KR20170033771A - 생체의 화상 검사를 위한 roi의 설정 기술 - Google Patents

생체의 화상 검사를 위한 roi의 설정 기술 Download PDF

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KR20170033771A
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고 아카마츠
미치오 센다
야스히코 이카리
슈야 미키
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고에키 자이단 호징 센탄 이료 신코 자이단
니혼 메디피직스 가부시키가이샤
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Abstract

생체 화상 해석에서 방사성 의약품의 집적 모습에 기초하여 ROI를 설정한다.
생체의 화상 검사를 위해 ROI를 설정하는 기술. 적합한 실시형태의 일례는 방사성 의약품을 피검자에게 적용하여 얻어진 핵의학 화상을 양성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제1 변환을 행하는 것; 상기 핵의학 화상을 음성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제2 변환을 행하는 것; 상기 제1 변환에 의해 얻어지는 제1 해부학적 표준화 화상과 양성 템플릿의 유사도를 계산하는 것; 상기 제2 변환에 의해 얻어지는 제2 해부학적 표준화 화상과 음성 템플릿의 유사도를 계산하는 것; 및 상기 ROI를 설정하기 위해 상기 제1 변환 및 제2 변환 중에서 계산되는 유사도가 높은 변환의 역변환을 ROI 템플릿에 적용하는 것;을 포함한다.

Description

생체의 화상 검사를 위한 ROI의 설정 기술{ROI setting techniques for images detection of a biological body}
본원은 생체의 화상 검사를 위한 ROI의 설정에 관한 발명을 개시하고, 예를 들어 ROI의 설정 수법이나 ROI의 설정에 이용할 수 있는 템플릿 작성 수법에 대해 개시한다.
아밀로이드 β단백의 대뇌피질에의 집적은 알츠하이머병에 관계가 있는 것을 알고 있고, 알츠하이머병의 감별 진단이나 치료 효과 판정을 위해 아밀로이드 집적의 정량 평가를 행하는 것이 연구되어 있다.
이러한 연구 결과를 소개하고 있는 비특허문헌 1은 Adaptive 아틀라스(Adaptive atlas)의 것을 이용하는 수법을 개시하고 있다. Adaptive 아틀라스는 다음과 같이 만들어진다. 아밀로이드 마커로서 11C-PiB를 사용하여 복수의 피검자에 대해 PET를 시행하고, 각각의 피검자로부터 PiB 화상(11C-PiB를 사용하여 얻은 PET 화상)을 얻는다. 얻어진 PiB 화상을 MRI 화상에 기초하여 해부학적으로 표준화한 후에 대뇌 신피질 영역의 SUVR의 크기에 따라 2개의 그룹으로 나누고, 한쪽의 그룹으로부터 양성 아틀라스(positive atlas)를, 다른 쪽의 그룹으로부터 음성 아틀라스(negative atlas)를 작성해 둔다. 그리고, 신규 피검자의 PiB 화상의 아밀로이드 침착을 조사하는 경우, 우선은 그 PiB 화상을 위해 양성 아틀라스와 음성 아틀라스의 선형 결합에 의해 Adaptive 아틀라스를 작성한다. 이 선형 결합의 가중치 부여를 조사의 대상으로 하는 PiB 화상마다 개별로 결정하는 것을 특징으로 한다. 비특허문헌 1은 이 개별로 결정된 Adaptive 아틀라스를 이용하여 대응하는 PiB 화상의 해부학적 표준화를 행하여 기존의 뇌지도인 AAL parcellation을 이용하여 대뇌 신피질 영역을 추출하고 그 SUVR을 계산하는 것을 개시하고 있다.
비특허문헌 1은 평균 아틀라스(Mean atlas)의 것을 이용하는 수법도 개시하고 있다. 이 수법은 비특허문헌 2에도 자세하게 기재되어 있는데, 우선 복수의 피검자로부터 PiB 화상을 단지 위치맞춤하여 겹쳐맞춤으로써 평균 아틀라스를 작성한다. 그리고, 조사의 대상으로 하는 PiB 화상을 이 아틀라스에 위치맞춤하고, 기존의 뇌지도인 AAL parcellation을 이용하여 대뇌 신피질 영역을 추출하고 그 SUVR을 계산한다.
비특허문헌 1: Bourgeat et al. - 2014 - Comparison of MR-less PiB SUVR quantification methods 비특허문헌 2: Edison et al. - 2013 - Comparison of MRI based and PET template based approaches in the quantitative analysis of amyloid imaging with PIB-PET
현재 아밀로이드 집적의 정량 평가는 아밀로이드 β단백에 집적하는 방사성 약제를 이용하여 피검자에게 PET를 시행함과 동시에 동일한 피검자에 대해 MRI도 시행하여 아밀로이드 침착의 모습을 화상화한 PET 화상을 MRI 화상을 이용하여 해부학적으로 표준화하고, 특정의 영역을 선택하여 그 화소값의 모습을 조사하는 방법이 주류이다.
현재 아밀로이드 침착의 정량 평가를 행하는 것은 임상 연구 수준밖에 진행되지 않았고, 일반적인 진료로서는 진행되지 않았다. 그 이유 중 하나는 아밀로이드 침착의 정량 평가를 행하기 위해 PET뿐만 아니라 MRI도 필요로 하기 때문이다. 왜냐하면 상술한 바와 같이 PET 화상의 해부학적 표준화나 평가 대상 영역(ROI)의 설정을 위해 MRI 화상을 필요로 하기 때문이다. PET 장치뿐만 아니라 MRI 장치를 도입하는 것은 대부분의 진료 기관에 있어서 비용이나 유지 부담이 너무 크다. 또한, 검사를 받을 필요가 있는 자에게도 PET 검사에 더하여 MRI 검사를 받는 것은 큰 부담이 된다. 이는 MRI를 촬영하기 위해서는 비교적 긴 시간 가만히 있을 필요가 있어 인지증 환자에게는 어려운 일이기 때문이다. 이 때문에 아밀로이드 침착의 정량 평가를 PET 검사만으로 행할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.
나아가 아밀로이드 집적 평가를 위한 기존의 수법은 아밀로이드 침착의 모습을 조사하는 영역을 추출하기 위해 AAL parcellation과 같은 기존의 뇌지도를 이용하고 있다. 그러나, 이들 기존의 뇌지도는 뇌의 해부학적인 구조를 잘 표현하고 있다고 생각되지만, 방사성 의약품의 집적 모습에 기초하여 작성된 지도는 아니다. 이 때문에 PET 검사에서 해석의 대상으로 하는 영역(ROI)의 설정을 위해 기존의 뇌지도를 사용하는 것은 최적이라고는 할 수 없을 가능성이 있다.
나아가 기존의 수법에서는 오리지널의 아밀로이드 이미징 화상을 해부학적 표준화한 후에(즉, 변형한 후에) ROI를 설정하고, ROI의 화소값이나 SUVR 등을 조사하였다. 그러나, 해부학적 표준화를 행하면 화소값이 바뀌는 것은 피할 수 없다. 이 때문에 가능한 한 오리지널 화상에 ROI를 설정하고자 하는 요망이 있었다.
상기 과제의 적어도 하나를 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 개시한다. 이 방법은 생체의 화상 검사를 위해 ROI를 설정하는 방법으로서,
·방사성 의약품을 피검자에게 적용하여 얻어진 핵의학 화상을 양성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제1 변환을 행하는 것;
·상기 핵의학 화상을 음성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제2 변환을 행하는 것;
·상기 제1 변환에 의해 얻어지는 제1 해부학적 표준화 화상과 상기 양성 템플릿의 유사도를 계산하는 것;
·상기 제2 변환에 의해 얻어지는 제2 해부학적 표준화 화상과 상기 음성 템플릿의 유사도를 계산하는 것; 및
·상기 ROI를 설정하기 위해 상기 제1 변환 및 상기 제2 변환 중에서 상기 계산되는 유사도가 높은 변환의 역변환을 ROI 템플릿에 적용하는 것;을 포함한다.
