用する。
これによって第１のＳＰＥＣＴ画像がＣＴ画像に位置合
わせされ（２枚のＳＰＥＣＴ画像は同時に捕捉してお
り、そのため互いに自動的に位置合わせされているの
で）、悪性領域をＣＴ画像状で特定することができるよ
うになる。
【００３９】典型的には３次元画像を捕捉して一連の２
次元スライスとして処理する。３次元画像のスライスを
適切に位置合わせするには、前述したように、患者の長
軸（Ｚ軸）に沿って同じ位置を有するスライスの対を選
択する必要がある。
次元スライスとして処理する。３次元画像のスライスを
適切に位置合わせするには、前述したように、患者の長
軸（Ｚ軸）に沿って同じ位置を有するスライスの対を選
択する必要がある。
【００４０】２枚のＳＴＥＴ画像をマッチングさせる場
合には、２枚のＳＰＴＣＴ画像から対応するスイライス
を選択する必要がある。スライスをマッチングさせる２
種類の好ましい方法は次のようなものがある。 （ｉ）オペレータが画像の理解と人体構造についての知
識に基づいて適当なスライスを選択する、 （ii）両方のＳＰＴＣＴ画像で画像様式が同じであるこ
とから、相関アルゴリズムを用いてもっともよくマッチ
ングするスライス対についてコンピュータで検索するこ
とができる。
合には、２枚のＳＰＴＣＴ画像から対応するスイライス
を選択する必要がある。スライスをマッチングさせる２
種類の好ましい方法は次のようなものがある。 （ｉ）オペレータが画像の理解と人体構造についての知
識に基づいて適当なスライスを選択する、 （ii）両方のＳＰＴＣＴ画像で画像様式が同じであるこ
とから、相関アルゴリズムを用いてもっともよくマッチ
ングするスライス対についてコンピュータで検索するこ
とができる。
【００４１】最もよくマッチングするスライス対が見つ
かれば、前述のように処理を継続する。これ以外にも、
画像処理技術で周知の画像マッチング技法を使用して、
２枚のＳＰＴＣＴ画像をスライス幅より高い精度で軸方
向にマッチングさせることができる。ＳＴＥＴ画像は真
の３次元画像なので、２枚の画像の一方を「再スライス
(re-sliced) 」して一方のＳＴＥＴ画像の画像スライス
がもう一方のＳＴＥＴ画像のスライスと正確に揃うよう
にできる。
かれば、前述のように処理を継続する。これ以外にも、
画像処理技術で周知の画像マッチング技法を使用して、
２枚のＳＰＴＣＴ画像をスライス幅より高い精度で軸方
向にマッチングさせることができる。ＳＴＥＴ画像は真
の３次元画像なので、２枚の画像の一方を「再スライス
(re-sliced) 」して一方のＳＴＥＴ画像の画像スライス
がもう一方のＳＴＥＴ画像のスライスと正確に揃うよう
にできる。
【００４２】ＳＴＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像と位置合わせ
する場合では、正しくマッチングするＣＴ及びＳＰＴＣ
Ｔスライスを見つける好ましい方法は、画像の読影と人
体構造についての知識に基づいて医師がスライスの対を
選択することである。最もマッチングするスライスが見
つかれば、ＳＴＥＴ画像を再スライスしてＳＴＥＴ画像
スライスがＣＴスライスの境界内に収まるようにでき
る。別の方法で取り出した画像では、Ｚ軸の縮尺が異な
る場合がある。スライスの縮尺倍率は別のスライスでの
複数の構造的特徴をマッチングすることに基づいて取り
出すことができる。
する場合では、正しくマッチングするＣＴ及びＳＰＴＣ
Ｔスライスを見つける好ましい方法は、画像の読影と人
体構造についての知識に基づいて医師がスライスの対を
選択することである。最もマッチングするスライスが見
つかれば、ＳＴＥＴ画像を再スライスしてＳＴＥＴ画像
スライスがＣＴスライスの境界内に収まるようにでき
る。別の方法で取り出した画像では、Ｚ軸の縮尺が異な
る場合がある。スライスの縮尺倍率は別のスライスでの
複数の構造的特徴をマッチングすることに基づいて取り
出すことができる。
【００４３】本発明の更なる好ましい実施例では、位置
合せ処理のステップ（ａ）と（ｂ）を全体として２枚の
画像を相関させる１段階ステップに置き換える。更に、
３次元画像を第１にスライス処理してスライスの相関を
行なうことなく全体として関連付けることもできる。
合せ処理のステップ（ａ）と（ｂ）を全体として２枚の
画像を相関させる１段階ステップに置き換える。更に、
３次元画像を第１にスライス処理してスライスの相関を
行なうことなく全体として関連付けることもできる。
【００４４】画像間の明確な人体構造を手動(manual)に
