(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子乳房画像を表示する画像データの取得および処理装置において、
圧迫機構として構成され、放射性核種造影剤が注入された被験者の腫瘍を含む乳房を間に位置付けて圧迫する、向かい合う２つの平らなガンマ検出器と、
プロセッサと、
前記プロセッサと通信する表示装置と、を備え、
前記各ガンマ検出器が、前記圧迫された腫瘍を含む乳房から光子を取得して、前記圧迫された腫瘍を含む乳房を表示する出力画像データを生成するように、構成され、
前記プロセッサが、前記各ガンマ検出器から出力画像データを受信して、前記圧迫された腫瘍を含む乳房を表示する二次元（２Ｄ）画像を生成する工程、前記受信した出力画像データに基づいて、前記二次元画像における二次元腫瘍領域を特定する工程、前記二次元画像の二次元腫瘍領域を通る複数の経路に沿った複数の強度分布をそれぞれ定義する工程、および、前記複数の強度分布から最大値に対する異なる割合で計算される複数のサイズを算出する工程と、前記二次元腫瘍領域を通る前記強度分布に対応する経路に沿った前記腫瘍の平均サイズを生成するために、前記複数のサイズを平均化することにより前記腫瘍のサイズを算出する工程と、を実行するように、構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
分子乳房画像を表示する画像データを取得および処理するコンピュータシステムを、
向かい合う２つの平らなガンマ検出器の間に放射性核種造影剤が注入された被験者の腫瘍を含む乳房を位置付けて圧迫して、前記圧迫された腫瘍を含む乳房から前記ガンマ検出器によって取得される光子を表すデータを、前記ガンマ検出器から受信する手段、
前記受信したデータに基づいて、前記圧迫された腫瘍を含む乳房を示す二次元（２Ｄ）画像を生成する手段、
前記二次元画像で二次元腫瘍領域を特定する手段、
前記二次元画像の二次元腫瘍領域を通る複数の経路に沿った複数の強度分布をそれぞれ定義する手段、
前記複数の強度分布から最大値に対する異なる割合で計算される複数のサイズを算出する手段と、前記二次元腫瘍領域を通る前記強度分布に対応する経路に沿った前記腫瘍の平均サイズを生成するために、前記複数のサイズを平均化することにより前記腫瘍のサイズを算出する手段、として機能させるためのプログラム。
【請求項３】
分子乳房画像を取得して分析するシステムの作動方法において、
前記システムが、
ａ）向かい合う２つの平らなガンマ検出器の間に、放射性核種造影剤が注入された被験者の腫瘍を含む乳房を位置付けて圧迫するように前記２つのガンマ検出器の位置を調整するステップと、
ｂ）前記圧迫された乳房を示す二次元（２Ｄ）画像を生成するために、前記各ガンマ検出器で圧迫された前記乳房から光子数を取得するステップと、
ｃ）前記二次元画像において二次元腫瘍画像領域を特定するステップと、
ｄ）前記二次元腫瘍画像領域を通る複数の経路に沿った複数の強度分布をそれぞれ決定するステップと、
ｅ）前記複数の強度分布から、前記腫瘍のサイズを算出するステップと、
を順次実行する
ことを特徴とするシステムの作動方法。
【請求項４】
前記ステップｅ）が、
前記複数の強度分布の各々から、最大値に対する異なる割合で計算される複数のサイズを算出するステップと、
前記二次元腫瘍画像領域を通る前記強度分布に対応する経路に沿った前記腫瘍の平均サイズを生成するために、前記複数のサイズを平均化するステップと、を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のシステムの作動方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）が、前記腫瘍を含む関心領域（ＲＯＩ）を特定するステップを含み、
前記システムが、
ｆ）前記ＲＯＩから前記各検出器によって受け取った光子数を測定するステップと、
ｇ）前記ステップｂ）で取得した前記光子数、前記ステップｆ）で測定された前記光子数、および、前記乳房内における組織の減衰係数、を用いて、前記乳房における前記腫瘍の深さを測定するステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項３に記載のシステムの作動方法。
【請求項６】
前記ステップｃ）が、
ｃ）ｉ）前記腫瘍を含む対応する腫瘍ＲＯＩを特定するステップと、