실시형태에 따라서는 상기 양성 템플릿은 상기 방사성 의약품에 의한 핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이어도 된다.
실시형태에 따라서는 상기 음성 템플릿은 상기 질환을 갖지 않는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이어도 된다.
실시형태에 따라서는 상기 ROI 템플릿은 상기 양성 템플릿과 상기 음성 템플릿의 차분에 기초하여 작성된 것이어도 된다.
상기 방법에 의하면 핵의학 검사에서 실제로 사용되는 방사성 의약품을 이용하여 작성한 템플릿을 이용하여 ROI를 설정하기 때문에 상기 방사성 의약품의 집적을 조사하는 ROI를 적절히 설정하는 것이 가능해진다. 특히, 상기 양성 템플릿, 음성 템플릿, ROI 템플릿이라는 3종류의 템플릿을 상기와 같이 사용함으로써 ROI를 적절히 설정하는 것이 가능해진다.
나아가 해부학적 표준화의 역변환을 ROI 템플릿에 적용함으로써 화상 검사에 사용하는 ROI의 설정을 행하기 때문에 검사의 대상이 되는 오리지널 화상에 대해 직접 ROI의 설정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 오리지널 화상의 화소값을 바꾸지 않고 ROI의 화소값 해석을 행하는 것이 가능해진다.
더하여 상기 방법은 핵의학 화상에 ROI를 설정하기 때문에 MRI를 시행하는 것을 필요로 하지 않는다. 따라서, 의료 시설의 설비 부담이나 환자의 검사 부담을 억제하는 것이 가능하다.
나중에 상기 방법을 아밀로이드 이미징에 응용하였을 때의 시험 데이터를 소개하는데, 상기 방법으로 설정된 ROI는 MRI 및 기존의 뇌지도를 이용하여 설정된 종래법에 따른 ROI보다 안정성이나 부분 용적 효과의 관점에서 바람직하다고 생각되는 것이다. 또한, 상기 방법에 기초하여 설정한 ROI에 기초하여 알츠하이머병 유무의 감별을 행한 결과, 경험이 풍부한 의사에 의한 시각 평가와 동등한 감별 능력이 얻어진다.
또, 「상기 제1 변환 및 상기 제2 변환 중에서 상기 계산되는 유사도가 높은 변환의 역변환을 ROI 템플릿에 적용한다」는 처리를 「상기 제1 해부학적 표준화 화상과 상기 제2 해부학적 표준화 화상 중에서 상기 계산한 유사도가 높은 쪽의 화상에 ROI 템플릿을 적용한다」는 처리로 치환함으로써 ROI의 설정을 행해도 된다.
상기 방법은 양성 템플릿, 음성 템플릿, ROI 템플릿이라는 3종류의 템플릿을 이용하는 것을 특징으로 하는데, 본원은 이들의 템플릿을 작성하는 방법도 개시한다. 적합한 구현화 형태에 있어서, 이 방법은
·복수의 제1 종류의 핵의학 화상에 액세스하는 것, 단 상기 복수의 제1 종류의 핵의학 화상 각각은 각각 다른 피험자에 대해 방사성 의약품을 투여하여 핵의학 측정을 행하여 얻어진 화상이고, 이 피험자는 모두 핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 피험자인, 상기 액세스하는 것;
·상기 복수의 제1 종류의 핵의학 화상을 각각 해부학적 표준화 및 화소값 정규화를 행한 후에 가산 평균함으로써 양성 템플릿을 얻는 것;
·복수의 제2 종류의 핵의학 화상에 액세스하는 것, 단 상기 복수의 제2 종류의 핵의학 화상 각각은 각각 다른 피험자에 대해 방사성 의약품을 투여하여 핵의학 측정을 행하여 얻어진 화상이고, 이 피험자는 모두 상기 질환을 갖지 않는 피험자인, 상기 액세스하는 것;
·상기 복수의 제2 종류의 핵의학 화상을 각각 해부학적 표준화 및 화소값 정규화를 행한 후에 가산 평균함으로써 음성 템플릿을 얻는 것; 및
·상기 양성 템플릿으로부터 소정의 화소값 문턱값에 기초하여 화소를 추출한 것(예를 들어, 양성 템플릿으로부터 소정의 문턱값 이상의 화소값을 갖는 화소를 추출한 것)과, 상기 음성 템플릿으로부터 소정의 화소값 문턱값에 기초하여 화소를 추출한 것(예를 들어, 음성 템플릿으로부터 소정의 문턱값 이상의 화소값을 갖는 화소를 추출한 것)의 차분을 취함으로써 상기 ROI 템플릿을 얻는 것;을 포함한다.
본원발명은 알츠하이머병의 감별 진단이나 치료 효과 판정을 위한 아밀로이드 이미징에 있어서 해석의 대상으로 하는 영역을 MRI를 필요로 하지 않고 PET만으로 적절히 설정하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이다. 그러나, 결과적으로 얻어진 본원발명은 이 목적에 한정하지 않고, 핵의학 진단에 있어서 널리 이용될 수 있는 것이 되었다. 특히, 방사성 의약품의 집적 패턴으로 질환의 유무를 분류할 수 있는 분야에서 생체 화상의 해석 대상 영역을 설정하기 위해 널리 이용하는 것이 가능하다.
따라서, 상기 방법에 있어서 「생체」란 예를 들어 인간의 뇌피질일 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 인간의 선조체나 해마일 수 있다.
또한, 상기 방법에 있어서 「방사성 의약품」이란 예를 들어 아밀로이드 이미징용 방사성 의약품, 예를 들어 11C로 표지한 피츠버그 화합물 B(11C-PIB([N-methyl-11C]2-(4'-methylaminophenyl)-6-hydroxybenzothiazole))나 18F로 표지한 약제(18F-florbetapir, 18F-Flutemetamol 등)일 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 18F-FDOPA, 11C-Raclopride, 123I-FP-CIT, 123I-IMP일 수 있다.
또한, 상기 방법에 있어서 「화상 검사」란 예를 들어 MRI 검사나 핵의학 화상 검사를 포함할 수 있다. 또한, 「핵의학 화상 검사」란 예를 들어 PET 검사일 수 있고, 예를 들어 아밀로이드의 침착을 조사하는 아밀로이드 이미징 검사일 수 있다. 「핵의학 화상」이란 예를 들어 PET 화상일 수 있고, 예를 들어 아밀로이드의 침착을 화상화한 아밀로이드 이미징 화상일 수 있다. 「핵의학 화상 검사」 「핵의학 화상」이란 실시형태에 따라서는 SPECT 검사, SPECT 화상일 수 있다.
나아가 상기 방법에 있어서 「핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환」이란 예를 들어 알츠하이머병일 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 루이소체형 인지증이나 파킨슨병일 수 있다.
본원발명의 적합한 구현화 형태에는 상기 방법을 수행하도록 구성되는 장치나 CPU 등의 처리 수단에 실행되면 장치에 상기 방법을 수행시키도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 등이 포함된다.
현시점에서 적합하다고 생각되는 본원발명의 구현화 형태 몇 가지를 청구범위에 포함되는 청구항에 특정하고 있다. 그러나, 이러한 청구항에 특정되는 구성이 본원 명세서 및 도면에 개시되는 신규 기술 사상 전부를 포함한다고는 할 수 없다. 출원인은 현재 청구항에 기재되어 있는지에 관계없이 본원 명세서 및 도면에 개시되는 신규 기술 사상 전부에 대해 특허를 받을 권리가 있음을 주장하는 것임을 기록해 둔다.