より見つけ出してマッチングさせる又はマーク付けする
のを容易にするためには、コンピュータ画面上に３次元
画像として画像を表示して３次元画像の明確な構造にマ
ークを付け、担当医が画像スライスについて直接作業し
なくても済むようにするのが有用である。
より見つけ出してマッチングさせる又はマーク付けする
のを容易にするためには、コンピュータ画面上に３次元
画像として画像を表示して３次元画像の明確な構造にマ
ークを付け、担当医が画像スライスについて直接作業し
なくても済むようにするのが有用である。
【００４５】２枚の画像の間の変換が公知になれば、多
様な画像処理技法が適用できる。例えば、画像の差分、
２枚又はそれ以上の画像の高速反転、１枚のＳＴＥＴ画
像から活性領域の輪郭を別のＳＴＥＴ画像又はＣＴ画像
に重ね合せ(superposition)し、別々の領域に擬似彩色
する等が含まれる。図４（Ａ）はＳＴＥＴ画像６の活性
領域の輪郭をＳＴＥＴ画像６’に重ね合せることを示し
ている。図４（Ｂ）はＳＴＥＴ画像６の活性領域の輪郭
をＣＴ画像７０に重ね合せることを示している。
様な画像処理技法が適用できる。例えば、画像の差分、
２枚又はそれ以上の画像の高速反転、１枚のＳＴＥＴ画
像から活性領域の輪郭を別のＳＴＥＴ画像又はＣＴ画像
に重ね合せ(superposition)し、別々の領域に擬似彩色
する等が含まれる。図４（Ａ）はＳＴＥＴ画像６の活性
領域の輪郭をＳＴＥＴ画像６’に重ね合せることを示し
ている。図４（Ｂ）はＳＴＥＴ画像６の活性領域の輪郭
をＣＴ画像７０に重ね合せることを示している。
【００４６】更に、本発明では互いに位置合わせする数
枚の画像を前述の方法によって同時処理し観察すること
ができる。例えば、２枚の画像をコンピュータ画面上に
並べて表示し、一方の画像の一部に印をつけておきその
部分から放射される放射線を計算する。他方の画像のマ
ッチング部分から放射される放射線をコンピュータで自
動的に計算表示する。
枚の画像を前述の方法によって同時処理し観察すること
ができる。例えば、２枚の画像をコンピュータ画面上に
並べて表示し、一方の画像の一部に印をつけておきその
部分から放射される放射線を計算する。他方の画像のマ
ッチング部分から放射される放射線をコンピュータで自
動的に計算表示する。
【００４７】一般に、様式間で画像及びスライスのマッ
チングに使用する相関アルゴリズムとこのあとで取り出
した変形は画像位置合せ技術で周知の各種の方法のいず
れかである。以下の画像位置合せの方法は本発明の好ま
しい実施例を実現する上で有用である。
チングに使用する相関アルゴリズムとこのあとで取り出
した変形は画像位置合せ技術で周知の各種の方法のいず
れかである。以下の画像位置合せの方法は本発明の好ま
しい実施例を実現する上で有用である。
【００４８】１．目標物マッチング(Landmark matchin
g) 。対応する解剖学的又は体外的マーカをマッチング
しようとするデータセット内で識別する。最小二乗平均
平方根(root mean square:rms)アライメント変換を計算
して、一組のマーカを別のセットと揃える(algin) 。好
ましくは、マーカはオペレータが識別する。
g) 。対応する解剖学的又は体外的マーカをマッチング
しようとするデータセット内で識別する。最小二乗平均
平方根(root mean square:rms)アライメント変換を計算
して、一組のマーカを別のセットと揃える(algin) 。好
ましくは、マーカはオペレータが識別する。
【００４９】２．表面マッチング(Surface matching)。
二つの表面の間で最小二乗平均平方根距離が得られる変
換を見つけ出して二組のデータセットの表面表現(repre
sentation)を相関させる。この方法は、ペリツァリ(Pel
izzari,C.A.)らによる「脳のＣＴ、ＰＥＴ、及び／又は
ＭＲ画像の正確な３次元位置合せ(Accurate Three-Dime
nsional Registration of CT, PET and/or MR Images o
f the Brain)」、コンピュータ断層撮影ジャーナル(Jou
rnal of Computer Assisted Tomography) １９８９年、
第１３巻に説明されている。
二つの表面の間で最小二乗平均平方根距離が得られる変
換を見つけ出して二組のデータセットの表面表現(repre
sentation)を相関させる。この方法は、ペリツァリ(Pel
izzari,C.A.)らによる「脳のＣＴ、ＰＥＴ、及び／又は
