核医学图像数据的定量化的制作方法

本发明涉及核医学图像数据的处理，更详细而言，涉及提供以客观地评价核医学检查的结果为目的的新方法。

背景技术：

基于PET、SPECT、闪烁扫描等核医学技法的图像化技术的原理是：将用放射线物质标记后的药剂(放射性药品)投放到体内，检测从体内放出的放射线而使之图像化。若组织存在异常，则与正常组织相比放射性药品的代谢情况发生变化。因此，通过选择使用具有所期望的代谢特性的放射性药品，能够使组织的功能异常图像化。

通过PET、SPECT等所得到的初级图像是使放射线计数值图像化而得的图像。在这样的图像中，放射性药品积聚度高的部位明亮地显示。即，与该部位相对应的像素具有较高的像素值。但是，由于放射能计数值受到各种各样的因素影响，所以，虽说特定像素、关注区域的像素值高但也未必清楚对应的组织是否有异常。因此，进行了通过按照某一规则使各像素值正规化从而能够客观地评价像素值的尝试。作为这样的正规化值最有名的是SUV(Standardized Uptake Value，标准摄取值)。SUV是下面这样的值。

[式1]

SUV＝{衰减修正后的关注区域内放射量(kBq)÷关注区域体积(ml)}/{放射能投放量(MBq)÷被检查者的体重(kg)}

即，SUV是按单位体重的放射能投放量使关注区域的放射性浓度正规化后的值，是能够成为反映放射能或放射性药品的摄入量的指标的值。

关于SUV，期待其对于同样地起作用的组织，不依存于被检查者而成为相同的SUV值。即，期待具有下述的性质：例如如果是没有异常的肝脏组织则不管被检查者是谁都成为相同的值，例如如果是没有异常的肺组织则不管被检查者是谁都成为相同的值。如果能做到这样，则能够将不同被检查者的多个测定结果、同一被检查者的不同时期的多个测定结果进行比较。(需要说明的是，将测定值变换成可比较的值，在本申请的技术领域中将其称为“定量化”。)近年来，也利用不直接使用体重而使用除脂肪外的体重(称为除脂肪体重)对SUV进行修正后的值。

非专利文献1:Yoshifumi Sugawara,Kenneth R.Zasadny et al,"Reevaluation of the Standardized Uptake Value for FDG:Variations with Body Weight and Methods for Correction",November 1999 Radiology,213,521-525

技术实现要素：

但是，本申请发明人对在放射性药品是骨疾病诊断药物的情况下使用SUV存疑。骨疾病诊断药物例如是用于检测癌是否转移到骨等而使用的放射性药品，它是分布于骨的药剂。SUV是利用体重进行正规化而得的值，不是利用与骨有关的信息进行正规化而得的值。

本申请发明人使用下面的被检查者组进行了验证SUV的准确性的实验。

·被检查者人数：15人(男性8人，女性7人)

·年龄：57－79岁(平均67岁)

·体重：39－69kg(平均53.3kg)

本申请发明人，对这些被检查者投放作为骨疾病诊断药物的¹⁸F－NaF进行PET测定，对于所得到的图像数据在腰椎设定关注区域而计算SUV、横轴表示年龄，将结果绘成图表。此外，放射能投放量为133.7－217.8MBq，平均为176.1MBq。将该结果示于图1。

根据图1的图表可知，能看出结果存在年龄依存性。若尝试用直线对结果进行拟合(fitting)，则得到

y＝0.0557x+1.813。

需要说明的是，R²＝0.3584。若根据回归直线的倾斜不是显著的这一零假设而按5％的水平进行检定，则成为P＝0.018，认识到倾斜的显著性。

即，根据本申请发明人的实验，表明对于骨疾病诊断药物SUV存在年龄依存性。这暗示了：作为反映骨疾病诊断药物的摄入量的指标，SUV可能并不适合。如果是这样，则当务之急是确立用于将针对骨疾病诊断药物的核医学数据定量化的新方法。