도 1은 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 템플릿 세트를 작성하는 시스템의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 템플릿 세트를 작성하는 실시예의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 양성 템플릿 및 음성 템플릿의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4A는 예시적인 양성 템플릿에 문턱값에 의한 커트오프 처리를 가한 것을 도시한 것이고, 도 4B는 예시적인 음성 템플릿에 문턱값에 의한 커트오프 처리를 가한 것을 도시한 것이며, 도 4C는 이들의 차분에 기초하여 작성된 ROI 템플릿을 도시한 것이다.
도 5는 소개된 실시예에서 작성된 예시적인 ROI 템플릿을 나타내는 도면이다.
도 6은 생체 화상에 ROI를 설정하는 시스템의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 생체 화상에 ROI를 설정하는 실시예의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 상호 상관 계수의 계산 영역의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시예에서 결정된 ROI를 예시적인 아밀로이드 이미징 PET 화상의 단면 화상에 겹쳐맞춘 것의 예를 그린 도면이다.
도 10은 도 9와 같은 단면 화상에 MRI 및 해부학적인 뇌지도를 이용하여 설정한 ROI를 겹친 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 실시예에서 결정된 ROI를 이용한, 알츠하이머병의 이환 가능성의 대소 자동 판정 결과와 경험이 풍부한 의사에 의한 수동 판단의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 적합한 실시예를 이용하여 본원에 개시되는 기술 사상을 보다 자세하게 설명한다. 본원에 개시되는 기술 사상에는 크게 나누어 2가지 측면이 있는데, 하나는 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 템플릿 세트를 작성하는 것에 관한 것이고, 다른 하나는 그 템플릿 세트를 이용하여 생체의 화상 검사를 위해 ROI를 설정하는 것에 관한 것이다. 우선은 전자의 측면에서 설명한다.
도 1은 상기 템플릿 세트를 작성하는 하드웨어의 예인 시스템(100)의 주요한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 시스템(100)은 하드웨어적으로는 일반적인 컴퓨터와 동일하고, CPU(102), 주기억 장치(104), 대용량 기억 장치(106), 디스플레이 인터페이스(107), 주변기기 인터페이스(108), 네트워크 인터페이스(109) 등을 구비할 수 있다. 일반적인 컴퓨터와 같이 주기억 장치(104)로서는 고속의 RAM(랜덤 액세스 메모리)을 사용할 수 있고, 대용량 기억 장치(106)로서는 저가이고 대용량의 하드 디스크나 SSD 등을 이용할 수 있다. 시스템(100)에는 정보 표시를 위한 디스플레이를 접속할 수 있고, 이는 디스플레이 인터페이스(107)를 통해 접속된다. 또한, 시스템(100)에는 키보드나 마우스, 터치 패널과 같은 사용자 인터페이스를 접속할 수 있고, 이는 주변기기 인터페이스(108)를 통해 접속된다. 네트워크 인터페이스(109)는 네트워크를 통해 다른 컴퓨터나 인터넷에 접속하기 위해 이용될 수 있다.
대용량 기억 장치(106)에는 오퍼레이팅 시스템(OS)(110)이나 상기 템플릿 세트를 작성하기 위한 명령을 구비하는 프로그램(120, 126), 이들 프로그램에 의해 사용되는 MRI 템플릿(122), 뇌지도 데이터(124) 등이 저장되어 있을 수 있다. 시스템(100)의 가장 기본적인 기능은 OS(110)가 CPU(102)에 실행됨으로써 제공된다. 또한, 상기 템플릿 세트를 작성하기 위한 특징적인 처리는 프로그램(120, 126)에 포함되는 프로그램 명령군의 적어도 일부가 CPU(102)에 실행됨으로써 제공된다. 잘 알려진 바와 같이 프로그램의 실장 형태에는 다양한 것이 있고, 이들의 변형은 모두 본원에서 개시되는 발명의 범위에 포함되는 것이다.
대용량 기억 장치(106)에는 상기 템플릿 세트를 작성하기 위해 사용되는 PET 화상 데이터(131a, 132a, …, 141a, 142a, …)나 대응하는 MRI 화상 데이터(131b, 132b, …, 141b, 142b, …), 상기 템플릿 세트에 포함되는 양성 템플릿(150a), 음성 템플릿(150b), ROI 템플릿(150c) 등도 더 저장되어 있을 수 있다.
시스템(100)은 도 1에 도시된 요소 이외에도 전원이나 냉각 장치 등 통상의 컴퓨터 시스템이 구비하는 장치와 동일한 구성을 구비할 수 있다. 컴퓨터 시스템의 실장 형태에는 기억 장치의 분산·리던던시나 가상화, 복수 CPU의 이용, CPU 가상화, DSP 등 특정 처리에 특화된 프로세서의 사용, 특정 처리를 하드웨어화하여 CPU에 조합하는 것 등 다양한 기술을 이용한 다양한 형태의 것이 알려져 있다. 본원에서 개시되는 발명은 어떠한 형태의 컴퓨터 시스템 상에 탑재되어도 되고, 컴퓨터 시스템의 형태에 따라 그 범위가 한정되는 일은 없다. 본 명세서에 개시되는 기술 사상은 일반적으로 (1) 처리 수단에 실행됨으로써, 상기 처리 수단을 구비하는 장치 또는 시스템에 본 명세서에서 설명되는 각종 처리를 수행시키도록 구성되는 명령을 구비하는 프로그램, (2) 상기 처리 수단이 상기 프로그램을 실행함으로써 실현되는 장치 또는 시스템의 동작 방법, (3) 상기 프로그램 및 상기 프로그램을 실행하도록 구성되는 처리 수단을 구비하는 장치 또는 시스템 등으로서 구현화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 소프트웨어 처리의 일부는 하드웨어화되는 경우도 있다.
또한, 시스템(100)의 제조 판매시나 기동시에는 데이터(131a, 132a, 131b, 132b) 등은 대용량 기억 장치(106) 중에 기억되지 않는 경우가 많은 것에 주의하기 바란다. 이들 데이터는 예를 들어 주변기기 인터페이스(108)나 네트워크 인터페이스(109)를 통해 외부 장치로부터 시스템(100)에 전송되는 데이터이어도 된다. 실시형태에 따라서는 데이터(템플릿)(150a~150c)는 프로그램(120, 126)이 CPU(102)에 실행되는 것을 통해 형성된 것이어도 된다. 또한, 프로그램(120, 126)이나 OS(110)의 실장 형태에 따라서는 PET 화상 데이터나 MRI 화상 데이터, 템플릿 등의 적어도 어느 하나는 대용량 기억 장치(106)에 저장되지 않고 주기억 장치(104)에만 저장되는 경우도 있다. 본원에서 개시되는 발명의 범위는 이들 데이터의 존재 유무에 따라 한정되는 것이 아님을 확실히 기록해 둔다.
다음으로, 도 2의 흐름도를 이용하여 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 템플릿 세트를 작성하는 방법(200)의 흐름을 설명한다. 이 템플릿 세트는 상기 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 복수의 피검자의 핵의학 화상 데이터로부터 작성된 양성 템플릿과, 상기 질환을 갖지 않는 복수의 피검자의 핵의학 화상 데이터로부터 작성된 음성 템플릿과, 화상 검사에 사용하는 ROI의 템플릿인 ROI 템플릿의 3가지 템플릿으로 이루어진다. 일례이지만, 방법(200)으로 작성되는 템플릿 세트는 알츠하이머병 감별이나 치료 효과 판정의 목적으로 시행되는 아밀로이드 이미징 검사를 위해 사용되는 것이어도 된다. 이 템플릿 세트는 예를 들어 아밀로이드 이미징 화상 상에 검사로 분석되어야 할 적절한 ROI를 자동으로 설정하는 것을 가능하게 한다.