ＭＲ画像の正確な３次元位置合せ(Accurate Three-Dime
nsional Registration of CT, PET and/or MR Images o
f the Brain)」、コンピュータ断層撮影ジャーナル(Jou
rnal of Computer Assisted Tomography) １９８９年、
第１３巻に説明されている。
【００５０】３．容量マッチング(Volume matching) 。
セット間に最大交差相関値(cross correlation value)
が得られる変換を見つけ出して二組のデータセットを相
関する。この方法はウッド(Woods,R.P.)らによる「ＭＲ
Ｉ−ＰＥＴ位置合せの自動アルゴリズム(MRI-PET Regis
tration with Automated Algorithm) 」、コンピュータ
断層撮影ジャーナル、１９９３年第１７巻に説明されて
いる。
セット間に最大交差相関値(cross correlation value)
が得られる変換を見つけ出して二組のデータセットを相
関する。この方法はウッド(Woods,R.P.)らによる「ＭＲ
Ｉ−ＰＥＴ位置合せの自動アルゴリズム(MRI-PET Regis
tration with Automated Algorithm) 」、コンピュータ
断層撮影ジャーナル、１９９３年第１７巻に説明されて
いる。
【００５１】４．空間パラメータマッチング(Spatial p
arameters matching) 。データセットのモーメント等の
空間パラメータをマッチングすることで二組のデータセ
ットを相関する。モーメントはこれらの最小値が得られ
るような主軸を見つけることでマッチングできる。この
方法についてはアルパート(Alpert,N.M.) らによる「主
軸変換−画像位置合せのための方法(The principle Axe
s Transformation -aMethod for Image Registratio
n)」、核医学ジャーナル(Journal of Nuclear Medicin
e) １９９０年第３１巻に説明されている。
arameters matching) 。データセットのモーメント等の
空間パラメータをマッチングすることで二組のデータセ
ットを相関する。モーメントはこれらの最小値が得られ
るような主軸を見つけることでマッチングできる。この
方法についてはアルパート(Alpert,N.M.) らによる「主
軸変換−画像位置合せのための方法(The principle Axe
s Transformation -aMethod for Image Registratio
n)」、核医学ジャーナル(Journal of Nuclear Medicin
e) １９９０年第３１巻に説明されている。
【００５２】５．不変な測地線と点間のマッチング(Inv
ariant geodesic lines and pointsmatching)。表面の
ディスクリート表現の微分分析を用いて局部的な表面曲
率の極大及び／又は極小を得ることでデータセットを分
析する。二組のデータセットから対応する線と点の最も
良いマッチングが得られる全体的アフィン(affine)変換
が見つかる。この方法は、ジャン・フィリップ・ティリ
オンによる「外部メッシュと３Ｄ表面の解析」、国立情
報科学工学研究センター（ＩＮＲＩＡ）研究報告第１９
０１号、１９９３年５月、及び「３Ｄ画像位置合せでの
形状不変性に基づいた新しい特徴点」、ＩＮＲＩＡ研究
報告第２１４９号に説明されている。
ariant geodesic lines and pointsmatching)。表面の
ディスクリート表現の微分分析を用いて局部的な表面曲
率の極大及び／又は極小を得ることでデータセットを分
析する。二組のデータセットから対応する線と点の最も
良いマッチングが得られる全体的アフィン(affine)変換
が見つかる。この方法は、ジャン・フィリップ・ティリ
オンによる「外部メッシュと３Ｄ表面の解析」、国立情
報科学工学研究センター（ＩＮＲＩＡ）研究報告第１９
０１号、１９９３年５月、及び「３Ｄ画像位置合せでの
形状不変性に基づいた新しい特徴点」、ＩＮＲＩＡ研究
報告第２１４９号に説明されている。
【００５３】本発明の更なる好ましい実施例において、
ＳＴＥＴ画像と位置合わせする構造的画像に基準マーク
を第１に追加しておき、これらのマークをＳＴＥＴ画像
に変換することで基準マークを追加することができる。