ｃ）ｉｉ）前記腫瘍を含まない対応する背景ＲＯＩを特定するステップと、
を有することを特徴とする請求項３に記載のシステムの作動方法。
【請求項７】
前記システムが
ｈ）前記ステップｃ）ｉ）で特定された前記腫瘍ＲＯＩから受け取った光子数の合計、および、前記ステップｃ）ｉｉ）で特定された前記背景ＲＯＩから受け取った光子数の合計、に基づいて、腫瘍と背景との比率を算出するステップ
をさらに実行することを特徴とする請求項６に記載のシステムの作動方法。
【請求項８】
分子乳房画像を取得して分析するシステムの作動方法において、
前記システムが、
ａ）向かい合う２つの平らなガンマ検出器の間に、放射性核種造影剤が注入された被験者の乳房を位置付けるように前記２つのガンマ検出器の位置を調整するステップと、
ｂ）前記乳房を示す二次元（２Ｄ）画像を生成するために、前記各ガンマ検出器において、前記乳房から複数の光子を取得するステップと、
ｃ）前記生成された二次元画像で腫瘍画像領域を特定するステップと、
ｄ）前記生成された二次元画像で、前記腫瘍画像領域を含む第１関心領域ＲＯＩ、および、前記第１関心領域ＲＯＩのサイズと等しく且つ前記腫瘍を除く背景組織の画像だけを含む第２関心領域ＲＯＩ、を選択するステップと、
ｅ）前記腫瘍画像領域を通る複数の経路に沿った複数の強度分布をそれぞれ決定するステップと、
ｆ）ｉ）前記決定された複数の強度分布に基づいて、前記腫瘍画像領域のサイズを算出するステップ、前記複数の強度分布の各々から、最大値に対する異なる割合で計算される複数のサイズを算出するステップと、
ｆ）ｉｉ）前記対応する強度分布に関連する経路に沿った腫瘍の平均サイズを生成するために、前記複数のサイズを平均化することにより前記腫瘍画像領域のサイズを算出するステップと、
ｇ）前記腫瘍画像領域のサイズに基づいて、前記腫瘍の体積を決定するステップと、
ｈ）前記決定された腫瘍の体積および前記第２関心領域ＲＯＩを用いて、前記第１関心領域ＲＯＩにおける前記腫瘍画像領域に基づいて、腫瘍と背景との比率を算出するステップと、
を順次実行することを特徴とするシステムの作動方法。
【請求項９】
前記システムが、
ｉ）前記第１関心領域ＲＯＩから、前記各ガンマ検出器によって受け取った光子数を測定するステップと、
ｊ）前記ステップｂ）で取得した光子数、前記ステップｉ）で測定された光子数、および、前記乳房内における組織の減衰係数、を用いて、前記乳房内における前記腫瘍の深さ
を測定するステップと、
をさらに実行することを特徴とする請求項８に記載のシステムの作動方法。
【請求項１０】
分子乳房画像を取得して分析するシステムの作動方法において、
前記システムが、
ａ）向かい合う２つの平らなガンマ検出器の間に、放射性核種造影剤が注入された被験者の乳房を位置付けるように前記２つのガンマ検出器の位置を調整するステップと、
ｂ）前記２つのガンマ検出器の間に位置付けられた前記乳房の厚みを測定するステップと、
ｃ）前記乳房の各画像を生成するために、単一の空間方向に沿って、前記各ガンマ検出器で前記乳房から放射される光子数を取得するステップと、
ｄ）前記乳房の各画像の少なくとも１つで、腫瘍および周辺の関心領域ＲＯＩを特定するステップと、
ｅ）前記腫瘍を通る複数の経路に沿って決定される複数の強度分布を選択し、前記単一
の空間方向に沿って、前記周辺の関心領域ＲＯＩから前記各ガンマ検出器によって受け取
った光子数を算出するステップと、
ｆ）ｉ）前記決定された複数の強度分布に基づいて、前記腫瘍画像領域のサイズを算出
するステップ、前記複数の強度分布の各々から、最大値に対する異なる割合で計算される
複数のサイズを算出するステップと、
ｆ）ｉｉ）前記対応する強度分布に関連する経路に沿った腫瘍の平均サイズを生成する
ために、前記複数のサイズを平均化することにより前記腫瘍画像領域のサイズを算出する
ステップと、
ｆ）ｉｉｉ）前記ステップｃ）で取得した前記光子数、前記ステップｅ）で算出された
前記光子数、および、前記乳房内における組織の減衰係数、を用いて、前記乳房内におけ
る前記腫瘍の深さを測定するステップと、
を順次実行する
ことを特徴とするシステムの作動方法。
【請求項１１】
前記システムが、調整されたピクセルサイズで前記乳房の各画像の少なくとも１つをリサンプリングするために、線形補間アルゴリズムを用いて生成された補間画像を表示するステップをさらに実行する