단계 202는 방법(200)의 시작을 나타낸다. 단계 204에서는 템플릿의 기초가 되는 데이터의 수집을 행한다. 여기서는 알츠하이머병을 이환하지 않은 것이 판명되어 있는 피검자와, 알츠하이머병으로 이환한 것이 판명되어 있는 피검자를 각각 복수 모은다. 특정 개인의 데이터에 결과가 끌려가지 않도록 알츠하이머병으로 이환한 피검자도 이환하지 않은 피검자도 가능한 한 많은 사람수를 모으는 것이 바람직하다. 그리고, 이들 피검자 각각에 대해 아밀로이드 이미징에 사용하는 방사성 의약품(예를 들어 11C-PiB나 18F-Flutemetamol 등)을 이용하여 PET를 시행하고 PET 화상을 작성한다. 아울러 이들 피검자 각각에 대해 MRI를 시행하여 MRI 화상을 작성한다. 작성한 화상 데이터는 적절한 기억 수단에 저장해 둔다.
본 예에서는 작성한 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 보조기억 장치(106)에 저장해 두기로 한다. 도 1에서 부호 131a 및 131b는 각각 첫번째 AD 피검자(알츠하이머병으로 이환한 피검자)의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고, 132a 및 132b는 각각 두번째 AD 피검자의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고, 133a 및 133b는 각각 세번째 AD 피검자의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고 있다. 또한, 부호 141a 및 141b는 각각 첫번째 비AD 피검자(알츠하이머병으로 이환하지 않은 피검자)의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고, 142a 및 142b는 각각 두번째 비AD 피검자의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고, 143a 및 143b는 각각 세번째 비AD 피검자의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터를 나타내고 있다. 도 1에는 AD 피검자, 비AD 피검자 각각 3인분의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터만 도시되어 있지만, 실제로 템플릿을 작성하는 경우는 더 많은 피검자를 이용해도 되고, 또한 그러한 편이 바람직하다. 이는 피검자의 수(즉, 데이터의 수)가 적으면 최종적으로 작성되는 템플릿에서 특정 피검자의 데이터 영향이 너무 강해지기 때문이다.
부호 206-216으로 나타나는 루프에서는 단계 204에서 데이터 수집을 행한 피검자의 PET 화상 데이터 및 MRI 화상 데이터에 대해 단계 208-214의 처리를 행한다. 단계 208-214의 처리 목적은 단계 204에서 데이터 수집을 행한 모든 피검자의 PET 화상 데이터를 이들의 위치나 형상, 크기가 일치하도록 이동·변형하는 것이고, 이에 따라 단계 218에서 이들의 PET 화상 데이터의 가산 평균을 행할 수 있도록 하는 것이다. 루프 206-216의 반복의 각 회에서 다른 피검자의 화상 데이터가 처리되고, 단계 204에서 데이터 수집을 행한 전부의 피검자의 데이터 처리가 끝나면 루프를 벗어난다. 실시형태에 따라서는 루프 206-216의 처리는 양성·음성 템플릿 작성 프로그램(120)(도 1 참조)에 포함되는 프로그램 명령의 적어도 일부가 CPU(102)에 실행됨으로써 장치(100)가 수행하는 처리이다. 단계 218의 처리에 대해서도 동일하다.
단계 208에서는 특정 피검자의 MRI 화상 데이터(이하, 예로서 화상 데이터(131b)로 함)를 적당한 MRI 템플릿에 일치하도록 해부학적 표준화한다. 즉, 상기 MRI 화상 데이터의 위치나 형상, 크기를 상기 MRI 템플릿에 일치하도록 이동·변형한다. 이 MRI 템플릿으로서 예를 들어 본원의 기술분야에서 자주 이용되는 MNI(Montreal Neurological Institute) T1 템플릿을 이용해도 된다. 이 해부학적 표준화 처리를 행하기 위해 CPU(102)는 양성·음성 템플릿 작성 프로그램(120)의 프로그램 명령의 적어도 일부에 따라 보조기억 장치(106)로부터 MNI T1 템플릿인 MRI 템플릿(122)을 로드해도 된다. 또한, 이 표준화 처리를 행할 수 있는 프로그램은 이미 입수 가능하고, 예를 들어 PMOD(PMOD Technologies Ltd 제품)나 SPM(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)과 같은 프로그램을 사용하는 것이 가능하다. 실시형태에 따라서는 양성·음성 템플릿 작성 프로그램(120)은 이러한 기존의 프로그램을 이용하여 만들어져도 된다. 표준화 처리가 성공하면 프로그램(120)의 프로그램 명령의 적어도 일부는 화상 데이터(131b)의 표준화에 필요로 한 변환 정보를 기억하도록 CPU(102)를 동작시킨다. 이들 변환 정보는 대부분의 경우 매트릭스 형식으로 나타낼 수 있고, 데이터(131b)의 회전 각도나 국소적인 이동량 등의 정보를 포함하는 데이터일 수 있다.
단계 210에서는 단계 208에서 처리된 MRI 화상 데이터에 대응하는 PET 화상 데이터의 상기 MRI 화상 데이터에의 레지스트레이션(화상의 위치맞춤)이 행해진다. 즉, 예를 들어 단계 208에서 처리된 MRI 화상 데이터가 도 1의 화상 데이터(131b)인 경우 PET 화상 데이터(131a)에 대해 이를 화상 데이터(131b)에 레지스트레이션한다. 즉, PET 화상 데이터(131a)를 그 위치나 형상, 크기가 MRI 화상 데이터(131b)에 일치하도록 이동한다. 이러한 레지스트레이션을 행할 수 있는 프로그램도 이미 입수 가능하고, 예를 들어 상기 PMOD나 SPM과 같은 프로그램을 사용하는 것이 가능하다. 실시형태에 따라서는 양성·음성 템플릿 작성 프로그램(120)은 이러한 기존의 프로그램을 이용하여 만들어져도 된다.
단계 212에서는 단계 210에서 MRI 화상에 레지스트레이션된 PET 화상 데이터(예를 들어 화상 데이터(131a))에 대해 단계 208에서 얻어진 해부학적 표준화를 위한 변환 정보(예를 들어 매트릭스)를 적용한다. 이에 따라 PET 화상 데이터(예를 들어 화상 데이터(131a))에 나타나는 생체 화상의 위치나 형상, 크기가 MRI 템플릿(122)에 나타나는 생체 화상에 합치한 것이 된다.
단계 214에서는 단계 212에서 변환된 PET 화상 데이터의 화소값을 정규화한다. 이 정규화 처리를 행하기 위해 CPU(102)는 양성·음성 템플릿 작성 프로그램(120)의 프로그램 명령의 적어도 일부에 따라 보조기억 장치(106)로부터 뇌지도 데이터(124)를 로드하고, 이를 사용하여 단계 212에서 해부학적 표준화된 PET 화상 데이터로부터 정규화의 기준이 되는 영역을 추출한다. 이 처리에서 이용하는 뇌지도 데이터로서는 본원의 기술분야에서 일반적으로 사용되고 있는 뇌지도 데이터를 사용할 수 있고, 예를 들어 AAL(Automatic-anatomical-labeling) ROI를 사용할 수 있다. 이 뇌지도 데이터(124)와 MRI 템플릿(122)의 위치·형상 맞춤은 미리 이루어져 있는 것이 바람직하다. 아밀로이드 이미징의 경우 정규화의 기준으로 하는 영역으로서는 예를 들어 소뇌일 수 있다. 이는 아밀로이드 이미징에 이용되는 방사성 의약품에 대해서는 소뇌에의 집적량이 알츠하이머병의 유무에 그다지 의존하지 않기 때문이다. 동일한 이유로 다리를 기준 영역으로 해도 된다.