更に、変換が周知になればこれらのマークをテンプレー
ト(template)から追加できる。図５は基準マークをつけ
たＳＴＥＴ画像を示す。
ＳＴＥＴ画像と位置合わせする構造的画像に基準マーク
を第１に追加しておき、これらのマークをＳＴＥＴ画像
に変換することで基準マークを追加することができる。
更に、変換が周知になればこれらのマークをテンプレー
ト(template)から追加できる。図５は基準マークをつけ
たＳＴＥＴ画像を示す。
【００５４】本発明の更なる好ましい実施例において、
画像の捕捉を体リズム及び体動に合わせてゲート制御す
る。好ましくは、構造的画像も同じ方法で同期させる。
例えば、ＳＴＥＴ画像をゲート制御する場合ゲート制御
ＣＴ画像を通常のＣＴ画像の代わりに使用する。ゲート
制御とＳＴＥＴイメージングを組み合わせる利点は画像
の位置合せに基づく再配列によるデータ捕捉中の患者の
体動について貯蔵データを補正する能力である。これは
患者の体動で発生する何らかのぼけを補正し長い捕捉時
間の使用が可能になる。更に、独立した貯蔵からのデー
タを一層容易に組み合わせることができる。
画像の捕捉を体リズム及び体動に合わせてゲート制御す
る。好ましくは、構造的画像も同じ方法で同期させる。
例えば、ＳＴＥＴ画像をゲート制御する場合ゲート制御
ＣＴ画像を通常のＣＴ画像の代わりに使用する。ゲート
制御とＳＴＥＴイメージングを組み合わせる利点は画像
の位置合せに基づく再配列によるデータ捕捉中の患者の
体動について貯蔵データを補正する能力である。これは
患者の体動で発生する何らかのぼけを補正し長い捕捉時
間の使用が可能になる。更に、独立した貯蔵からのデー
タを一層容易に組み合わせることができる。
【００５５】別の利点はゲート制御した周期に起因する
臓器の動きを、ゲート制御周期の相に基づいて捕捉した
データに形状変換を適用することで補正する能力であ
る。更に別の利点は同時に捕捉したものでない場合にも
透過画像を放射画像に位置合わせできる能力である。体
リズムにゲート制御した患者の透過画像はこれに対応す
るゲート制御放射画像に自動的に位置合わせできるが、
これは２枚の画像間の位置のずれの多くが一般に反復性
の体リズムに起因しているためである。
臓器の動きを、ゲート制御周期の相に基づいて捕捉した
データに形状変換を適用することで補正する能力であ
る。更に別の利点は同時に捕捉したものでない場合にも
透過画像を放射画像に位置合わせできる能力である。体
リズムにゲート制御した患者の透過画像はこれに対応す
るゲート制御放射画像に自動的に位置合わせできるが、
これは２枚の画像間の位置のずれの多くが一般に反復性
の体リズムに起因しているためである。
【００５６】図６は略ブロック図の態様で心機能又は肺
機能ゲート処理のどちらか又は両方を実現するように装
備したＳＴＥＴシステム２１を示す。システム２１は一
般に放射線を検出するための検出器２２を含む。放射線
は患者２３から、又は放射線源２４から発し、典型的に
はラジオアイソトープ材料を含む線源２４がラジオアイ
ソトープの場合、検出器２２はアンガー型(Anger type)
カメラが好ましい。
機能ゲート処理のどちらか又は両方を実現するように装
備したＳＴＥＴシステム２１を示す。システム２１は一
般に放射線を検出するための検出器２２を含む。放射線
は患者２３から、又は放射線源２４から発し、典型的に
はラジオアイソトープ材料を含む線源２４がラジオアイ
ソトープの場合、検出器２２はアンガー型(Anger type)
カメラが好ましい。
【００５７】検出器２２の出力は信号プロセッサ２６で
処理する。プロセッサ２６は検出器２２に入射する光子
の位置とエネルギーを決定する。
処理する。プロセッサ２６は検出器２２に入射する光子
の位置とエネルギーを決定する。
【００５８】信号プロセッサ２６の出力は画像プロセッ
サ２７が更に処理し、メモリ２８を使用して画像データ
を提供する。処理画像はディスプレイ２９に表示する。
サ２７が更に処理し、メモリ２８を使用して画像データ
を提供する。処理画像はディスプレイ２９に表示する。
【００５９】ゲート制御をシステム２１に提供する。更
に詳しくは、呼吸ゲート制御で患者２３の胸郭位置を検
出する位置センサー３１をＳＴＥＴ処理中に使用する。
検出した移動量を演算して移動検出器３２を用いてウィ
ンドウ又は貯蔵(bin) を提供する。位置ゲート信号ユニ
ット３３は検出器３２で判定した胸郭位置に基づいて信
号プロセッサ２６へゲート制御信号を提供する。心臓ゲ
