JP4740558B2

JP4740558B2 - 対象物の異常を分析するシステム及び方法

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Publication number: JP4740558B2
Application number: JP2004194080A
Authority: JP
Inventors: サラ・ローズ・ヘルテル; スタンレー・エイチ・フォックス; アレクサンダー・ガニン; チャールズ・ウィリアム・スターンズ
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2011-08-03
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Description

本発明は、イメージングシステムに関し、より詳細には、対象物の異常を分析するシステム及び方法に関する。

本システム及び方法は、限定ではないが、例えば陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のような異なる診断装置を用いて走査することができるマルチモードの医用診断イメージングシステムを指向するものである。用語「マルチモード」は、異なるモード、例えば、フルオロスコピーモード及びトモシンセシスモードで走査を実行するシステムを意味する。用語「マルチモードの」とは、異なる診断装置、例えばＣＴ及びＰＥＴで走査を実行するシステムを意味する。対象物の異常を分析するシステム及び方法の利点は、限定ではないが、例えばＰＥＴ−ＣＴイメージングシステムのような全てのマルチモードのイメージングシステムにもたらされることが意図されている。
ＬｅｅＪＲ、ＭａｄｓｅｎＭＴ、ＢｕｓｈｎｅｌＤ、ＭｅｎｄａＹによる「Ａｔｈｒｅｓｈｏｌｄｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｕｐｔａｋｅｖａｌｕｅｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ」、ＮｕｃｌＭｅｄＣｏｍｍｕｎ．，２１（７）：ｐｐ.６８５〜６９０、２０００年７月

ＣＴ走査中に結節が発見されると、患者は、何カ月も後に再度訪れて別のＣＴ走査を取得し、結節倍増時間に基づいて悪性度の判定を受ける必要があることが多い。ＰＥＴ走査は、結節の領域内の代謝活性が増加することにより、診断上有用とすることができる。しかしながら、ＣＴ画像と比較するとＰＥＴ画像の解像度が比較的低いこと、及びＰＥＴ走査中の呼吸運動又は患者の運動に起因して、ＰＥＴ走査においては、結節活性がぼける可能性がある。その結果、結節活性を定量化してＰＥＴを比較することが困難である可能性がある。これは、結節の診断結果を不確定とする恐れがある。

１つの実施形態において、対象物の少なくとも１つの異常を分析する方法が記述される。該方法は、第１の診断装置を用いて異常を含む第１の画像を取得する段階と、第２の診断装置を用いて異常を含む第２の画像を取得する段階と、第１の画像内にある第１の関心領域を選択する段階と、第１の画像内の第１の関心領域に基づいて異常の解剖学的大きさを求める段階と、第２の画像内の第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求める段階とを含む。

別の態様において、プログラムが符号化されたコンピュータ可読媒体が記述される。該プログラムは、対象物のＣＴ走査を実行することにより異常を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を取得し、対象物のＰＥＴ走査を実行することにより異常を含む陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）画像を取得し、ＣＴ画像内にある第１の関心領域を選択し、ＣＴ画像内の第１の関心領域に基づいて異常の解剖学的大きさを求め、ＰＥＴ画像上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求めるようにコンピュータに命令する構成となっている。

更に別の態様において、コンピュータが記述される。該コンピュータは、対象物のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査を実行することにより異常を含むＣＴ画像を取得し、対象物の陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ走査）を実行することにより異常を含むＰＥＴ画像を取得し、ＣＴ画像内にある第１の関心領域を選択し、ＣＴ画像内の第１の関心領域に基づいて異常の解剖学的大きさを求め、ＰＥＴ画像上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求めるようにプログラミングされている。

更に別の態様において、対象物の少なくとも１つの異常を分析するイメージングシステムが記述される。該イメージングシステムは、放射線源と、放射線検出器と、放射線源及び放射線検出器に作動可能に結合された制御装置とを含む。該制御装置は、対象物のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査を実行することにより異常を含む第１の画像を取得し、対象物の陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ走査）を実行することにより異常を含む第２の画像を取得し、第１の画像内にある第１の関心領域を選択し、ＣＴ画像内の第１の関心領域に基づいて異常の解剖学的大きさを求め、第２の画像上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求めるように構成されている。