소뇌를 기준 영역으로서 이용하는 경우, 뇌지도 데이터(124)에서 소뇌에 대응하는 영역과 동일한 영역의 화소군을 단계 212에서 해부학적 표준화된 PET 화상 데이터로부터 추출하고, 그 화소군의 화소값의 평균값을 산출한다. 그리고, 이 평균값으로 PET 화상 데이터의 각 화소의 화소값을 나눔으로써 정규화를 행한다. 또, 이러한 처리에 의해 정규화된 화소값은 본원의 기술분야에서 일반적으로 SUV(Standardized Uptake Value) 또는 SUVR(Standardized Uptake Value Ratio)이라고 불린다.
부호 206-216으로 나타나는 루프를 벗어나면 이 루프로 처리된 모든 PET 화상 데이터의 생체 화상의 위치나 형상, 크기가 정돈되고 각 화소값이 SUVR화되어 있다.
단계 218에서는 상기 루프로 처리된 모든 PET 화상 데이터 중에서 AD 피검자 유래의 것 전부에 대해 가산 평균을 행한다. 이에 의해 전술한 양성 템플릿이 작성된다. 또한, 부호 206-216으로 나타나는 루프로 처리된 모든 PET 화상 데이터 중에서 비AD 피검자 유래의 것 전부에 대해서도 가산 평균을 행한다. 이에 의해 전술한 음성 템플릿이 작성된다. 이들 템플릿은 양성 템플릿(150a), 음성 템플릿(150b)으로서 각각 보조기억 장치(106)에 보존되어도 된다.
도 3에 작성한 양성 템플릿 및 음성 템플릿의 일례를 나타낸다. 이 양성 템플릿은 11명의 AD 피검자의 아밀로이드 이미징 화상을 이용하여 작성되고, 음성 템플릿은 8명의 비AD 피검자의 아밀로이드 이미징 화상을 이용하여 작성된 것이다.
단계 220에서는 이전 단계에서 작성한 양성 템플릿과 음성 템플릿의 차분을 취함으로써 전술한 ROI 템플릿을 작성한다. 실시형태에 따라서는 단계 220의 처리는 ROI 템플릿 작성 프로그램(126)(도 1 참조)에 포함되는 프로그램 명령의 적어도 일부가 CPU(102)에 실행됨으로써 장치(100)가 수행하는 처리이어도 된다. 작성된 ROI 템플릿은 ROI 템플릿(150c)으로서 각각 보조기억 장치(106)에 보존되어도 된다.
실시형태에 따라서는 양성 템플릿과 음성 템플릿의 단순한 차분을 취하는 것이 아니라 이들 템플릿에 다음과 같은 처리를 가하고 나서 차분을 취해도 된다. 우선, 양성 템플릿에 대해 화소값(SUVR)이 소정의 문턱값 이상인 화소만을 남기고, 그 밖의 화소는 모두 화소값 0 또는 NULL로 한다. 양성 템플릿에 이러한 처리를 가한 데이터를 화상화한 것의 예의 일부를 도 4A에 나타낸다. 마찬가지로 음성 템플릿에 대해서도 화소값(SUVR)이 소정의 문턱값 이상인 화소만을 남기고, 그 밖의 화소는 모두 화소값 0 또는 NULL로 한다. 음성 템플릿에 이러한 처리를 가한 데이터를 화상화한 것의 예의 일부를 도 4B에 나타낸다. 마지막으로 이들 데이터의 차분을 취하고, 나아가 일정한 문턱값 이상의 화소값을 갖는 화소에 의해 형성되는 클러스터의 윤곽을 추출하여 ROI 템플릿으로 한다. 이러한 처리에 의해 작성된 ROI 템플릿의 예의 일부를 도 4C에 나타낸다. 또, 바람직한 태양에 있어서 양성 템플릿과 음성 템플릿 각각에 대해 상기 처리(문턱값에 의한 커트오프 처리)에서 남은 화소의 화소값을 모두 같은 값으로 한다. 이러한 처리를 행함으로써 양성 템플릿과 음성 템플릿 사이에서 화소값이 겹친 부분은 반드시 0의 값이 되고, 보다 양호한 ROI 템플릿을 작성할 수 있다.
본원발명자는 상기와 같이 SUVR이 일정 이상인 화소를 사용하여 ROI 템플릿을 작성하는 것이 핵의학 화상의 정량화 분석에 좋은 영향을 주는 것을 발견하였다. 또한, 본원발명자는 이 문턱값으로서 아밀로이드 이미징의 경우 양성 템플릿, 음성 템플릿 모두 1.7 정도가 적합한 것도 발견하였다. 단, 이 문턱값은 고정적인 것이 아니며, 양성 템플릿과 음성 템플릿에서 각각의 문턱값을 이용해도 된다. 최적의 문턱값은 사용하는 방사성 의약품이나 핵의학 화상화 장치의 차이에 의존하여 변화할 가능성이 있으므로, 개개의 시설에서 최적의 값을 탐색해도 된다.
도 5에 단계 220에 의해 작성된 ROI 템플릿의 일례를 나타낸다. 각 단면 화상 상에 검은 실선으로 둘러싸인 영역이 상기 단면 화상 상의 ROI를 나타내고 있다. 이 ROI 템플릿은 도 3에 예시된 양성 템플릿 및 음성 템플릿에 도 4A, 도 4B를 이용하여 설명한 상술한 커트오프 처리를 적용하여 차분을 취하여 작성한 것이다.
이 ROI 템플릿은 아밀로이드 이미징 검사에서 실제로 사용되는 방사성 의약품을 이용하여 얻어진 아밀로이드 이미징 화상을 사용하여 작성된 템플릿이기 때문에 아밀로이드 이미징 화상에 대해 이 템플릿에서 설정된 ROI는 해부학적인 뇌지도를 이용하여 설정되는 종래의 ROI보다 아밀로이드 축적 모습을 직접적으로 반영하고 있다고 생각된다. 또한, PET 화상을 이용하여 작성한 템플릿이므로 PET 장치에 의한 방사선 검출 방법이 반영되어 있다고 생각된다. 이 점에서 해부학적인 뇌지도를 이용하여 설정되는 종래의 ROI는 방사선 검출 방법이 전혀 고려되지 않았다. 이러한 사정에 의해 아밀로이드 이미징 검사에서 상기 ROI 템플릿을 이용하여 ROI를 설정하는 경우 해부학적인 뇌지도를 이용하여 설정하는 종래의 방법보다 보다 적절한 ROI를 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 ROI 템플릿이 해부학적인 뇌지도를 이용한 종래의 템플릿보다 아밀로이드 축적 모습을 직접적으로 반영하고 있는 것을 고려하면 이 ROI 템플릿을 이용하여 MRI 화상 상에 ROI를 설정하는 것도 유용할 것이다. 왜냐하면 아밀로이드 축적에 이상이 존재할지도 모르는 영역을 특정하여 그 형태의 변화를 관찰하는 것이 가능해지기 때문이다. 따라서, 본원발명에 의한 ROI 템플릿은 핵의학 화상 검사에서 ROI 설정에 유용할 뿐만 아니라 MRI나 CT와 같은 형태 화상 검사에도 유용하다.
상기 ROI 템플릿은 PiB 화상을 예로 들어 작성된 것이지만, 동일한 ROI 템플릿을 다른 방사성 의약품을 사용한 핵의학 화상에 대해서도 작성할 수 있다. 특히, 방사성 의약품의 집적 패턴이 질환의 유무로 명확하게 다르고, 질환의 유무로 집적 패턴이 변화하지 않는 영역을 갖는 경우에는 동일한 ROI 템플릿을 작성할 수 있다. 이러한 ROI 템플릿은 방사성 의약품의 축적 모습에 직접적으로 기초한 ROI를 설정하는 것을 가능하게 하고, 또한 핵의학 검사 장치의 방사선 검출 방식이 고려된 ROI를 설정하는 것을 가능하게 하기 때문에 단지 해부학적인 뇌지도를 이용하여 ROI를 설정하는 종래법에 비해 보다 적절한 ROI를 설정하는 것을 가능하게 한다.