本申请发明人，作为与骨疾病诊断药物所分布的骨相关联的指标，着眼于骨矿物质含量(Bone Mineral Contents:BMC)以及骨密度(Bone Mineral Density:BMD)。并认为：将BMC或BMD用于核医学图像的正规化以取代以往在SUV中使用的体重，从而能够提高骨疾病诊断药物的定量评价的稳定性。

基于这样的想法，本申请发明人提议：例如作为反映骨疾病诊断药物的摄入量的指标，使用按下面的式[3]或[4]所定义的骨标准摄取值(SUVbone)以取代以往的SUV。

[式2]

SUVbone＝{衰减修正后的关注区域内放射量(kBq)÷关注区域体积(ml)}/{放射能投放量(kBq)÷骨矿物质含量(g)}

[式3]

SUVbone＝{衰减修正后的关注区域内放射量(kBq)÷关注区域体积(ml)}/{放射能投放量(kBq)÷骨密度(g/m²)}

此外，在式2以及式3中，所谓“关注区域”，有时是与1个像素相当的区域，有时是由多个像素形成的区域。

下面将表示SUVbone的有用性的数据绘于图2。

关于图2A，对于与制成了图1的图表的数据相同的实验数据，设定与导出了图1的结果的关注区域相同的关注区域(即在腰椎设定关注区域)，计算按式2所定义的SUVbone，横轴表示年龄而绘成图表。为了进行比较，对于与图1所示相同的以往的SUV也绘成图表。一目了然：SUVbone的年龄依存性极低，不管年龄大小SUVbone都表现为大体一定的值。若尝试用直线对SUVbone进行拟合，则成为

y＝0.0009x+0.1371。

R²＝0.0854。即实际上看不到年龄依存性。为了确定有无统计学上的显著性，按5％的水平对回归直线的倾斜不是显著的这一零假设进行了检定。于是，成为P＝0.29，在统计学上也不认为是回归直线的倾斜。

也就是，表明：将BMC用于核医学图像的正规化这一本申请发明，在具有积聚于骨的性质的放射性药品的摄入量的定量化上极为有用。

关于按式3所定义的SUVbone，介绍表示其有用性的数据。图2B中，对于与制作了图1的图表的数据相同的实验数据，设定与导出了图1的结果的关注区域相同的关注区域(即在腰椎设定关注区域)，计算按式3所定义的SUVbone，横轴表示年龄，绘成图表。与图2A同样地，对于与图1所示数据相同的以往的SUV，为了进行比较而绘成图表。一目了然：按式3所定义的SUVbone的年龄依存性极低，不管年龄大小SUVbone都表现为大致一定的值。若尝试用直线对SUVbone进行拟合，则成为

y＝0.0002x+0.0918。

R²＝0.0089。即，实际上没有观察到年龄依存性。为了确认在统计学上有没显著性，按5％的水平对回归直线的倾斜不是显著的这一零假设进行了检定。于是，成为P＝0.73，在统计学上也不认为是回归直线的倾斜。即，表明：回归直线的倾斜在统计学上也是零，SUVbone的年龄依存性在统计学上也不存在。

也就是，表明：将BMD用于核医学图像的正规化这一本申请发明，在具有积聚于骨的性质的放射性药品的摄入量的定量化上极为有用。

因此，本申请发明的实施方式，一般而言特征在于，利用骨矿物质含量(Bone Mineral Contents:BMC)或骨密度(Bone Mineral Density:BMD)将根据核医学图像数据所得到的信息正规化。

根据实施方式，BMC和BMD也可以根据被检查者的性别、年龄、身高、体重来推定。

本申请发明的优选实施方式的一例是如下这样的系统，该系统具备：

读入核医学图像数据的第1单元；

读入所述核医学图像数据的被检查者的性别信息的第2单元；

读入所述被检查者的年龄信息的第3单元；

读入所述被检查者的身高信息的第4单元；

读入所述被检查者的体重信息的第5单元；

读入所述与投放到被检查者的放射量有关的信息的第6单元；

从所述核医学图像数据得到规定的信息的第7单元；

第8单元，基于由所述第2单元所得到的性别信息、由所述第3单元所得到的年龄信息、由所述第4单元所得到的身高信息和由所述第5单元所得到的体重信息中的至少任一信息，计算骨矿物质含量或骨密度；