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステムの作動方法。
【請求項１２】
前記ステップｄ）は、
ｄ）ｉ）前記腫瘍を含む対応する腫瘍ＲＯＩを特定するステップと、
ｄ）ｉｉ）前記腫瘍を含まない対応する背景ＲＯＩを特定するステップと、を有し、
前記システムが、
ｇ）前記ステップｄ）ｉ）で特定された前記腫瘍ＲＯＩの幾何平均と、前記ステップｄ）ｉｉ）で特定された前記背景ＲＯＩの幾何平均と、の比率を算出するステップ、をさらに実行する
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００６年１２月１１日付けで提出されたＵＳ６０／８６９４１９に記載の「デュアルヘッドガンマカメラを用いた定量的分子乳房画像」に基づいている。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載］
本発明は、Ｎｏ．ＮＣＩ  Ｒ２１  ＣＡ１１０１６２−０１  Ｆｕｎｄ  Ｎｏ．５Ｂ１７４０に基づき、アメリカ政府の支援による支援を受けたものである。アメリカ政府は、この発明に一定の権利を与えている。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、ガンマカメラを用いて取得される乳房画像に関して、定量的な情報を得るシステムおよび方法に関する。
【０００４】
スクリーニングマンモグラフィ（検診マンモグラフィ）は、３０年間、乳がんの発見のために、用いられてきた。検診マンモグラフィは、乳がんの死亡率を減らすための唯一可能なスクリーニング方法である。しかしながら、スクリーニングマンモグラフィの検出感度は、かなり異なる。乳がんを検出するマンモグラフィの欠点として、最も重要な要因は、Ｘ線撮影乳房密度である。マンモグラフィの検出感度を調査する研究では、マンモグラフィの検出感度が、脂肪性の乳房を有する女性では８７〜９７パーセントから、極めて高密度な乳房を有する女性では４８〜６３パーセントまで低下していることが、確認されている。
【０００５】
マンモグラフィに代わる診断として、超音波やＭＲＩがある。スクリーニング技術として、乳房全体の超音波の有効性は、マンモグラフィとほとんどかわらない。ＭＲＩは、乳がんを検出するための高い検出感度を有し、乳房密度の影響を受けない。しかしながら、両側乳房ＭＲＩ（bilateral breast MRI）は、現在、マンモグラフィ装置より約２０倍高いので、スクリーニング技術として普及してない。
【０００６】
他の従来技術としては、ポジトロン放射マンモグラフィ（ＰＥＭ）がある。このＰＥＭは、乳房を画像化するために、向かい合う小さな２つのＰＥＴ検出器を使用する。ＰＥＭ技術は、優れた解像力を提供する。しかしながら、現在の利用可能な放射性トレーサー（Ｆ−１８フルオロデオキシグルコース）は、患者が一晩断食することが必要となる。また、患者は、低血中濃度でなければならない（これは、糖尿病患者においてはしばしば問題である）。そして、フルオロデオキシグルコースを注入後、患者は、腫瘍でＦ−１８フルオロデオキシグルコース（Ｆ−１８ＦＤＧ）を取り込むために、１、２時間待たなければならない。長い準備期間に加えて、それらＰＥＴ処置の高いコストは、この処置の有効性を減らしている。したがって、ＰＥＴは、定期的な乳房の検診として使用するには難しい。
【０００７】
テクネチウム９９ｍセスタミビ（Tc-99m sestamibi）で、シンチマンモグラフィ（scintimammography）における乳房の放射性核種画像は、１９９０年代に開発され、ここ１０〜１５年間研究がなされている。この実用的な方法は、乳房密度に依存していない。大きな総合センターの研究では、約８５パーセントの悪性乳房腫瘍の検出において、シンチマンモグラフィの検出感度および特異度を示している。しかしながら、それらの結果は、大きな腫瘍を保持するだけである。また、いくつかの研究では、検出感度は、腫瘍のサイズでかなり減少すると示されている。１０〜１５ｍｍサイズ以下の病変組織に対する検出感度は、約５０パーセントであると報告されている。この制限は、スクリーニングマンモグラフィによって検出される乳がんの多くとも３分の１が１０ｍｍより小さいことを踏まえると、特に問題である。また、回復の予後は、原発腫瘍の早期検出に依存している。原発部位を超えた癌の広がりは、１５ｍｍ以下の腫瘍サイズで、約２０〜３０パーセントで起こる。その一方で、腫瘍サイズが１５ｍｍ以上超えて成長するので、リンパ節陽性疾患の発生率が、直径２ｃｍの乳房の腫瘍に対して、陽性結節の患者の約４０パーセント増加する。したがって、乳がんの一次診断で価値のある核医学技術においては、確実に、直径１５ｍｍより小さい腫瘍を検出することができなければならない。したがって、その制限は、アメリカで有益な技術としての従来のシンチマンモグラフィにおいて、問題である。