ート制御システムはセンサー３６を用いて心拍を検出す
る。Ｒ波を波形検出器３７で検出する。心臓ゲート制御
信号はＲ波の検出器３７による検出に応じて波形ゲート
信号ユニット３８により信号プロセッサ２６へ提供され
る。米国特許第 4,617,938号ではゲート制御システムを
開示しており、本明細書でその開示を参照に含めてあ
る。
に詳しくは、呼吸ゲート制御で患者２３の胸郭位置を検
出する位置センサー３１をＳＴＥＴ処理中に使用する。
検出した移動量を演算して移動検出器３２を用いてウィ
ンドウ又は貯蔵(bin) を提供する。位置ゲート信号ユニ
ット３３は検出器３２で判定した胸郭位置に基づいて信
号プロセッサ２６へゲート制御信号を提供する。心臓ゲ
ート制御システムはセンサー３６を用いて心拍を検出す
る。Ｒ波を波形検出器３７で検出する。心臓ゲート制御
信号はＲ波の検出器３７による検出に応じて波形ゲート
信号ユニット３８により信号プロセッサ２６へ提供され
る。米国特許第 4,617,938号ではゲート制御システムを
開示しており、本明細書でその開示を参照に含めてあ
る。
【００６０】ＳＴＥＴシステム２１は適切な制御及びタ
イミング信号を供給する制御器４１の制御下にあるよう
に図示してある。
イミング信号を供給する制御器４１の制御下にあるよう
に図示してある。
【００６１】本発明は核医学イメージングの状況で説明
したが、本発明は、（本明細書で説明したような）機能
的画像が必要な部分で位置合わせしようとする構造的画
像を有するならば、他の種類のイメージングシステムに
も適用可能である。更に、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、超音波、
及びＳＰＥＣＴ以外の方法による構造的画像を本発明に
より核医学画像に位置合わせすることもできる。
したが、本発明は、（本明細書で説明したような）機能
的画像が必要な部分で位置合わせしようとする構造的画
像を有するならば、他の種類のイメージングシステムに
も適用可能である。更に、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、超音波、
及びＳＰＥＣＴ以外の方法による構造的画像を本発明に
より核医学画像に位置合わせすることもできる。
【００６２】本発明が本明細書で特に図示説明したもの
に制限されないことが当業者には理解されよう。本発明
の範囲は添付の請求の範囲によってのみ定義されるもの
である。
に制限されないことが当業者には理解されよう。本発明
の範囲は添付の請求の範囲によってのみ定義されるもの
である。
【図１】 胸部における人体のスライスの部分的な簡略
図で心臓、肋骨、機能する心組織の一部を示す。
図で心臓、肋骨、機能する心組織の一部を示す。
【図２】 （Ａ）は図１の人体スライスのＳＰＴＣＴ走
査の簡略化した図、（Ｂ）は図１に示す人体スライスの
ＳＴＥＴ画像の簡略化した図、（Ｃ）は（Ｂ）とは異な
る時間に捕捉した図１に示す人体スライスのＳＴＥＴ画
像の簡略化した図である。
査の簡略化した図、（Ｂ）は図１に示す人体スライスの
ＳＴＥＴ画像の簡略化した図、（Ｃ）は（Ｂ）とは異な
る時間に捕捉した図１に示す人体スライスのＳＴＥＴ画
像の簡略化した図である。
【図３】 図１に示す人体スライスのＸ線ＣＴ画像の簡
略化した図である。
略化した図である。
【図４】 （Ａ）は図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）からＳＴ
ＥＴ画像を位置合わせして重ねることによって作成され
る簡略化した相関ＳＴＥＴ画像、（Ｂ）は図２（Ｂ）の
機能的ＳＴＥＴ画像と図３の構造的画像から作成した重
ね合わせ画像を示す。
ＥＴ画像を位置合わせして重ねることによって作成され
る簡略化した相関ＳＴＥＴ画像、（Ｂ）は図２（Ｂ）の
機能的ＳＴＥＴ画像と図３の構造的画像から作成した重
ね合わせ画像を示す。
【図５】 Ｘ線ＣＴスキャン等の構造的画像との相関を
補助するための基準マークつき簡略化したＳＴＥＴ画像
である。
補助するための基準マークつき簡略化したＳＴＥＴ画像
である。
【図６】 心肺ゲート制御のための装置を含むＳＴＥＴ
システムの簡略化したブロック回路図である。