第9单元，基于由所述第6单元所得到的投放放射量信息和由所述第8单元所得到的骨矿物质含量或骨密度，使由所述第7单元所得到的所述规定的信息正规化；和

输出由所述第9单元所得到的正规化值的第10单元。

本申请发明的优选实施方式的一例是如下这样的计算机程序，该计算机程序具有程序指令，系统的处理单元执行该程序指令，从而使所述系统完成下述动作：

读入核医学图像数据；

读入所述核医学图像数据的被检查者的性别信息；

读入所述被检查者的年龄信息；

读入所述被检查者的身高信息；

读入所述被检查者的体重信息；

读入与投放于所述被检查者的放射量有关的信息；

从所述核医学图像数据得到规定的信息；

基于所述性别信息、所述年龄信息、所述身高信息和所述体重信息中的至少任一信息，计算骨矿物质含量或骨密度；

基于所述与投放的放射量有关的信息和所述骨矿物质含量或所述骨密度，使所述规定的信息正规化；和

输出所述正规化后的信息。

本申请发明的优选实施方式的一例是如下这样的系统，具备：

读入核医学图像数据的第1单元；

读入所述核医学图像数据的与投放于被检查者的放射量有关的信息的第2单元；

读入与所述被检查者的骨矿物质含量或骨密度有关的信息的第3单元；

从所述核医学图像数据得到规定的信息的第4单元；

第5单元，基于由所述第2单元所得到的投放放射量信息和由所述第3单元所得到的骨矿物质含量或骨密度，使由所述第4单元所得到的所述规定的信息正规化；和

输出由所述第5单元所得到的正规化值的第6单元。

本申请发明的优选实施方式的一例是下面这样的计算机程序，该计算机程序，具有程序指令，系统的处理单元执行该程序指令，从而使所述系统完成下述动作：

读入核医学图像数据；

读入所述核医学图像数据的与投放于被检查者的放射量有关的信息；

读入与所述被检查者的骨矿物质含量或骨密度有关的信息；

从所述核医学图像数据得到规定的信息；

基于所述与投放的放射量有关的信息和所述骨矿物质含量或所述骨密度，使所述规定的信息正规化；和

输出所述正规化后的信息。

将本发明的几个优选具体化形态特定为权利要求书所含的权利要求。但是，被特定于这些权利要求的构成，不限于包含本说明书以及图面所公开的所有新的技术思想。事先说明，不管是否已记载于当前的权利要求书中，申请人对本说明书以及附图所公开的所有新的技术思想主张获得专利的权利。

附图说明

图1是示出在利用核医学的方法进行的骨转移诊断中、SUV存在年龄依存性的图表。

图2A是示出本申请发明人提出的SUVbone(使用BMC)观察不到年龄依存性的图表。

图2B是表示本申请发明人提出的SUVbone(使用BMD)观察不到年龄依存性的图表。

图3是用于说明能够使本发明具体化的系统的构成图。

图4是用于说明本发明的处理的例子的图。

具体实施方式

图3是用于说明作为能够执行本说明书所公开的各种各样的处理的硬件例子的装置或系统100的主要构成的图。如图3所描绘地那样，系统100在硬件方面可以与一般的计算机相同，具备CPU102、主存储装置104、辅助存储装置106、显示器·接口107、外围设备接口108和网络·接口109等。与一般的计算机同样地，作为主存储装置104可以使用高速的RAM(随机存取存储器)，作为辅助存储装置106可以使用廉价且大容量的硬盘、SSD等。可以在系统100连接用于进行信息显示的显示器，该显示器经由显示器·接口107连接。另外，可以在系统100连接键盘、鼠标、接触面板那样的用户接口，这些用户接口经由外围设备接口108连接。网络·接口109可以用于经由网络连接于其他计算机、互联网之用。