【０００８】
従来のシンチマンモグラフィのその欠点を克服するために、さまざまな小さな視界ガンマカメラが、開発されている。その小さな視界ガンマカメラは、従来のマンモグラフィと似たような方法および配置で、乳房を画像化することができる。現在利用できる単一光子画像用の１つの商業システムは、バージニア州のニューポートニューズにあるディロンテクノロジー（Dilon  Technologies）で、製造されている。そのシステムでは、小さな検出器および圧迫パドル（compression paddle）を使用することで、１０ｍｍ未満の病変の検出に対して、６７パーセントの検出感度が報告されている。
【０００９】
それらのシステムは、小さなガンマ線カメラを用いている。ガンマ線カメラは、乳房圧迫システムに最も近い、または、直接乳房圧迫システムに接触するといった方法で、マンモグラフィ装置、または、独立型のシステムに取り付けられている。そのシステムは、２つのＣＺＴ検出器を有する。その２つのＣＺＴ検出器は、同一であり、向かい合って設けられている。そのシステムは、乳房を圧迫している間に、乳房の平面の画像化を行う。デュアルヘッドシステムによる最近の臨床研究では、１０ｍｍ未満の病変に対して、ほぼ９０パーセント近くの検出感度で、増加を示している。
【００１０】
しかしながら、検出感度が向上しているのにもかかわらず、さまざまなサイズの病変を特定することができないのは、重大な問題である。したがって、診断、分析、治療計画の助けとなる追加の情報を提供するためのシステムおよび方法を有することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、デュアルヘッド分子乳房画像システムによって得られる情報を用いて、分子腫瘍分析を行うためのシステムおよび方法を提供することを課題とする。特に、本発明は、診断および生検部位の助けとなる予め入手できない情報を提供するために、平面専用の乳房画像において利用可能な情報を活用するためのシステムおよび方法を提供する。具体的には、本発明は、サイズ、コリメータまでの深さ、および、腫瘍の相対的なトレーサーの取り込み、を正確に測定する方法を提供する。
【００１２】
本発明は、腫瘍の直径を測定するために、各腫瘍を通る画素強度分布（pixel intensity profiles）の形状を使用する。また、その方法は、検出器のコリメータ面から病変の深さを測定するために、軟部組織で圧迫された乳房の厚みの情報、および、ガンマ線の減衰を用いる。さらに、本発明は、測定された病変の直径、および、病変における測定回数、背景乳房領域、を使用する。背景乳房領域は、相対的な放射性トレーサーの取り込み、または、腫瘍と背景との比率（Ｔ/Ｂ比率）を決定するために、用いられる。
【００１３】
本発明のさまざまな特徴は、以下の詳細な説明および図面から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で用いられる分子乳房画像システムの説明図である。
【図２】本発明に係る図１に示された分子乳房画像システムを用いて、腫瘍サイズを測定するためのステップを示すフローチャート図である。
【図３】本発明における腫瘍サイズを測定するためのユーザインタフェースの配置図である。
【図４】本発明における腫瘍の深さ、および、相対的な放射性トレーサーの取り込み、を測定するためのステップを示すフローチャート図である。