システムの簡略化したブロック回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジデオン ベルラド イスラエル国 ハイファ、 ビラム 11 ／52 (72)発明者 ショウラミット コーエン−シュヴァル ツ イスラエル国 アトリット 30300、 ピーオービー 183 (56)参考文献 特開 平４−105641（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12942（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332538（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−200246（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−213516（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01T 1/161
Claims (46)
- 【請求項１】 複数の機能的画像を位置合わせするため
の方法であって、 複数の機能的画像を提供する段階と、 前記複数の機能的画像の夫々に対して既知の位置的関係
を有する複数の構造的画像を夫々提供し、前記既知の位
置的関係が同一の装置において捕捉されている前記両画
像から取り出される段階と、一対の構造的画像を位置合わせするために、一対の 構造
的画像の間に第１のマッピング変換を見つけ出す段階
と、 前記一対の構造的画像間の第１マッピング変換と、前記
構造的画像及び機能的画像間の既知の位置的関係とに基
づいて、２枚の機能的画像間の第２のマッピング変換を
決定することにより、一対の構造的画像の夫々に対し既
知の位置的関係を有する複数の機能的画像のうち２枚を
夫々位置合わせする段階と、 を含むことを特徴とする核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２】 前記複数の機能的画像がひとりの患者か
ら逐次的に撮影されることと、前記複数の構造的画像が
同一の時間間隔の間に前記患者から逐次的に撮影される
ことと、前記複数の機能的画像が前記複数の構造的画像
より大きい請求項１記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３】 前記第２のマッピング変換を前記複数の
機能的画像のいくつかに適用することにより前記複数の
機能的画像における動きの歪みを補正する段階を更に含
む請求項２記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４】 構造的診断画像に機能的画像を位置合わ
せするための方法であって、 機能的画像として機能的診断画像を提供する段階と、 第１の構造的画像として構造的診断画像を提供する段階
と、 前記機能的診断画像に対して既知の位置的関係を有する
第２の構造的画像を提供する段階と、 前記２枚の構造的画像の間で第１のマッピング変換を見
つける段階と、 前記機能的診断画像と前記第１の構造的画像の間で、前
記第１のマッピング変換と前記既知の位置的関係に基づ
いて、第２のマッピング変換を決定する段階と、 を含むことを特徴とする核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項５】 前記機能的画像がＳＴＥＴ画像である請
求項４記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項６】 前記第２の構造的画像がＳＰＴＣＴ画像
である請求項５記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項７】 前記ＳＴＥＴ画像が患者に由来すること
と、前記ＳＴＥＴ画像が前記患者の体リズムの少くとも
１つに対してゲート制御される請求項６記載の核医学画
像の位置合せ方法。 - 【請求項８】 第２の機能的画像を提供する段階を更に
含み、前記第２の機能的画像が前記第１の構造的画像に
対して既知の位置的変換を有することと、前記機能的画
像が貯蔵される請求項６記載の核医学画像の位置合せ方
法。 - 【請求項９】 前記体リズムが心搏である請求項７記載
の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１０】 前記体リズムが呼吸リズムである請求
項７記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１１】 前記ゲート制御が貯蔵する段階を含む
請求項７記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１２】 前記ゲート制御がウィンドウ化を含む