可以在辅助存储装置106保存操作系统(OS)110、用于提供本说明书所公开的特征性处理的解析程序120等。系统100的最基本的功能是通过OS110使CPU102执行而提供的。

另外，本说明书所公开的新处理是通过CPU102执行解析程序120而提供的。构成解析程序120的程序指令组，可以是用C++、JAVA(注册商标)等现有的任意程序语言编写出的指令，能够变换成可由适当的编译器执行的形式并保存于辅助存储装置106。

进一步，可以在辅助存储装置106保存成为解析程序120的解析对象的核医学图像数据132、保存核医学图像数据132的各种测定条件的测定条件数据134、保存处理中要计算的信息的数据136、保存处理结果的数据138等。

关于系统100，除了图1所绘的要素外，还可以具备电源、冷却装置等与通常的计算机系统所具备的装置相同的结构。关于计算机系统的实施方式已知有利用各种各样的技术的各样各样的方式，该技术例如有：适于存储装置的分散·冗长化和虚拟化、多台CPU的利用、CPU虚拟化、DSP等特定处理的处理器的使用；将特定处理硬件化而组合于CPU。本说明书所公开的发明可以搭载到任何形态的计算机系统，本发明的范围不受计算机系统的形态限定。本说明书所公开的事项，一般而言可以具体化为如下等来实现：(1)一种程序，其具备指令，该指令构成为，通过被处理单元执行从而使具备该处理单元的装置或系统完成本说明书中说明的各种处理；(2)通过该处理单元执行该程序所实现的装置或系统的工作方法；(3)装置或系统，具备该程序以及构成为执行该程序的处理单元。

另外，请注意：在系统100的制造销售时和起动时，数据132～138未存储于辅助存储装置106之中的情况很多。这些数据可以是例如经由网络·接口109从外部装置输送到系统100的数据。根据实施方式，数据136和138也可以是通过CPU102执行程序120或其他程序从而形成并存储的数据。另外，根据程序120和/或OS110的实施形态，有时数据136和/或138未被保存于辅助存储装置106而是仅被保存于主存储装置104。根据情况，有时数据134与数据132一体化，数据134也不会作为独立的数据文件而存在。请注意：本发明的范围不受数据132～138是否存在所限定。

接下来，对本实施例中成为解析对象的核医学图像数据132进行说明。核医学图像数据132可以是例如通过用于骨转移诊断的PET测定所得到的图像数据，可以是例如作为放射性药品向被检查者投放¹⁸F-NaF、用PET装置检测从体内放射出的放射线并基于该放射线计数值所形成的图像数据。通常，各像素值具有与放射能计数值相对应的值，即各像素值表示放射性强度。此外，本发明中能成为解析对象的核医学图像数据，不限于使用¹⁸F－NaF所得到的PET图像，使用其他放射性药品(锝(^99mTc)羟基亚甲基二膦酸盐注射液、锝(^99mTc)亚甲基二膦酸盐注射液等)所得到的各种核医学图像(PET图像、SPECT图像、闪烁扫描图像)也可以成为本发明的解析对象。

测定条件数据134中保持有与成为制作核医学图像数据132所含的PET图像的基础的PET测定相关的各种条件。测定条件数据134中所保存的条件，优选地，至少包含被检查者的性别、年龄、身高、体重，另外，优选地，包含放射性药品的投放量。根据情况，有时测定条件数据134的内容包含于核医学图像数据132，测定条件数据134不作为独立的数据文件存在。根据实施方式，测定条件数据134所含的至少任一条件，也可以是用户利用连接于外围设备接口108的键盘等而输入的条件。根据实施方式，测定条件数据134也可以不保存在辅助存储装置106之中而是保存在主存储装置104之中。