【図５】本発明におけるさまざまに圧迫された乳房の厚みに対する推奨するＲＯＩ直径を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、分子乳房画像システム（ＭＢＩシステム）１０は、２つの向かい合うテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）の検出器１２を有する。具体的には、検出器１２は、上部検出器ヘッド１２Ｕと、下部検出器ヘッド１２Ｌと、を備えている。上部検出器ヘッド１２Ｕおよび下部検出器ヘッド１２Ｌのそれぞれは、例えば、１６ｃｍ〜２０ｃｍのサイズで、改良直立型マンモグラフィの構台１４に取り付けられている。一実施形態によれば、検出器１２は、ＬｕｍａＧＥＭ３２００Ｓの高性能の検出器である。ＬｕｍａＧＥＭ３２００Ｓは、１．６ｍｍの画素サイズを有するガンマメディカ社（Ｇａｍｍａ  Ｍｅｄｉｃａ）のソリッドステートカメラ（solid-state cameras）である。ＬｕｍａＧＥＭは、カリフォルニアにあるガンマメディカ社の商標である。
【００１６】
上部検出器ヘッド１２Ｕおよび下部検出器ヘッド１２Ｌの相対位置は、ユーザコントロール１６を使って、調節される。特に、上部検出器ヘッド１２Ｕ、下部検出器ヘッド１２Ｌの組立は、圧迫機構としての機能を果たすために、設計されることが望ましい。このため、このシステム構成は、総乳房の厚みの１／２まで、乳房内のさまざまな病変と検出器１２（上部検出器ヘッド１２Ｕまたは下部検出器ヘッド１２Ｌのどちらか一方）との間の最大距離を減らし、追加の画像時間や放射線量を追加することなく、潜在的に大きくなる小さな病変を検出することができる。ＭＢＩシステム１０は、画像を生成するために、検出器１２によって得られた信号を処理するプロセッサ１８を有する。生成された画像は、付属のディスプレイ２０で表示することができる。
【００１７】
図１および図２に示すように、本発明によるプロセスは、プロセスブロック１００から始まる。プロセスブロック１００は、被験者に、２０ｍＣｉのテクネチウム９９ｍセスタミビのような放射性核種造影剤を注射する。その後、この被験者は、プロセスブロック１０２で画像化するために、移動する。具体的には、被験者は、被験者の乳房が上部検出器ヘッド１２Ｕと下部検出器ヘッド１２Ｌとの間に配置するように、位置付けられる。そして、上部検出器ヘッド１２Ｕと下部検出器ヘッド１２Ｌとの間で乳房を簡単に圧迫するために、ユーザコントロール１６を用いて、検出器ヘッド１２、すなわち、上部検出器ヘッド１２Ｕおよび下部検出器ヘッド１２Ｌを調節する。また、ユーザコントロール１６を用いることで、映像コントラストを向上させ、モーションアーチファクトを減少させる。圧迫量は、従来のマンモグラフィの約１／３である。そのため、一般的に、コントラストが向上し、モーションアーチファクトが減少する。
【００１８】
被験者が適切な場所に位置づけされた時点で、プロセスブロック１０４において、乳房の厚みが選択される。具体的には、上部検出器ヘッド１２Ｕおよび下部検出器ヘッド１２Ｌの相対位置に基づいて、乳房の厚みを自動的に測定することができる。または、オペレータが、ユーザインタフェースであるディスプレイ２０を介して、乳房の厚みを入力することができる。
【００１９】
注射後、約５分で、プロセスブロック１０６において、乳房が画像化される。乳房の画像は、複数の視野で上部検出器ヘッド１２Ｕ、下部検出器ヘッド１２Ｌのそれぞれによって得られる。例えば、画像は、１つの表示につき１０分間で、ＣＣ（頭尾方向）撮影やＭＬＯ（内外斜位方向）撮影で取得することができる。さらに、腫瘍サイズの三次元推定を得るために、ＣＣ撮影およびＭＬＯ撮影の両方の乳房画像を使用することで、複数の方向から画像化を行うことができる。
【００２０】
それぞれの視野から、画像は、上部検出器ヘッド１２Ｕおよび下部検出器ヘッド１２Ｌにより同時に得られる。したがって、それぞれの乳房に対して、プロセッサ１８で実行されることにより、複数のデータセットが得られる。そして、オペレータにディスプレイ２０で示すことができる。あるいは、プロセスブロック１０８において、別の局部画像を表示することができる。オペレータが、各乳房で得られた４つの画像（下部ＣＣ、上部ＣＣ、下部ＭＬＯ、上部ＭＬＯ）を視覚的に評価することが少なくとも考慮される。
【００２１】