別の態様において、対象物の少なくとも１つの異常を分析するイメージングシステムが記述される。該イメージングシステムは、放射線源と、放射線検出器と、放射線源及び放射線検出器に作動可能に結合された制御装置とを含む。該制御装置は、対象物のＣＴ走査を実行することにより異常を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を取得し、対象物のＰＥＴ走査を実行することにより異常を含む陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）画像を取得し、ＣＴ画像内にある第１の関心領域を選択し、ＣＴ画像内の第１の関心領域に基づいて異常の解剖学的大きさを求め、ＰＥＴ画像上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求めるように構成されている。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のイメージングシステム構成においては、Ｘ線源が扇状のビームを投射し、該ビームは、一般的に「イメージング平面」と呼ばれるデカルト座標系のＸ−Ｙ平面内に広がるようにコリメートされる。Ｘ線は、患者などの撮像対象の対象物を透過する。対象物により減弱された後、ビームは、放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受信される減弱された放射線ビームの強度は、対象物によるＸ線ビームの減弱によって決まる。アレイの各検出器素子は、検出器の位置におけるビーム強度の測定値である別個の電気信号を生成する。全ての検出器からの強度測定値が別個に収集され、伝送プロフィールが生成される。

第三世代ＣＴシステムにおいては、Ｘ線源及び検出器アレイがガントリと共にイメージング平面内で撮像対象の対象物の周りを回転し、これによりＸ線ビームが対象物を横断する角度が常に変化する。あるガントリ角度における検出器アレイからのＸ線減弱測定値のグループ、すなわち投影データは、「ビュー」と呼ばれる。対象物の「走査」は、Ｘ線源及び検出器の１回転の間に異なるガントリ角度、すなわちビュー角度において作成されたビューのセットを含む。

軸方向走査においては、投影データが処理されて、対象物を通して取り込まれた二次元スライスに対応する画像が構成される。投影データのセットから画像を再構成する１つの方法は、当該技術分野ではフィルタ処理されるバックプロジェクション技術と呼ばれる。この方法は、走査による減弱測定値を「ＣＴ値」又は「ハウンスフィールド単位」と呼ばれる整数値に変換するものであり、これは、陰極線管ディスプレイ上の対応する画素の輝度を制御するのに用いられる。陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）スキャナは、マップ又は対象物による減弱を生成することができるという点でＣＴにおいて見られるものと同様の工程を組み込んでいる。この減弱測定を実行する方法は、陽電子放出放射性核種を収容する回転ロッド源の使用を含む。該ロッドは、ＰＥＴ検出器リングの直径の内側ではなく、患者ボアの外側を回転する。ロッド内で発生する消滅事象により１つのフォトンを近側の検出器に送り込むことができ、一方で、フォトン対がＣＴのＸ線と同様の方法で関心のある対象物を横断する。この方法により検出されたデータは、結果として得られるデータの統計的品質を除き、本質的にＣＴ法により検出された情報と同一の情報を含む。回転ロッドの場合、統計的品質が最も一般的なＣＴ走査に数桁劣るものである。ＰＥＴ用途において、この方法で収集されたデータは、５１１ｋｅＶのフォトンにより対象物内に見られる減弱を補正するのに用いられ、これは、ＰＥＴデータに対して行われる最も大幅な補正である場合が多い。

全体の走査時間を短縮するため、「ヘリカル」走査を実行することができる。「ヘリカル」走査を実行するために、所定の数のスライスに対するデータを収集する間に、患者が移動する。このようなシステムは、１回のファンビーム・ヘリカル走査により１つのらせんが生成される。ファンビームが精密に描くらせんにより投影データが得られ、該データから各所定スライス内の画像を再構成することができる。

ヘリカル・走査における再構成アルゴリズムは通常、ビュー角度と検出器チャネル指数の関数として収集されたデータを重み付けするヘリカル加重アルゴリズムを用いる。具体的には、フィルタ処理されるバックプロジェクション法に先立って、データは、ガントリ角度と検出器角度との両方の関数であるヘリカル加重因子に基づいて重み付けされる。次いで、重み付けされたデータに処理を施してＣＴ値が生成され、対象物を通して取り込まれた二次元スライスに対応する画像が構成される。