接下来，利用图4对优选实施例的特征性处理进行说明。该处理可以是通过CPU102执行解析程序120从而使系统100完成的处理。

步骤200表示处理开始。在步骤202中，作为解析程序120进行解析处理的准备，核医学图像数据132的至少一部分被复制到主存储装置104中。

在步骤204中，获取以投放放射量为代表的、与核医学图像数据132有关的测定条件的信息。根据实施例，该步骤是通过载入前述测定条件数据134而进行的。在别的实施例中，是通过读取核医学图像数据132之中所保存的各种条件信息而进行的。在其他的实施例中，也可以从经由外围设备接口108所连接的键盘等接受各种条件的输入。此时也可以是，按照解析程序12的指令运行的CPU102，经由显示器·接口107在连接于该显示器·接口107的显示器上显示应输入测定条件之意的短讯息。此外，根据实施方式，在通过步骤204所得到的测定条件的信息中，也可以包含核医学图像数据132的被检查者的信息(性别、年龄、体重、身高等)。

在步骤206中，进行骨矿物质含量(Bone Mineral Contents:BMC)或骨密度(Bone Mineral Density:BMD)的计算。BMC和BMD可以根据被检查者的性别、年龄、身高、体重来推定。尤其是对于日本人，已有利用数据库的先行研究(例如、European Journal of Clinical Nutrition(2001)55,p.462-470)。根据该文献，显示可以根据下式推定BMC和BMD。

骨矿物质含量(男性；kg)＝-1.81-0.0015×年龄+1.89×身高+0.017×体重

骨矿物质含量(女性；kg)＝-1.05-0.009×年龄+1.57×身高+0.017×体重

骨密度(男性；g/m²)＝0.934-0.00081×年龄+0.003×体重

骨密度(女性；g/m²)＝0.824-0.00368×年龄+0.137×身高+0.0026×体重

此外，在这些式子中，年龄的单位是岁，体重的单位是kg，身高的单位是m。

在本实施例中，解析程序120的内部编入有这些式子，并构成为，通过控制CPU102使得其通过将在步骤204中得到的被检查者的性别、年龄、身高、体重的各信息代入这些式子从而计算骨矿物质含量BMC和骨密度BMD。根据实施方式，也可以将计算出的BMC和/或BMD例如作为数据136保存于例如辅助存储装置106或主存储装置104。

步骤208表示根据核医学图像数据132得到规定的信息的阶段。该信息随后利用BMC或BMD而被正规化(步骤210)，并作为图(map)和/或数值输出(步骤214)。在步骤208中得到的信息，根据实施方式可以是各种各样的信息。在某个实施方式中，该信息就是各像素的像素值本身。该情况下，因为已经在步骤202中进行了数据的读入，所以不需要步骤208。根据实施方式，在本步骤中得到的信息，也可以是每个像素的放射性浓度。因此，在本步骤中，为了将图像数据132的各像素的像素值换算成放射性浓度，也可以将各像素值与像素容积的倒数这一规定的系数相乘。

根据实施方式，在步骤208中，也可以进行用于修正核医学图像数据132的各像素的像素值(计数数量)的修正。通过该修正，也可以修正放射线在体内被吸收·散射的效果和放射性核素的崩溃引起的放射能衰减。进行这些修正，按照核医学的方法一般都可进行，所以不详细说明。根据实施方式，核医学图像数据132有时是预先实施了这样的修正后的数据。

根据实施方式，在步骤208中，也可以计算由多个像素构成的区域中的放射能计数值和、由多个像素构成的区域中的放射性浓度(即，将由多个像素构成的区域内的放射量除以该区域的体积所得的值)。这些值也可以是上述进行了衰减修正后的值。

根据实施方式，在步骤208中，也可以计算多个信息。例如，也可以计算每个像素的放射能计数值、每个像素的放射性浓度、由多个像素构成的区域中的放射能计数值和由多个像素构成的区域中的放射性浓度中的2种或更多种信息(值)。也可以都是上述进行了衰减修正后的值。