그런데, 방법(200)으로 작성된 다른 2가지 템플릿인 양성 템플릿 및 음성 템플릿이 무엇에 사용되는지를 설명하지 않았다. 이들은 ROI 템플릿을 사용하여 개별적인 생체 화상에 ROI를 설정할 때에 이용할 수 있는 템플릿이다. 이하, 본원에 개시되는 기술 사상의 제2 측면인 생체 화상에 ROI를 설정하는 수법에 대해 설명하는데, 그 중에서 양성 템플릿 및 음성 템플릿 사용법도 설명된다.
이하, 도 6 이후를 이용하여 본원에 개시되는 기술 사상의 제2 측면인 생체 화상에 ROI를 설정하는 수법에 대해 설명한다. 도 6은 생체 화상에 ROI를 설정하는 처리를 수행하는 하드웨어의 예인 시스템(500)의 주요한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 시스템(500)의 하드웨어적인 구성은 도 1에 예시한 시스템(100)과 동일하고, 즉 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 따라서, 시스템(100)과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
시스템(100)과는 다른 시스템(500)의 특징 중 하나는 시스템(500)이 ROI 설정 프로그램(520)을 갖는 점이다. ROI 설정 프로그램(520)은 CPU(102)에 실행됨으로써 시스템(500)에 후술하는 처리를 수행시키는 프로그램 명령을 구비한다. 시스템(500)의 다른 특징으로 양성 템플릿(150a), 음성 템플릿(150b), ROI 템플릿(150c)의 3가지 템플릿을 갖고 있는 것이다. 이들 3가지 템플릿은 도 2에서 예시한 처리에 의해 작성된 것이어도 된다. 실시형태에 따라서는 프로그램(520)이나 템플릿(150a~150c)은 보조기억 장치(106)에 저장되어도 된다. 실시형태에 따라서는 이들 프로그램이나 템플릿은 시스템(500)과 네트워크 등으로 접속된 외부 기기에 저장되어 있어도 된다.
ROI 설정 프로그램(520)은 CPU(102)에 실행됨으로써 생체 화상 데이터(530)에 ROI를 설정하는 처리를 시스템(500)에 수행시키도록 구성된다. 생체 화상 데이터(530)는 예를 들어 아밀로이드 이미징을 위해 작성된 PET 화상일 수 있다. 즉, 예를 들어 11C-PIB나 18F-Flutemetamol와 같은 방사성 의약품을 피검자에게 투여하여 PET를 시행하여 얻어진 화상 데이터이어도 된다. 화상 데이터(530)는 도 6에 예시되는 바와 같이 예를 들어 보조기억 장치(106)에 저장되어도 되고, 시스템(500)과 네트워크 등으로 접속된 외부 기기에 저장되어 있어도 된다.
도 7을 이용하여 ROI 설정 프로그램(520)이 CPU(102)에 실행됨으로써 시스템(500)이 수행하는 처리(600)의 흐름을 설명한다. 단계 602는 처리의 개시를 나타낸다. 단계 604에서는 양성 템플릿(150a), 음성 템플릿(150b), ROI 템플릿(150c), PET 화상 데이터(530)가 로드된다. 즉, 이들 데이터가 보조기억 장치(106)로부터 주기억 장치(104)에 복사된다. 단계 606에서는 PET 화상 데이터(530)를 양성 템플릿(150a) 및 음성 템플릿(150b) 각각에 대해 해부학적 표준화한다. 즉, PET 화상 데이터(530)에 표시되어 있는 머리부 화상의 형상을 양성 템플릿(150a) 또는 음성 템플릿(150b)의 형상에 합치하도록 변형시킨다. 전술한 바와 같이 이러한 해부학적 표준화 처리를 행할 수 있는 프로그램은 이미 입수 가능하고, 예를 들어 전술한 PMOD나 SPM과 같은 프로그램을 사용하는 것이 가능하다.
단계 608에서는 단계 606에서의 해부학적 표준화 처리 후의 화상 데이터 및 변환 데이터를 이어지는 처리를 위해 저장한다. 도 5에는 화상 데이터(530)를 양성 템플릿(150a)에 대해 해부학적 표준화한 화상 데이터가 화상 데이터(530a)로서 예시되어 있다. 또한, 화상 데이터(530)를 화상 데이터(530a)로 변환하기 위한 데이터가 변환 데이터(540a)로서 예시되어 있다. 이러한 변환 데이터는 예를 들어 매트릭스로서 나타낼 수 있다. 마찬가지로 도 6에는 화상 데이터(530)를 음성 템플릿(150b)에 대해 해부학적 표준화한 화상 데이터가 화상 데이터(530b)로서 예시되어 있다. 또한, 화상 데이터(530)를 화상 데이터(530b)로 변환하기 위한 데이터(예를 들어 변환 매트릭스)가 변환 데이터(540b)로서 예시되어 있다. 또, 화상 데이터(530a나 530b), 변환 데이터(540a나 540b)는 보조기억 장치(106)에 저장되어 있도록 예시되어 있지만, 실제 실시예의 경우에는 주기억 장치(104)에 저장되는 경우가 많을지도 모른다.
단계 610에서는 양성 템플릿(150a)을 사용하여 해부학적 표준화한 화상 데이터(530a)와 상기 양성 템플릿(150a) 사이의 유사도가 계산된다. 또한, 음성 템플릿(150b)을 사용하여 해부학적 표준화한 화상 데이터(530b)와 상기 음성 템플릿(150b) 사이의 유사도도 계산된다. 이 유사도는 예를 들어 상호 상관 계수일 수 있다. 예를 들어, 화상 데이터(530a)와 양성 템플릿(150a)의 상호 상관 계수(r)는 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Amn은 화상 데이터(530a)의 화소(mn)의 화소값을 나타내고, Bmn은 양성 템플릿(150a)의 화소(mn)의 화소값을 나타낸다. 오버라인이 첨부된 A는 상호 상관 계수가 계산되는 범위에서 화상 데이터(530a)의 화소값 평균을 나타내고, 오버라인이 첨부된 B는 상호 상관 계수가 계산되는 범위에서 양성 템플릿(150a)의 화소값 평균을 나타낸다.
상호 상관 계수(r)를 계산하는 범위는 화상 데이터(530a)의 전체 범위이어도 되지만, 실시형태에 따라서는 그 일부의 범위에서만 계산해도 된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 소뇌 위부터 두정엽까지의 범위에서 상호 상관 계수를 계산하는 것으로 해도 된다. 또한, 본원발명자가 발견한 바에 따르면 화상 데이터(530a)의 전체 범위를 이용하는 것보다 소뇌 위부터 두정엽까지의 범위에서 상호 상관 계수를 계산하는 것이 최종적인 ROI의 결정에 좋은 영향을 미치는 것을 발견하였다. 그러나, 상호 상관 계수를 계산하는 범위는 소뇌 위부터 두정엽까지의 범위에 한정되지 않고, 그 밖의 범위를 이용해도 상관없다.
화상 데이터(530b)와 음성 템플릿(150b)의 상호 상관 계수도 동일하게 하여 계산할 수 있다.
단계 612에서는 단계 610에서 계산한 2개의 상호 상관 계수 중에서 어느 쪽의 값이 높았는지가 판정된다. 그리고, 양성 템플릿(150a) 및 음성 템플릿(150b) 중에서 상호 상관 계수의 값이 높았던 쪽의 템플릿에 관해 단계 608에서 이루어진 변환의 역변환을 ROI 템플릿(150c)에 적용한다. 이에 따라 화상 데이터(530)에 적용되는 ROI가 결정된다.