上述した画像に加えて、１つ以上の追加画像をプロセスブロック１１０で生成することができる。その追加画像は、２つの向かい合う画像の幾何平均画像である。病変は、乳房のより深いところで動くので、または、所定の検出器ヘッド１２Ｕ、１２Ｌから更に離れて動くので、病変の直径は、放出された光子の等方性が原因で増加する。例えば、下部検出器ヘッド１２Ｌの近くの病変は、上部検出器ヘッド１２Ｕで得られる画像よりも、下部検出器ヘッド１２Ｌで得られる画像において、より小さく見える。プロセスブロック１１０で生成された２つの相対する画像の幾何平均画像は、所定の乳房の厚みに対して、特定された腫瘍のサイズの測定を行うために、一貫した病変サイズを提供する。このため、幾何平均画像の範囲内で、所定の腫瘍は、圧迫された乳房の厚みの合計の半分で、乳房の中央に位置付けられた腫瘍のコントラスト表示を有する。
【００２２】
それらの画像を使用することで、画像に現れるどんな腫瘍でも、腫瘍および腫瘍２０４の中心部２０６を表示する腫瘍関心領域（腫瘍ＲＯＩ）を選択することによって、プロセスブロック１１２で特定される。例えば、図３に示すように、表示された画像２００において、腫瘍２０４の形跡を含む腫瘍ＲＯＩ２０２を選択するために、オペレータに対して、画像２００を表示することができる。また、そのシステムは、所定の画像内で、または、画像２００で、腫瘍を自動的に特定し、予備のＲＯＩ２０２を選択しようとする試みが可能である。
【００２３】
図２および図３に示すように、入力されたこの情報で、腫瘍２０４の位置／腫瘍の中央部２０６を通る複数の経路２０８〜２１４が、プロセスブロック１１４で選択される。一実施形態に基づき、少なくとも０度、４５度、９０度、および４５度の４つの経路が、得られる。サイズ測定の精度は、腫瘍２０２を通る経路、および、対応する強度分布（intensity profiles）を数多く用いることで、向上させることができる。つまり、図３に示されているように、それら経路２０８〜２１４は、対応する強度分布２１６をそれぞれ有している。各強度分布２１６に対して、複数の最大値の全幅の測定２１８〜２２２は、プロセスブロック１１６で行われる。特に、さまざまな最大値に対する異なる割合での各強度分布の全幅は、プロセスブロック１１６で測定される。例えば、最大値の１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、および、５０％の全幅を測定することができる。また、そのような多数のサンプルは、通常は必要ではなく、例えば２５％、３５％、５０％の全幅が、使用される。得られる所望の測定数にかかわらず、その測定は、特定された腫瘍２０４の直径／サイズを示す平均測定基準を提供するために、プロセスブロック１１８で平均化される。
【００２４】
図１および図４に続いて、図２に記載されている本発明の方法は、下側（または、上側）のコリメータ面に対して、特定された腫瘍の深さを決定することで、拡大されることができる。
【００２５】
図１および図４に続いて、図２に記載されている本発明の方法は、下側（または、上側）のコリメータ面に対して、特定された腫瘍の深さを決定することで、拡大することができる。その方法は、図２のプロセスブロック１１２で選択された腫瘍ＲＯＩ２０２のサイズをチェックすることにより、プロセスブロック３００で開始する。具体的には、各腫瘍に適用されるＲＯＩのサイズは、上部および下部検出器ヘッドの両方の近くで、腫瘍２０４から受け取られる光子数のほぼ全てを含むように、かつ、対応する画像を生成するのに、十分な大きさにしなければならない。
【００２６】
適切なＲＯＩサイズをテストするために、測定された腫瘍の深さにおける誤差は、ＲＯＩ直径の役割（function）として、示される。各腫瘍の直径に対して、適切なＲＯＩの直径の範囲がある。その適切なＲＯＩの直径は、腫瘍の深さにおいて少数の（＋−１ｍｍ）誤差を生じる。各曲線のゼロ交差は、腫瘍の深さ測定で用いられる最大ＲＯＩの直径を決定するために用いられる。図５は、ＲＯＩ直径を示す。図５に示されるＲＯＩ直径は、腫瘍直径が４〜２０ｍｍで、乳房の厚みが４、６、８、１０ｃｍにおいて測定された深さで、最小誤差を生じる。
【００２７】
腫瘍ＲＯＩのより正確な配置を容易にするために、画像は、調整された画素サイズで、例えば、０．１６×０．１６ｍｍ2の画像を再度サンプリングするために、線形補間アルゴリズムを用いて、１０個の因子で補間されることができる。その線形補間アルゴリズムは、オリジナル画像の隣接した明暗度を調べて、予想される再度サンプリングする位置からそれらの比例距離に基づき、それらを一体化することによって、再度サンプリングされた画素強度（pixel intensity）を算出する。
【００２８】