在步骤210中，进行在步骤208中得到的信息的正规化。具体而言，将在步骤208中得到的信息(值)除以(放射能投放量÷BMC)或(放射能投放量÷BMD)。这里，放射能投放量使用在步骤204中得到的值，BMC或BMD使用在步骤206中得到的值。根据实施方式，也可以适当变更放射能投放量和BMC、BMD的单位。

在步骤208中获取的信息例如是衰减修正后的放射性浓度的情况下，通过步骤210的正规化处理所得到的值成为按式2或式3所定义的SUVbone。

在步骤210中正规化后的值在步骤214中被输出，但是根据实施方式，也可以在输出之前追加更多处理。在图4中，这样的可选处理用步骤212示出。例如、在步骤208中获取的信息是衰减修正后的每个像素的放射性浓度、其在步骤210中被正规化的情况下(即，在通过步骤210计算SUVbone的情况下)，也可以在步骤212中在由多个像素构成的关注区域内中累计SUVbone。

在步骤214中，进行在步骤210和/或212中计算出的值的输出。输出既可以包含使在步骤210和/或212中计算出的值图像化并显示，和/或、也可以包括将该值作为数值来显示。另外，也包括将该值作为数据138保存于辅助存储装置106。

在步骤210中计算出的值是每个像素的、正规化后的放射性浓度的情况下(即，是每个像素的SUVbone的情况下)，可以将其作为图像就像断层像那样进行图(map)显示。另外，在步骤210或212中，在计算由多个像素构成的区域内的、正规化后的放射性浓度的情况下，也可以该放射性浓度作为数值来显示。根据实施方式，也可以将每个像素的正规化值的图和特定的关注区域的正规化值一起显示。这些显示，也可以例如在连接于显示器·接口107的显示器上进行。

步骤220示出处理结束。

利用优选的例子对本发明的实施方式进行了说明，但是这些例子并不是为了限定本发明的范围而介绍的，而是为了满足专利法的要件并有助于本发明的理解而介绍的。本发明可以按各种各样的形态来具体化，在本发明的实施方式中除了这里例示的了实施例以外还存在很多变形。另外，本发明，除了实施例中介绍过的使用¹⁸F－NaF所得的PET图像以外，还可以适用与使用各种各样的射性药剂所得的核医学图像(PET图像、SPECT图像、闪烁扫描图像)。

本说明书中说明了的各种实施例所含的各个特征，并不是只能与直接记载为包含该特征的实施例一起使用，即使在这里说明了的其他实施例和未说明的各种具体化例中，也能够组合使用。特别是通过流程图介绍了的处理顺序，并不是必需按照介绍的顺序执行，也可以根据实施者的喜好，切换顺序或者并列地同时执行，进一步一体不可分地实施多个程序块(block)，或者相反地分割成多个子块，或者作为适当的循环(loop)来执行。另外，根据实施方式，有时并没有实施流程图中几个块。例如如前所述，也可以有不需要步骤212的实施方式。此外，根据实施方式，有时预先计算BMC和BMD，就没有必要在步骤206中重新进行计算。另外，BMC和BMD也可以是通过公知方法另行测定到的值。作为BMC和BMD的定量法，除了一般的利用骨矿物质含量定量装置的方法之外，还可以使用公知的各种方法(例如，「歯放、第18卷(1978)p.278～295」记载的方法)。该情况下，步骤206也可以置换成BMC和BMD的读入处理。这些变形全部包含于本发明的范围。权利要求所特定的处理的记载顺序也并不特定处理的必要顺序，例如处理顺序不同的实施方式和包含循环而执行处理的那样的实施方式等也包含于权利要求所涉及的发明的范围。请注意：不管是否已在当前的权利要求书中形成权利要求，申请人对于不脱离本发明的思想所有方式都主张具有享受专利权的权利。

附图标记的说明

100 系统

102 CPU

104 主存储装置

106 辅助存储装置

107 显示器·接口

108 外围设备接口

109 网络·接口

110 OS

120 解析程序