少なくとも幾つかのＣＴシステムは、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）をも実行するように構成されており、ＰＥＴ−ＣＴシステムと呼ばれる。陽電子は、サイクロトロン又は他の装置を用いて調製された放射性核種により放出される正電荷を持つ電子（反電子）である。診断用イメージングに最もよく用いられる放射性核種は、フッ素−１８（^１８Ｆ）、炭素−１１（^１１Ｃ）、窒素−１３（^１３Ｎ）、及び酸素−１５（^１５Ｏ）である。放射性核種は、グルコース又は二酸化炭素のような物質内に組み込まれて、「放射性医薬品」と呼ばれる放射性トレーサとして用いられる。放射性医薬品の１つの一般的な使用例は、医用イメージングの分野である。

放射性医薬品をイメージングに用いるために、放射性医薬品を患者内に注射し、撮像対象の臓器、血管などの中に蓄積させる。特定の放射性医薬品は特定の臓器内に凝集すること、或いは血管の場合には、特定の放射性医薬品は血管壁によって吸収されないことが知られている。凝集過程は、グルコース代謝、脂肪酸代謝及びタンパク質合成のようなプロセスを伴う場合が多い。以下、本説明の簡略化のために、血管を含む撮像対象の臓器を一般に「関心臓器」と呼び、関心臓器を想定して本発明を説明することにする。

放射性医薬品が関心臓器内に凝集した後、放射性核種は崩壊しながら、陽電子を放出する。陽電子が極めて短い距離を移動した後に、これらは電子と衝突し、陽電子が電子に衝突すると陽電子は消滅して２つのフォトン又はガンマ線に変換される。この消滅事象は、医用イメージング、特にＰＥＴを用いる医用イメージングに関連する２つの特性により特徴付けられる。第１に、陽電子が消滅すると、各ガンマ線は約５１１ｋｅＶのエネルギを有する。第２に、２つのガンマ線はほぼ反対の方向に配向される。

ＰＥＴイメージングにおいては、全体的な消滅の位置を三次元で識別することができる場合には、関心臓器内の放射性医薬品凝集の三次元画像を再構成して観察することができる。消滅位置を検出するためには、ＰＥＴカメラが用いられる。例示的なＰＥＴカメラは、複数の検出器と、とりわけ同時検出回路を含むプロセッサとを含む。

同時回路は、基本的にイメージング領域の対向する側にある検出器に対応する同時パルス対を基本的に識別する。従って、同時パルス対は、関連する検出器対間の直線上で消滅が生じたことを示す。数分間の収集期間にわたって何百万もの消滅が記録され、各消滅が、固有の検出器対と関連付けられる。収集期間後、記録された消滅データを用いて、幾つかの異なる周知の画像再構成法のいずれかによって関心臓器の三次元画像を再構成することができる。

単数形でかつ単語「１つの」と共に記載する要素又はステップは、明白に記載されない限り、複数の要素又はステップを除外しないものと理解すべきである。更に、本発明の「１つの実施形態」の参照は、同様に列挙した特徴を組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。

また、本明細書において使用する語句「画像を再構成する」は、画像を表すデータは生成されるが可視画像は生成されないような本発明の実施形態を除外することを意図するものではない。従って、本明細書において使用する用語「画像」は、広く、可視画像と可視画像を表すデータとの両方を意味する。しかしながら、多くの実施形態では、少なくとも１つの可視画像を生成する（もしくは生成するように構成されている）。

図１及び図２を参照すると、「第三世代」ＣＴイメージングシステムを代表するガントリ１２を含むマルチスライス走査型イメージングシステム、例えばＣＴイメージングシステム１０が示されている。ガントリ１２は、ガントリ１２の対向する側にある検出器アレイ１８に向けてＸ線のビーム１６を投射するＸ線源１４を有する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器列（図示せず）により形成されており、内科患者２２のような対象物を透過する投射Ｘ線を共に感知する。各検出器素子２０は、入射Ｘ線ビームの強度を表す電気信号を生成し、これによりＸ線ビームが対象物又は患者２２を通過する際のビームの減弱の推定が可能となる。Ｘ線投影データを収集するための走査の間、ガントリ１２及び該ガントリ上に装着された構成要素が、回転中心２４の周りを回転する。