図３および図４に示すように、腫瘍ＲＯＩ２０２の適切なサイズが、いったん確認されると、背景ＲＯＩ２２４は、プロセスブロック３０２で選択される。具体的には、その参照または背景ＲＯＩ２２４は、腫瘍ＲＯＩ２０２と同じサイズを有するために、選択される。なお、背景ＲＯＩ２２４は、実質的に腫瘍がない背景組織だけを有する。
【００２９】
腫瘍ＲＯＩ２０２および背景ＲＯＩ２２４が、一度選択されると、イメージングプロセスの間、各検出器ヘッドで受け取った光子数が、決定される。下部検出器ヘッド１２Ｌおよび上部検出器ヘッド１２Ｕで生成された光子数は、以下の数式１および数式２に示すように、それぞれ、ＮLおよびＮUとして表される。
【数１】
0005622391.tif 000002
【数２】
0005622391.tif 000003
【００３０】
上述の数式１および数式２において、Ｎ0は、プロセスブロック３０４で測定された減衰なしの光子の数である。μは、軟部組織の公知である減衰係数（０．１５３ｃｍ-1）である。ｔは、図２に示すプロセスブロック１０４で測定された圧迫された乳房の厚みである。ｄは、測定される腫瘍の深さである。それらの光子数を使って、数式１および数式２におけるｄを解くことにより、プロセスブロック３０６で腫瘍の深さの算出が行われる。
【００３１】
具体的には、数式１および数式２の式を用いて、腫瘍の深さｄに関する以下の数式３が求められる。
【数３】
0005622391.tif 000004
【００３２】
その後、ＲＯＩにおける背景構造で提供される光子数を取り除くことにより、さらに正確な深さ測定を提供することができる。具体的には、図２のプロセスブロック２１２で特定されて、図４のプロセスブロック３００で確認された腫瘍ＲＯＩから受け取った光子数の合計が、図４に示すプロセスブロック３０８において、各検出器ヘッドで算出される。つまり、プロセスブロック３０８で、腫瘍ＲＯＩから受け取った光子数の合計が、算出される。そして、プロセスブロック３１０で、背景ＲＯＩから受け取った光子数の合計が、算出される。この追加情報で、腫瘍を通る光子数だけで占めるために、数式３を変更することができる。具体的には、プロセスブロック３１２において、背景ＲＯＩから受け取った全背景光子数は、背景組織に起因する腫瘍ＲＯＩからの光子数を取り除くため、腫瘍ＲＯＩで受け取った全光子数から引かれる。また、プロセスブロック３１４において、検出器感度における起こり得る違いに対して調整するために、上部検出器ヘッド１２Ｕからの光子数に訂正することができる。プロセスブロック３１２および３１４で得られるステップは、数式３を以下に示す数式４に変更することで、達成される。
【数４】
0005622391.tif 000005
【００３３】
上述の数式４において、ＴLおよびＴUは、下部検出器ヘッド１２Ｌおよび上部検出器ヘッド１２Ｕのそれぞれによって提供された画像において、腫瘍に配置された同一のＲＯＩから受け取った光子数の合計である。ＢLおよびＢUは、下部検出器ヘッド１２Ｌおよび上部検出器ヘッド１２Ｕのそれぞれによって提供された同じ画像の背景乳房組織範囲に配置された等しいサイズのＲＯＩから受け取った光子数の合計である。
【００３４】
さらに、上述の測定されたそのＲＯＩサイズを使用することで、腫瘍ＲＯＩおよび背景ＲＯＩにおける光子数は、腫瘍と背景との取得率（Ｔ／Ｂ取得率）を算出するために用いられる。そうすることで、そのプロセスは、プロセスブロック３１６で背景体積（ＶBKGD）を算出することにより、継続する。特に、プロセスブロック３０２で選択された背景ＲＯＩの領域は、背景体積を得るために、図２のプロセスブロック１０４で測定された乳房の厚みを乗じる。そして、腫瘍の体積（ＶTUMOR）は、図２で上述したように、算出された腫瘍サイズ／直径を使用することで、プロセスブロック３１８おいて算出される。そのＴ／Ｂ比率（Ｔ／Ｂ  Ｒａｔｉｏ）は、以下に示す数式５で算出される。
【数５】
0005622391.tif 000006
【００３５】
上述の数式５において、Ｆは、０．９９の定数である。その定数０．９９は、Ｔ／Ｂ比率のより正確な測定を提供するために、経験的に決定された数字である。本発明における一実施形態において、腫瘍体積が、図２で上述したように測定された腫瘍の直径を用いて、球状の腫瘍形状と仮定とすることで、推定されることができる。また、上述したように、ＣＣ撮影の乳房画像、および、ＭＬＯ撮影の乳房画像の両方を使用することで、球状ではない病変の体積、および、腫瘍を通る複数の方向において広がる多くの強度分布をより正確に測定することができる。さらに、より正確に測定することで、腫瘍サイズの推定を向上させることが可能である。いずれにしても、式（５）は、ＲＯＩ体積の違いに対する調整を含む、腫瘍領域の幾何平均と背景領域の幾何平均との比率である。