즉, 예를 들어 단계 610에서 계산한 2개의 상호 상관 계수 중에서 화상 데이터(530a)와 양성 템플릿(150a) 사이에서 계산한 상호 상관 계수가 높은 경우는 단계 612에서 단계 608에서 저장된 변환 데이터(540a 및 540b) 중에서 화상 데이터(530)를 양성 템플릿에 해부학적 표준화하였을 때의 변환 데이터인 변환 데이터(540a)가 선택된다. 그리고, 이 변환 데이터(540a)에 기초하여 화상 데이터(530)를 화상 데이터(530a)에 해부학적 표준화하였을 때의 역변환이 구해진다. 그리고, 이 역변환이 ROI 템플릿(150c)에 적용된다.
반대로 예를 들어 단계 610에서 계산한 2개의 상호 상관 계수 중에서 화상 데이터(530b)와 음성 템플릿(150b) 사이에서 계산한 상호 상관 계수가 높은 경우는 단계 612에서 화상 데이터(530)를 음성 템플릿에 해부학적 표준화하였을 때의 변환 데이터인 변환 데이터(540b)가 선택된다. 그리고, 이 변환 데이터(540b)에 기초하여 화상 데이터(530)를 화상 데이터(530b)에 해부학적 표준화하였을 때의 역변환이 구해진다. 그리고, 이 역변환이 ROI 템플릿(150c)에 적용된다.
이 역변환이 적용되기 때문에 ROI 템플릿의 형상은 화상 데이터(530) 중의 뇌 형상에 합치하도록 변형되어 있다. 따라서, 이 변형된 ROI 템플릿을 이용하면 화상 데이터(530)를 변형하지 않고 그 위에 ROI를 설정할 수 있다. 이와 같이 변형된 ROI 템플릿(150c)을 ROI 정보(550)로서 저장해도 된다(단계 614).
상기 처리에서 결정된 ROI를 예시적인 아밀로이드 이미징 PET 화상의 단면 화상에 겹쳐맞춘 것의 예를 도 9에 나타내었다. 검은 실선으로 둘러싸여 있는 영역이 결정된 ROI이다.
종래기술과의 비교를 위해 도 10에 도 9와 동일한 단면 화상에 MRI 및 해부학적인 뇌지도를 이용하여 설정한 ROI를 겹친 것을 나타내었다. 도 10에서도 검은 실선으로 둘러싸여 있는 영역이 ROI이다. 상술한 실시형태에서 설정된 도 9의 ROI와 종래기술에 의한 도 10의 ROI를 비교하면, 예를 들어 시각야 부근에서 ROI로서 추출되어 있는 영역이 다른 등 양자는 상당히 다르다. 또한, 종래기술에 의한 도 10의 ROI는 두피 또는 뼈에도 ROI가 설정되는 등 명백하게 에러라고 생각되는 ROI도 존재한다. 이들 차이는 상술한 실시형태에서 설정된 ROI가 실제의 핵의학 화상을 이용하여 결정된 ROI인 것에 반해, 종래기술에 의해 설정되는 ROI는 해부학적인 지견에 의해 결정된 것에 불과한 점에서 발생한 것이라고 생각된다. 즉, 종래기술에 의해 설정되는 ROI는 핵의학적인 소견이 포함되지 않았기 때문에 상기 에러가 발생하는 것으로 생각된다. 물론 핵의학 화상에 ROI를 설정함에 있어서는 본원의 실시형태에서 설정된 ROI가 바람직한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 종래기술에 의한 ROI는 본원의 실시형태에서 설정된 ROI보다 필요 이상으로 상세한 구조를 갖고 있고, ROI 내의 화상 해석에 많은 계산 자원을 필요로 할뿐만 아니라 부분 용적 효과도 커지지 않을 수 없다고 생각된다. 이러한 불이익이 생기는 것은 종래기술에 의한 ROI가 핵의학 화상화 장치에 의한 방사선 검출 방법을 고려하지 않고 설정되기 때문이라고 생각된다. 본원의 실시형태에서 설정되는 ROI가 종래기술에 의해 설정되는 것보다 바람직하다고 할 수 있다.
이하는 옵션 처리의 설명이 된다. 도 7의 단계 616에서는 단계 612에서 설정한 ROI를 해석 대상의 화상 데이터(530)의 임의의 단면에 겹쳐 표시해도 된다. 또한, 단계 618에서는 설정한 ROI에 기초하여 어떠한 해석을 행해도 된다. 예를 들어, ROI 내의 화소의 화소값의 적산값이나 평균값을 산출하여 표시·출력해도 된다. 화상 데이터(530)에 대해 특정의 기준 영역(예를 들어 소뇌)의 ROI 내의 화소의 화소값의 평균값으로 화상 데이터의 각 화소의 화소값을 나눔으로써 ROI 내의 평균 SUVR값이 산출되고, 나아가 예를 들어 이 값에 기초하여 해석 대상의 화상 데이터(530)가 작성된 피검자에게 AD가 존재하는지를 자동으로 판정해도 된다. 단계 620은 처리의 종료를 나타낸다.
본원의 수법에 의해 설정되는 ROI에 의한 AD 감별능을 테스트하기 위해 AD, 비AD 합하여 34예의 아밀로이드 이미징 화상에 대해 본원의 수법에 의해 ROI를 설정하고 ROI 내의 평균 SUVR을 산출하였다. 결과를 도 11에 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이 SUVR의 문턱값을 1.7로 하면 경험을 쌓은 의사의 시각 평가와 동등한 정밀도로 AD 화상(알츠하이머가 발병되어 있다고 생각되는 피검자의 화상)과 비AD 화상(알츠하이머가 발병되지 않았다고 생각되는 피검자의 화상)을 감별할 수 있었다.
본원에 개시되는 기술 사상에 의하면 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 MRI 화상 없이 설정하는 것이 가능해지기 때문에 의료 기관 및 환자 모두에게 부담이 적은 검사가 가능해진다. 또한, 해부학적인 정보가 아니라 기능적인 정보에 기초하여 ROI가 설정되기 때문에, 특히 기능 검사에서는 종래기술에 의해 설정되는 것보다 적합한 ROI를 설정하는 것이 가능해진다. 나아가 원화상 상에 ROI를 설정하는 것이 가능하기 때문에 원화상의 화소값을 변경하지 않고 해석을 행하는 것이 가능해진다. 본원에 개시되는 기술 사상은 다양한 의료 화상화 장치에 사용될 수 있고, 또한 화질이나 분해능에도 영향을 받지 않고 사용할 수 있다.
이상, 적합한 실시예를 이용하여 본원발명을 자세하게 설명하였지만, 상기 설명이나 첨부 도면은 본원발명의 범위를 한정할 의도로 제시된 것은 아니고, 오히려 법의 요청을 만족시키기 위해 제시된 것이다. 본원발명의 실시형태에는 여기서 소개된 것 이외에도 다양한 변형이 존재한다. 예를 들어, 명세서 또는 도면에 나타나는 각종 수치도 모두 예시이며, 이들 수치는 발명의 범위를 한정할 의도로 제시된 것은 아니다. 명세서 또는 도면에 소개한 각종 실시예에 포함되어 있는 개개의 특징은 그 특징이 포함되는 것이 직접 기재되어 있는 실시예와 함께만 사용할 수 있는 것은 아니고, 여기서 설명된 다른 실시예나 설명되지 않은 각종 구현화예에서도 조합하여 사용 가능하다. 특히 흐름도에서 소개된 처리 순서는 소개된 순서로 실행해야 하는 것은 아니고, 실시자의 취향이나 필요성에 따라 순서를 바꾸거나 병렬적으로 동시 실행하거나 나아가 복수의 블록을 일체불가분으로 실장하거나 적당한 루프로서 실행하도록 실장해도 된다. 이들 변형은 모두 본원에서 개시되는 발명의 범위에 포함되는 것이고, 처리의 실장 형태에 의해 발명의 범위가 한정되는 일은 없다. 청구항에 특정되는 처리의 기재 순서도 처리의 필수적인 순서를 특정하는 것은 아니고, 예를 들어 처리 순서가 다른 실시형태나 루프를 포함하여 처리가 실행되는 것과 같은 실시형태 등도 청구항에 관한 발명의 범위에 포함되는 것이다. 현재 청구범위에서 특허청구가 이루어져 있는지에 관계없이 출원인은 발명의 사상을 벗어나지 않는 모든 형태에 대해 특허를 받을 권리가 있음을 주장하는 것임을 기록해 둔다.