図２には、検出器素子２０の１つの検出器列のみを示す。しかしながら、マルチスライス検出器アレイ１８は、検出器素子２０の複数の平行検出器列を含み、これにより走査中に複数の準平行又は平行なスライスに対応する投影データを同時に収集することができる。

ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６により管理される。制御機構２６は、Ｘ線源１４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御装置２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリモータ制御装置３０とを含む。制御機構２６内のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は、検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングし、該データを後続の処理のためにデジタル信号に変換する。画像再構成装置３４は、サンプリングしてデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取り、高速画像再構成を実行する。再構成された画像は、入力としてコンピュータ３６に加えられ、コンピュータ３６が該画像を記憶装置３８に格納する。

コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介してオペレータから指令及び走査パラメータを受け取る。関連する陰極線管ディスプレイ４２により、オペレータは、コンピュータ３６からの再構成された画像及び他のデータを観察することができる。オペレータ供給の指令及びパラメータはコンピュータ３６により用いられ、制御信号及び情報をＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８、及びガントリモータ制御装置３０に供給する。更に、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブルモータ制御装置４４を作動させて、患者２２をガントリ１２内に位置付ける。具体的には、テーブル４６は、ガントリ開口部４８を通して患者２２の各部分を移動させる。

１つの実施形態において、コンピュータ３６は、例えば、フレキシブル・ディスク又はＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体５２から命令及び／又はデータを読むためのフレキシブルディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブといった装置５０を含む。別の実施形態において、コンピュータ３６は、ファームウェア（図示せず）に格納された命令を実行する。コンピュータ３６は、本明細書で説明する機能を実行するようプログラミングされており、本明細書において使用する用語「コンピュータ」は、当該技術分野においてコンピュータと呼ばれる集積回路のみに限定されるものではなく、広く、コンピュータ、プロセッサ、マイクロ・コントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能論理制御装置、特定用途向け集積回路、及び他のプログラム可能回路を指し、これらの用語は、本明細書において等価的に用いられる。

上述の特定の実施形態は第三世代ＣＴシステムを指すが、対象物の異常を分析する方法は、静止検出器及び回転Ｘ線源を有する第四世代ＣＴシステム、静止検出器及び静止Ｘ線源を有する第五世代ＣＴシステムにも同等に適用される。

更に、本明細書において説明する方法は医療環境において説明されているが、本方法の利点は、工業環境、或いは、例えば限定ではないが、空港、他の輸送センター、庁舎、オフィスビルなどにおける荷物走査システムといった輸送環境に一般的に使用されるシステムのような非医用イメージングシステムにももたらされることが意図されている。該利点はまた、人間ではなく実験室用動物を研究するための大きさのマイクロＰＥＴ及びＣＴシステムにももたらされる。

ＣＴイメージングシステムは、以下に説明するＰＥＴイメージングシステムと組み合わせてＰＥＴ−ＣＴイメージングシステム（図示せず）を形成することができる点に留意されたい。１つの実施形態において、ＰＥＴ−ＣＴイメージングシステムは、ガントリ１２内に、複数のＰＥＴ検出器５４と、回転ロッド源（図示せず）と、ＰＥＴ回路５６とを含む。そのようなＰＥＴ−ＣＴシステムの１つの実施例は、ウィスコンシン州ウォーキシャ所在のＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＭｅｄｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓから市販されているＤｉｓｃｏｖｅｒｙＬＳＰＥＴ−ＣＴシステムである。別の実施形態において、ＰＥＴ−ＣＴイメージングシステムは、別個のガントリと共に配置された複数のＰＥＴ検出器５４及びＰＥＴ回路５６を含む。このようなＰＥＴ−ＣＴシステムの１つの実施例は、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＭｅｄｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓから市販されているＤｉｓｃｏｖｅｒｙＳＴシステムである。