【００３６】
本発明の１つの利点としては、用いられる特定の画素サイズが、測定された直径、深さ、および、Ｔ／Ｂ比率における統計学的に重要ではない変化となる。また、深さ、および、Ｔ／Ｂ比率の測定は、腫瘍のサイズ／直径の正確な測定によって、決まる。数式４は、その腫瘍のサイズ／直径の測定に直接依存しないが、深さを測定するために用いられるＲＯＩサイズは、予め測定された腫瘍サイズにより決定する。また、上述したように、数式５に関して、Ｔ／Ｂ比率は、測定された腫瘍サイズ／直径を用いて算出される腫瘍体積に直接依存する。
【００３７】
腫瘍のサイズ／直径の測定で、深さおよびＴ／Ｂ比率の計算の依存を定量化するために、深さおよびＴ／Ｂ比率に対する計算は、モンテカルロシミュレーション（Monte-Carlo simulated）で行われる。そして、デュアルヘッドは、腫瘍の直径を、各腫瘍に対して既知の真の直径より１ｍｍ以上かつ１ｍｍ未満に設定した後、画像化する。それらの画像は、乳房の厚みが６ｃｍ、下部検出器から腫瘍までの深さが２ｃｍ、Ｔ／Ｂ比率が４０：１、で得られる。Ｔ／Ｂ比率の測定で予想される変化は、以下の数式６のように、数式５を用いて算出される。
【数６】
0005622391.tif 000007
【００３８】
Ｔ／Ｂ比率（Ｔ／Ｂ  Ｒａｉｔｏ）は、腫瘍体積の因子Ｆ＝０．９９乗に反比例する。したがって、Ｔ／Ｂ比率は、上述の数式６に示すように、直径ｄを２で割り３乗し、４／３πを掛けて、その後、０．９９乗した値に反比例する。ゆえに、真の直径の与えられた割合に対するＴ／Ｂ比率における変化（ｃｈａｎｇｅ ｉｎ Ｔ／Ｂ Ｒａｔｉｏ）は、以下のように算出されることができる。
【数７】
0005622391.tif 000008
【００３９】
上述の数式７において、ｋは、真の直径の割合である。例えば、腫瘍の直径が、５％で少なく見積もられた場合、ｋ＝０．９５でＴ／Ｂ比率における変化は１．１６５、または、Ｔ／Ｂは多く見積もって１６．５％である。それでも、算出されたＴ／Ｂ比率におけるパーセンテージ誤差は、Ｔ／Ｂ比率で絶対的な平均誤差を示すために、テストされる。そのテストされたパーセンテージ誤差は、全乳房の厚みに対して５％未満で制御されることができる。なお、４ｃｍの乳房の厚みでほぼ９％の誤差である１０：１のＴ／Ｂ比率は除く。
【００４０】
したがって、深さの測定は、直径の測定における小さな誤差に対して、ほとんど変化しない。それに対し、Ｔ／Ｂ比率は、直径の測定において、大きいパーセンテージ誤差で大きな影響を受ける。また、上述したように、直径の測定の精度は、腫瘍を介してより多くの強度分布を用いることで、向上する。
【００４１】
ゆえに、本発明は、デュアルヘッド分子乳房画像システムで得られる情報を用いて、定量的な腫瘍分析を行う方法を提供することができる。具体的には、本発明は、サイズ、コリメータへの深さ、および、腫瘍の相対的なトレーサー取り込み、を正確に測定する方法を提供する。それらのパラメータの決定は、断層画像方法で唯一予め決定することが可能である。また、その一方で、本発明は、診断や生検の助けるとなるこれらの予め利用できない情報を提供するために、平面専用乳房画像で得られる情報を利用することができる。
【００４２】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  分子乳房画像システム
１２  検出器
１２Ｕ  上部検出器ヘッド
１２Ｌ  下部検出器ヘッド
１４  構台
１６  ユーザコントロール
１８  プロセッサ
２０  ディスプレイ
２００  画像
２０２  腫瘍ＲＯＩ
２０４  腫瘍
２１６  強度分布
２２４  背景ＲＯＩ
【図１】
0005622391.tif 000009
【図２】
0005622391.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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