請求項７に記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１３】 第２の機能的画像を提供する段階を更
に含み、前記第２の機能的画像が前記第１の構造的画像
に対して既知の位置的変換を有することと、前記機能的
画像が前記周期の別の相で撮影される請求項７記載の核
医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１４】 前記第１の機能的画像及び第２の機能
的画像を第３の機能的画像に組み合わせる段階を更に含
む請求項１３記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１５】 前記第２の構造的画像がＳＰＥＣＴ画
像である請求項５記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１６】 前記第１の構造的画像がＸ線ＣＴ画像
である請求項６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１７】 前記第１の構造的画像がＭＲＩ画像で
ある請求項６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１８】 前記第１の構造的画像が超音波画像で
ある請求項６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項１９】 前記構造的画像間の前記変換が歪曲変
換を含む請求項６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２０】 前記既知の位置的関係が歪曲変換を含
む請求項１９記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２１】 前記機能的及び構造的画像が２次元ス
ライスのセットとして提供され、セット間のスライスの
マッチングにより対応するスライスを見つけ出す段階を
更に含む請求項６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２２】 前記対応するスライスを見つけ出す段
階がスライスを手動によりマッチングすることを含む請
求項２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２３】 前記対応するスライスを見つけ出す段
階がスライスを相関させることを含む請求項２０記載の
核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２４】 前記第１の機能的画像について新しい
スライスのセットを決定して前記機能的画像と前記構造
的画像のスライス間の対応を改善する段階を更に含む請
求項２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２５】 前記第１のマッピング変換を見つけ出
す段階が前記２枚の構造的画像を相関させる段階を含む
請求項２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２６】 前記第１のマッピング変換を見つけ出
す段階が、 前記画像において明確な構造的詳細を見つけ出す段階
と、 画像間の前記詳細をマッチングする段階とを含む請求項
２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２７】 マッチングが手動的に行なわれる請求
項２６記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項２８】 マッチングが相関により行なわれる請
求項２６記載の核医学 画像の位置合せ方法。 - 【請求項２９】 １つの位置合わせした画像からの強調
した特徴を第２の位置合わせした画像に表示する段階を
含む請求項２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３０】 ２枚の位置合わせした画像の間の差分
を表示する段階を更に含む請求項２０記載の核医学画像
の位置合せ方法。 - 【請求項３１】 一連の画像を順次表示する段階を含む
請求項２０記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３２】 重ね合わせた位置合せ画像を表示する
段階を含む請求項２０記載の核医学画像の位置合せ方
法。 - 【請求項３３】 前記画像の少くとも１つを３次元画像