図３は、対象物の異常を分析するシステム及び方法を実施するＰＥＴイメージングシステム６２の１つの実施形態の等角図である。ＰＥＴイメージングシステム６２は、ＰＥＴスキャナ６３を含む。ＰＥＴスキャナ６３は、中央開口部、すなわちボア６８の周りの検出器リング組立体６６を支持するガントリ６４を含む。検出器リング組立体６６は、円形形状であり、中心軸７０に沿って間隔を置いて配置されて円筒状検出器リング組立体を形成する複数の検出器リング（図示せず）から構成されている。テーブル７２は、ガントリ６６の正面に位置付けられ、検出器リング組立体の中心軸７０と位置合わせされている。テーブル制御装置（図示せず）は、シリアル通信リンク７８を通じてオペレータ・ワークステーション７６から受信した指令に応答して、テーブルベッドをボア６８内に移動させる。ガントリ制御装置８０がガントリ６４内に装着されており、第２のシリアル通信リンク８２を通じてオペレータ・ワークステーション７６から受信した指令に応答してガントリ６４を操作する。

図４は、図３のＰＥＴイメージングシステム６２のブロック図を示す。検出器リング組立体６６の各検出器リングは、検出器８４を含む。各検出器８４は、シンチレータ結晶（図示せず）を含む。各シンチレータ結晶は、光電子倍増管（ＰＭＴ）（図示せず）の正面に配置されている。ＰＭＴは、ＰＭＴの正面に配置されたシンチレータ結晶の１つにシンチレーション事象が発生すると、ライン８６上にアナログ信号を生成する。シンチレーション事象は、シンチレータ結晶の１つがフォトンを受け取った際に発生する。１つの実施形態において、フォトンは、^１１Ｃで標識されたグルコース、^１８Ｆで標識されたグルコース、^１３Ｎで標識されたアンモニア及び^１５Ｏで標識された水といった化合物の対象物内への投与、化合物による陽電子の放出、陽電子と対象物の自由電子との衝突、及びフォトンの同時対の生成現象により生成される。或いは、フォトンは、ＰＥＴイメージングシステム６２のＦＯＶ内でロッド源を回転させることにより伝送される。収集回路８８のセットが信号を受信して事象座標（ｘ、ｙ）及び総エネルギを示すデジタル信号を生成するためにガントリ６４内に装着されている。これらは、ケーブル９０を通じて、別個のキャビネット内に収容された事象ロケータ回路９２に送信される。各収集回路８８はまた、シンチレーション事象が発生した正確な瞬間を示す事象検出パルス（ＥＤＰ）を生成する。

事象ロケータ回路９２は、収集回路８８により生成された信号を定期的にサンプリングするデータ収集プロセッサ９４の一部を形成する。プロセッサ９４は、ローカルエリア・ネットワーク９８及びバックプレーン・バス１００上の通信を制御する収集中央演算処理装置（ＣＰＵ）９６を有する。事象ロケータ回路９２は、有効な事象の各々に関する情報を、事象が発生した時と事象を検出したシンチレーション結晶の位置とを正確に示すデジタル値の組に組立てる。この事象データ・パケットは、これもまたデータ収集プロセッサ９４の一部である同時検出器１０２に伝送される。同時検出器１０２は、事象ロケータ９２から事象データ・パケットを受け取り、これらのうちの任意の２つが一致しているかどうかを判定する。対にすることができない事象は廃棄されるが、同時事象対は、位置が特定されて、同時データ・パケットとして記録され、シリアル・リンク１０４を通じてソータ１０６に伝送される。

同時検出器１０２により識別された事象データ・パケットの各対は、４つの変数ｒ、ｖ、θ、及びΦを用いた投影平面形式で記述される。変数ｒ及びΦは、中心軸７０に対して平行な平面１０８を特定するものであり、Φは基準面に対する該平面の角度方向を規定し、ｒは該平面に対して垂直に測定された該平面からの中心軸の距離を規定する。変数ｖ及びθ（図示せず）は、平面１０８内の特定の線を更に識別し、θは該平面内の基準線に対する該平面内の線の角度方向を規定し、ｖは該線に対して垂直に測定された該線からの中心の距離を規定する。