100 시스템
102 CPU
104 주기억 장치
106 보조기억 장치
107 디스플레이 인터페이스
108 주변기기 인터페이스
109 네트워크 인터페이스
120 양성·음성 템플릿 작성 프로그램
126 템플릿 작성 프로그램
520 설정 프로그램
530 생체 화상 데이터

Claims (20)

  1. 생체의 화상 검사를 위해 ROI를 설정하는 방법으로서,
    ·방사성 의약품을 피검자에게 적용하여 얻어진 핵의학 화상을 양성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제1 변환을 행하는 것;
    ·상기 핵의학 화상을 음성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제2 변환을 행하는 것;
    ·상기 제1 변환에 의해 얻어지는 제1 해부학적 표준화 화상과 상기 양성 템플릿의 유사도를 계산하는 것;
    ·상기 제2 변환에 의해 얻어지는 제2 해부학적 표준화 화상과 상기 음성 템플릿의 유사도를 계산하는 것; 및
    ·상기 ROI를 설정하기 위해 상기 제1 변환 및 상기 제2 변환 중에서 상기 계산되는 유사도가 높은 변환의 역변환을 ROI 템플릿에 적용하는 것;을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    ·상기 양성 템플릿은 상기 방사성 의약품에 의한 핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이고,
    ·상기 음성 템플릿은 상기 질환을 갖지 않는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이며,
    ·상기 ROI 템플릿은 상기 양성 템플릿과 상기 음성 템플릿의 차분에 기초하여 작성된 것인 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상 검사는 아밀로이드 침착에 관한 검사인 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방사성 의약품은 아밀로이드 이미징용의 것인 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유사도는 상호 상관 계수인 방법.
  6. 시스템의 처리 수단에 실행되면 상기 시스템에 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 프로그램 명령을 구비하는 컴퓨터 프로그램.
  7. 처리 수단 및 기억 수단을 구비하는 시스템으로서, 상기 기억 수단은 프로그램 명령을 저장하고, 상기 프로그램 명령은 상기 처리 수단에 실행되면 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프로그램 명령은 상기 처리 수단에 실행되면, 상기 시스템에 상기 역변환이 적용된 상기 ROI 템플릿에 기초하여 핵의학 화상에 ROI를 설정함과 동시에 이 핵의학 화상에서 설정한 ROI의 평균 SUVR을 계산하여 출력시키도록 구성되는 시스템.
  9. 생체의 화상 검사를 위해 ROI를 설정하는 방법으로서,
    ·방사성 의약품을 피검자에게 적용하여 얻어진 핵의학 화상을 양성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제1 변환을 행하는 것;
    ·상기 핵의학 화상을 음성 템플릿을 사용하여 해부학적 표준화하는 제2 변환을 행하는 것;
    ·상기 제1 변환에 의해 얻어지는 제1 해부학적 표준화 화상과 상기 양성 템플릿의 유사도를 계산하는 것;
    ·상기 제2 변환에 의해 얻어지는 제2 해부학적 표준화 화상과 상기 음성 템플릿의 유사도를 계산하는 것; 및
    ·상기 제1 해부학적 표준화 화상과 상기 제2 해부학적 표준화 화상 중에서 상기 계산한 유사도가 높은 쪽의 화상에 ROI 템플릿을 적용하여 상기 ROI를 설정하는 것;을 포함하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    ·상기 양성 템플릿은 상기 방사성 의약품에 의한 핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이고,
    ·상기 음성 템플릿은 상기 질환을 갖지 않는 복수의 피검자의 핵의학 화상으로부터 작성된 것이며,
    ·상기 ROI 템플릿은 상기 양성 템플릿과 상기 음성 템플릿의 차분에 기초하여 작성된 것인 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 화상 검사는 아밀로이드 침착에 관한 검사인 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 방사성 의약품은 아밀로이드 이미징용의 것인 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 유사도는 상호 상관 계수인 방법.
  14. 시스템의 처리 수단에 실행되면, 상기 시스템에 청구항 9 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 프로그램 명령을 구비하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 처리 수단 및 기억 수단을 구비하는 시스템으로서, 상기 기억 수단은 프로그램 명령을 저장하고, 상기 프로그램 명령은 상기 처리 수단에 실행되면 청구항 9 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 프로그램 명령은 상기 처리 수단에 실행되면, 상기 시스템에 상기 역변환이 적용된 상기 ROI 템플릿에 기초하여 핵의학 화상에 ROI를 설정함과 동시에 이 핵의학 화상에서 설정한 ROI의 평균 SUVR을 계산하여 출력시키도록 구성되는 시스템.
  17. 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 ROI 템플릿을 작성하는 방법으로서, 상기 방법은
    ·복수의 제1 종류의 핵의학 화상에 액세스하는 것, 단 상기 복수의 제1 종류의 핵의학 화상 각각은 각각 다른 피험자에 대해 방사성 의약품을 투여하여 핵의학 측정을 행하여 얻어진 화상이고, 이 피험자는 모두 핵의학 화상 검사의 대상이 되는 질환을 갖는 피험자인, 상기 액세스하는 것;
    ·상기 복수의 제1 종류의 핵의학 화상을 각각 해부학적 표준화 및 화소값 정규화를 행한 후에 가산 평균함으로써 양성 템플릿을 얻는 것;
    ·복수의 제2 종류의 핵의학 화상에 액세스하는 것, 단 상기 복수의 제2 종류의 핵의학 화상 각각은 각각 다른 피험자에 대해 방사성 의약품을 투여하여 핵의학 측정을 행하여 얻어진 화상이고, 이 피험자는 모두 상기 질환을 갖지 않는 피험자인, 상기 액세스하는 것;
    ·상기 복수의 제2 종류의 핵의학 화상을 각각 해부학적 표준화 및 화소값 정규화를 행한 후에 가산 평균함으로써 음성 템플릿을 얻는 것; 및
    ·상기 양성 템플릿으로부터 소정의 화소값 문턱값에 기초하여 화소를 추출한 것과, 상기 음성 템플릿으로부터 소정의 화소값 문턱값에 기초하여 화소를 추출한 것의 차분을 취함으로써 상기 ROI 템플릿을 얻는 것;을 포함하는 방법.
  18. 시스템의 처리 수단에 실행되면, 상기 시스템에 청구항 17에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 프로그램 명령을 구비하는 컴퓨터 프로그램.
  19. 처리 수단 및 기억 수단을 구비하는 시스템으로서, 상기 기억 수단은 프로그램 명령을 저장하고, 상기 프로그램 명령은 상기 처리 수단에 실행되면 청구항 17에 기재된 방법을 수행시키도록 구성되는 시스템.
  20. 생체의 화상 검사를 위한 ROI를 결정하기 위해 사용하는 템플릿 세트로서, 상기 세트는 청구항 17에 기재된 양성 템플릿과, 청구항 17에 기재된 음성 템플릿과, 청구항 17에 기재된 ROI 템플릿을 포함하는 세트.
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