として表示する段階を更に含む請求項２０記載の核医学
画像の位置合せ方法。 - 【請求項３４】 透過画像及び放射画像を登録すること
によって吸収補正画像を捕捉する請求項４記載の方法で
あって、構造的画像として ゲート制御による透過画像を捕捉する
段階と、機能的画像として ゲート制御による放射画像を捕捉し、
透過画像及び放射画像が、同じ同じ周期及び前記周期の
同じ相でゲート制御される段階と、 前記登録した透過画像による前記放射画像を補正するこ
とによって、吸収補正画像を作成する段階と、 を含む核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３５】 前記透過画像がＳＰＴＣＴ画像である
請求項３４記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３６】 前記放射画像がＳＰＥＣＴ画像である
請求項３５に記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３７】 機能的画像に構造的画像を登録するこ
とによってゲート制御された吸収画像補正を捕捉する請
求項４記載の方法であって、構造的画像として透過画像を捕捉する段階と、 機能的画像として放射 画像を同時に捕捉する段階と、 前記放射画像又は前記透過画像に影響を与えるような体
リズムを測定する段階と、 前記登録した透過画像による前記放射画像を補正して、
前記生体リズムの測定値を追加することによりゲート制
御された吸収画像補正を作成する段階と、 を含む核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３８】 前記透過画像がＳＰＴＣＴ画像である
請求項３７記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項３９】 前記放射画像がＳＰＥＣＴ画像である
請求項３８記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４０】 前記測定した体リズムに応じて前記捕
捉した画像に形状変換を適用する段階を更に含む請求項
３９記載の核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４１】 複数の貯蔵した機能的画像のぼけを引
き起こす動作を補正するための方法であって、 複数の連続した機能的画像を捕捉するために必要な第１
の期間の間に、一組の機能的画像に対する貯蔵したデー
タを捕捉する段階と、 前記第１の期間の間で捕捉された前記貯蔵したデータの
夫々に対して既知の位置的関係を有する複数の構造的画
像を夫々捕捉する段階と、前記 構造的画像の少なくとも一対の間に、第１のマッピ
ング変換を見つけ出す段階と、前記少なくとも一対の機能的画像の前記一組の前記貯蔵
したデータとの間に、 前記第１のマッピング変換と前記
既知の位置的関係に基づいて、第２のマッピング変換を
適用する段階と、前記第２のマッピング変換された 前記貯蔵したデータか
ら前記機能的画像を再構成する段階を含む、 ことを特徴とする核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４２】 前記複数の連続した機能的画像が、前
記複数の構造的画像より大きい請求項４１記載の核医学
画像の位置合せ方法。 - 【請求項４３】 前記構造的画像が前記貯蔵データとし
て前記同じ時間間隔で捕捉される請求項４２記載の核医
学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４４】 機能的画像に基準マーキングを追加す
るための方法であって、 機能的画像を提供する段階と、 前記機能的画像に対して既知の位置的関係を有する構造
的画像を提供する段階と、 前記構造的画像について基準位置を決定する段階と、 前記既知の位置的関係を用いて前記基準位置に関連した
点において前記機能的画像にマーキングする段階と、 を含むことを特徴とする核医学画像の位置合せ方法。 - 【請求項４５】 前記マーキングがテンプレートから提
供した基準マークで行なう請求項４４記載の核医学画像
の位置合せ方法。 - 【請求項４６】 前記機能的画像に対して位置合わせし
てある基準マーキングを用いて別の画像とマッチングす
る段階を含む請求項４４記載の核医学画像の位置合せ方
法。
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