ソータ１０６は、画像再構成プロセッサ１１０の一部を形成する。ソータ１０６は、各投射放射線に沿って発生する全ての事象をカウントし、その情報を投影平面形式で保存する。画像再構成プロセッサ１１０はまた、バックプレーン・バス１１４を制御してこれをローカルエリア・ネットワーク９８に接続する画像ＣＰＵ１１２を含む。アレイ・プロセッサ１１６もまた、バックプレーン・バス１１４に接続されている。アレイ・プロセッサ１１６は、ソータ１０６により保存された事象情報を二次元サイノグラムアレイ１１８に変換する。アレイ・プロセッサ１１６は、例えば、化合物による陽電子の放出により得られる放出データ、又は回転ロッド源によるフォトンの伝送により得られる伝送データのようなデータを、投影平面形式から二次元（２Ｄ）サイノグラム形式に変換する。２Ｄサイノグラムの実施例には、放出データから生成されるＰＥＴ放出サイノグラム及び伝送データから生成されるＰＥＴ伝送サイノグラムが含まれる。データが二次元サイノグラム形式に変換されると、画像を構成することができる。オペレータ・ワークステーション７６は、コンピュータ３６と、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ１２０と、キーボード１２２とを含む。コンピュータ３６は、ローカルエリア・ネットワーク９８に接続され、キーボード１２２を走査して情報を入力する。キーボード１２２及び関連する制御パネル・スイッチにより、オペレータは、ＰＥＴイメージングシステム６２の較正及び構成、並びにＰＥＴ走査に対するテーブル７２の位置決めを制御する。同様に、コンピュータ３６がＰＥＴ画像及びＣＴ画像を受信すると、オペレータは、ＣＲＴディスプレイ１２０上で画像の表示を制御する。ＰＥＴ画像及びＣＴ画像を受信すると、コンピュータ３６は、対象物の異常を分析する方法を実行する。

図５及び図６には、患者２２のような対象物の異常を分析するための本発明の１つの実施形態によるフローチャートを示し、図７には、対象物の異常を分析する方法を説明するためのＣＴ画像１６０及びＰＥＴ画像１６２を示す。本方法は、コンピュータ３６により実行される。本方法は、ソフトウェアにより制御され、且つ／或いは、ハードウェア及び／又はファームウェアにより制御される。本方法は、記憶装置３８又はコンピュータ可読媒体５２に保存される。代替的な実施形態において、本方法は、上述のＰＥＴ−ＣＴイメージングシステムにより実行することができる。本方法は、画像再構成装置３４からＣＴ画像１６０を取得する段階（ステップ１３０）を含む。ＣＴ画像１６０は、患者２２の異常をＣＴ走査するＣＴシステム１０を用いて生成される。異常の例には、患者２２の肺結節のような異常、患者２２の結腸異常、患者２２の肝臓異常、患者２２の乳房異常、患者２２の腕の異常、及び患者２２の脳の異常が含まれる。本方法は更に、画像ＣＰＵ１１２からＰＥＴ画像１６２を取得する段階（ステップ１３２）を含む。ＰＥＴ画像１６２は、ＣＴ走査実行後、短時間内に異常のＰＥＴ走査を実行するＰＥＴシステム６２を用いて生成される。該短時間の例は、５分未満であろう。

本方法はまた、医師のようなＰＥＴシステム６２及びＣＴシステム１０のユーザがＣＴ画像１６０上にあるＣＴＲＯＩ１６４と呼ばれる関心領域（ＲＯＩ）を選択したかどうかを判定する（ステップ１３４において）段階を含む。ＣＴＲＯＩ１６４は、患者２２の異常に対応する。ユーザがＣＴＲＯＩ１６４を選択しなかった場合、本方法は終了する。一方、ユーザがＣＴＲＯＩ１６４を選択した場合、ＣＴＲＯＩ１６４から異常の解剖学的大きさを求める（ステップ１３６において）段階で続行する。異常の解剖学的大きさの実施例は、ＣＴＲＯＩ１６４の面積を含む。解剖学的大きさの別の実施例は、ＣＴＲＯＩ１６４内の体積を含む。或いは、解剖学的大きさは、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ（商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されたＡｄｖａｎｃｅｄＬｕｎｇＡｎａｌｙｓｉｓ（商標）ソフトウェアを実行することにより求めることができる。

本方法は更に、ＰＥＴ画像１６２上にあるＰＥＴＲＯＩ１６６と呼ばれるＲＯＩ内の代謝活性の相対量を求める（ステップ１４０において）段階を含む。ＰＥＴＲＯＩ１６６は、患者２２の異常に対応する。ＣＴＲＯＩ１６４とＰＥＴＲＯＩ１６６とが異なる大きさのものであるため、代謝活性は、相対的なものである。例えば、１センチメートル直径のＣＴＲＯＩにおいてと２センチメートル直径のＰＥＴＲＯＩにおいて、代謝活性は相対関係にある。ＣＴＲＯＩ１６４とＰＥＴＲＯＩ１６６とが同一の大きさである場合、大きさの間に１：１の対応関係があり、代謝活性は一定である。

本方法は、ＰＥＴＲＯＩ１６６内の代謝活性をＰＥＴＲＯＩ１６６の以外の代謝活性と区別することにより、ＰＥＴＲＯＩ１６６からの相対的代謝活性を求める。代謝活性を計算及び区別する技法の１つの実施例が、ＬｅｅＪＲ、ＭａｄｓｅｎＭＴ、ＢｕｓｈｎｅｌＤ、ＭｅｎｄａＹによる「Ａｔｈｒｅｓｈｏｌｄｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｕｐｔａｋｅｖａｌｕｅｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ」、ＮｕｃｌＭｅｄＣｏｍｍｕｎ．，２１（７）：ｐｐ.６８５〜６９０、２０００年７月に記載されている。ＰＥＴＲＯＩ１６６以外の代謝活性は、「背景活性」と呼ばれる。背景活性の例には、ＰＥＴＲＯＩ以外にある組織の代謝活性、ＰＥＴＲＯＩ以外にある骨の代謝活性、及び腸管からまだ排泄されていない排泄物の代謝活性が含まれる。本方法は、ＰＥＴ画像１６２のデータ内のどのボクセルが、例えば４２％以上のような、患者２２の異常に関連する可能性を有するかを求めることにより、ＰＥＴＲＯＩ１６６内の代謝活性を背景活性と区別する。例えば^１１Ｃで標識されたグルコース、^１８Ｆで標識されたグルコース、^１３Ｎで標識されたアンモニア及び^１５Ｏで標識された水のような化合物が患者２２内に投与されて、該化合物がＲＯＩ１６６に対応する異常の代謝活性を高めるので、ＰＥＴＲＯＩ１６６のボクセルは、患者２２の異常に関連する可能性を有する。

図６に示すように、本方法は更に、ＰＥＴＲＯＩ１６６内の相対的代謝活性に数学的補間処理を施して（ステップ１４２において）、ＣＴＲＯＩ１６４内の特定の代謝活性を求める段階を含む。相対的代謝活性に補間処理を施してＣＴＲＯＩ１６４内の代謝活性を求めることから、該代謝活性は固有的である。

このようにして、対象物の異常を分析するシステム及び方法は、ＣＴ走査により得られた解剖学的情報とＰＥＴ走査により得られた代謝活性とを組み合わせて、ＰＥＴ画像上のぼけた代謝活性を補正する。本システム及び方法は、異常の大きさを検出するのに何カ月も待つことなく、医師と患者２２とが直ちに共有することができる情報を提供する。

本発明を種々の特定の実施形態によって説明してきたが、当業者であれば、本発明を添付の特許請求の範囲の精神及び範囲を修正して実施することができることを理解されるであろう。

対象物の異常を分析するシステム及び方法を実施するＣＴイメージングシステムの絵画図。図１に示すＣＴイメージングシステムのブロック概略図。対象物の異常を分析するシステム及び方法を実施するＰＥＴイメージングシステムの１つの実施形態の等角図。図３のＰＥＴイメージングシステムのブロック図。対象物の異常を分析する方法の１つの実施形態のフローチャート。対象物の異常を分析する方法の１つの実施形態のフローチャート。図５及び図６の方法を説明するためのＰＥＴ画像及びＣＴ画像を示す図。

符号の説明

３６コンピュータ
９２事象ロケータ
９６収集ＣＰＵ
１０２同時検出器
１０６ソータ
１１２画像ＣＰＵ
１１６アレイ・プロセッサ
１１８サイノグラムアレイ
１２０ディスプレイ

Claims

コンピュータプログラムが読み出し可能に埋め込まれたコンピュータ可読媒体（５２）であって、
前記コンピュータプログラムはコンピュータ（３６）が、
対象物のＣＴ走査を実行することにより異常を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（１６０）を取得するプログラムルーチン（１３０）と、
前記対象物のＰＥＴ走査を実行することにより前記異常を含む陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）画像（１６２）を取得するプログラムルーチン（１３２）と、
前記ＣＴ画像（１６０）内にある第１の関心領域を選択するプログラムルーチンと、
前記ＣＴ画像（１６０）内の第１の関心領域に基づいて前記異常の解剖学的大きさを求めるプログラムルーチン（１３６）と、
前記ＰＥＴ画像（１６２）上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求めるプログラムルーチン（１４０）と、
前記ＰＥＴ画像の前記第２の関心領域内の前記相対的代謝活性に、前記ＣＴ画像の前記第１の関心領域の解剖学的大きさに基づいた数学的補間処理を施すことにより、前記第１の関心領域内の特定の代謝活性を決定するプログラムルーティンと、
を実行する構成となっていることを特徴とするコンピュータ可読媒体（５２）。
前記プログラムは、前記ＰＥＴ画像（１６２）を取得する（１３２）ために、前記ＣＴ画像を（１６０）取得した後、所定の時間の経過前にＰＥＴスキャナを用いて前記異常を含む前記ＰＥＴ画像（１６２）を取得するプログラムルーティンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ可読媒体（５２）。
前記プログラムは、前記第１の関心領域を選択するために、ユーザが前記ＣＴ画像（１６０）内にある前記第１の関心領域を選択するのを待つプログラムルーティンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ可読媒体（５２）。
請求項１乃至３のいずれかに記載のコンピュータ可読媒体（５２）に書き込まれたコンピュータプログラムを読み取って実行するように構成されたコンピュータ。
対象物の少なくとも１つの異常を分析するイメージングシステムであって、
放射線源（１４）と、
放射線検出器（１８）と、
前記放射線源及び前記放射線検出器に作動可能に結合された制御装置であって、
対象物のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査を実行することにより異常を含む第１の画像（１６０）を取得し（１３０）、
前記対象物の陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）走査を実行することにより前記異常を含む第２の画像（１６２）を取得し（１３２）、
前記第１の画像（１６０）内にある第１の関心領域を選択し、
前記ＣＴ画像内の第１の関心領域に基づいて前記異常の解剖学的大きさを求め（１３６）、
前記第２の画像（１６２）上にある第２の関心領域に基づいて相対的代謝活性を求め（１４０）、
前記第２の画像の前記第２の関心領域内の前記相対的代謝活性に、前記第１の画像の前記第１の関心領域の解剖学的大きさに基づいた数学的補間処理を施すことにより、前記第１の関心領域内の特定の代謝活性を決定する、
ように構成された前記制御装置と、
を備えることを特徴とするイメージングシステム。
前記制御装置は、前記第２の画像（１６２）を取得する（１３２）ために、前記第１の画像（１６０）を取得した後、所定の時間の経過前にＰＥＴスキャナを用いて前記異常を含む前記第２の画像（１６２）を取得するように構成されている請求項５に記載のイメージングシステム。
、前記制御装置は、前記相対的代謝活性を求めるために１つには前記第１の関心領域の解剖学的大きさに基づいて相対的代謝活性を求めるように構成されている請求項５に記載のイメージングシステム。
前記イメージングシステムはＰＥＴ−ＣＴシステムであり、前記異常は肺結節と、前記対象物の結腸の異常と、前記対象物の肝臓の異常と、前記対象物の乳房の異常と、前記対象物の腕の異常と、前記対象物の脳の異常のうちの少なくとも１つである請求項５に記載のイメージングシステム。
前記第１の画像はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（１６０）であり、
前記第２の画像は陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）画像（１６２）であることを特徴とする請求項５乃至８に記載のイメージングシステム。