(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心筋ＳＰＥＣＴ画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成するための装置であって、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得部と、
取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化部と、
全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却部と、
前記判定・棄却部による処理が行われた各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算部と、
を備える、コントロールデータベース作成装置。
【請求項２】
前記標準化画像データにつき各画素値の正規化を行う正規化部をさらに備えたものである、請求項１に記載のコントロールデータベース作成装置。
【請求項３】
標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理部をさらに含む、請求項１または２に記載のコントロールデータベース作成装置。
【請求項４】
判定・棄却部にて参照する閾値が、分割処理部によって分割されたセグメントごとに個別に定められたものである、請求項３に記載のコントロールデータベース作成装置。
【請求項５】
心筋ＳＰＥＣＴ画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成するための装置であって、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得部と、
取得した全ての前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データから棄却する判定・棄却部と、
前記判定・棄却部による処理が行われた前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化部と、
各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算部と、
を備える、コントロールデータベース作成装置。
【請求項６】
前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データにつき各画素値の正規化を行う正規化部をさらに備えたものである、請求項５に記載のコントロールデータベース作成装置。
【請求項７】
コンピュータによって、心筋ＳＰＥＣＴ画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成する方法であって、
コンピュータが、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、
コンピュータが、取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
コンピュータが、全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
コンピュータが、前記判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を順次実行する、コントロールデータベース作成方法。
【請求項８】
前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップを実行し、
前記判定・棄却ステップは、前記正規化ステップによって正規化された標準化画像データを用いて処理を行うものである、請求項７に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項９】
前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記判定・棄却ステップでの処理を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項７に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項１０】
前記標準化ステップの後に、コンピュータが、前記標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記正規化ステップで画素値の正規化を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項８に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項１１】
前記正規化ステップの後に、コンピュータが、前記正規化された標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行し、
前記判定・棄却ステップは、前記セグメント分割処理ステップ後の正規化された標準化画像データを用いて処理を行うものである、請求項８に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項１２】
前記判定・棄却ステップにおいて参照する閾値は、前記セグメント分割処理ステップによって分割されたセグメントごとに個別に設定されたものである、請求項９から１１の何れか１項に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項１３】
コンピュータによって、心筋ＳＰＥＣＴ画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成する方法であって、
コンピュータが、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、
コンピュータが、取得した全ての前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
コンピュータが、前記判定・棄却ステップ実行後のそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
コンピュータが、各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を順次実行する、コントロールデータベース作成方法。
【請求項１４】
画像取得ステップの後に、コンピュータが、前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップを実行し、
判定・棄却ステップは、前記正規化ステップによって正規化された心筋ＳＰＥＣＴ画像データを用いて処理を行うものである、請求項１３に記載のコントロールデータベース作成方法。
【請求項１５】
コンピュータに、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、
取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
前記判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を実行させる、コントロールデータベース作成プログラム。
【請求項１６】
コンピュータに、前記標準化画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される標準化画像データは、前記正規化ステップを実行することによって正規化された標準化画像データである、請求項１５に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【請求項１７】
コンピュータに、前記標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される標準化画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によってセグメント分割された標準化画像データである、請求項１５に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【請求項１８】
コンピュータに、前記標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記正規化ステップで画素値の正規化を行う画像データは、前記セグメント分割処理ステップを実行する事によりセグメント分割された標準化画像データである、請求項１６に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【請求項１９】
コンピュータに、前記正規化ステップの後に、前記正規化された標準化画像データを複数のセグメントに分割するセグメント分割処理ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却処理ステップにて処理される標準化画像データは、前記セグメント分割処理ステップ後の正規化された標準化画像データである、請求項１６に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【請求項２０】
前記判定・棄却ステップにて参照する閾値が、前記セグメント分割処理ステップによって分割されたセグメントごとに個別に定められたものである、請求項１７から１９の何れか１項に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【請求項２１】
コンピュータに、
複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、
全ての前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データから棄却する判定・棄却ステップと、
前記判定・棄却ステップ後の前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、
各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、
を実行させる、コントロールデータベース作成プログラム。
【請求項２２】
画像取得ステップの後に、コンピュータに、前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データにおける各画素値の正規化を行う正規化ステップをさらに実行させ、
前記判定・棄却ステップにおいて処理される心筋ＳＰＥＣＴ画像データは、前記正規化ステップを実行することによって正規化された標準化画像データである、請求項２１に記載のコントロールデータベース作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、画像診断において異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを、コンピュータを用いて作成するための方法、並びに当該方法を実行するためのコンピュータプログラム、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  心疾患は死亡原因の上位を占めており、患者数も欧米を中心に年々増加傾向にある。このようなことを背景として、心疾患の予防や治療方針の決定に役立てるため、種々の画像診断法が考案され、臨床において応用されている。中でもＳＰＥＣＴ等の核医学画像診断は、心臓の機能を画像化できるといった他のモダリティには無い優れた特徴を有しているため、心疾患の診断に広く用いられている。【０００３】  核医学画像診断は、放射性同位元素で標識された薬剤（以下、放射性医薬品という）を被験者に投与してその分布を専用のカメラで捕らえ、画像を生成する事により行われる方法である。核医学画像診断では、用いる放射性医薬品の化学的性質や生体との相互作用の違いに応じ、種々の生体機能を反映した画像を得ることができる。【０００４】  心疾患の診断において古くから用いられている核医学画像の一つとして、心筋ＳＰＥＣＴ画像がある。これは、被験者に塩化タリウム−２０１や９９ｍＴｃ‐テトロホスミン等の心筋製剤を投与し、得られた断層画像から心筋血流低下部位を欠損として検出する方法である。心筋ＳＰＥＣＴ画像の解析により、心筋の局所的なバイアビリティーの評価が可能となる（例えば、非特許文献１）。【０００５】  心筋ＳＰＥＣＴ画像を用いた診断においては、複数のスライスを１枚の標準化された同心円状の画像に展開する、いわゆるポーラーマップ表示が行われる。この方法は、被験者の画像をいわゆる標準化された画像に変換して表示する方法であるので、心筋形状の異なる被験者間での直接的な比較や術前術後の比較が可能となる。また、複数の健常者データを用いて作成された、いわゆるノーマルデータベースを用いる事により、局所的な血流低下部位を、客観的に評価する事が可能となる。ノーマルデータベースとは、複数の健常者に由来する心筋ＳＰＥＣＴ画像をポーラーマップに変換し、対応するピクセルごとに画素値の平均値と標準偏差を求めたものであり、各ピクセルにおける画素値の平均値と標準偏差とによって構成されている。例えば、ノーマルデータベースにおける画素値の平均値からノーマルデータベースにおける標準偏差の２〜２．５倍を引いた値をポーラーマップ上のピクセルごとに計算して閾値とし、当該閾値よりも低い画素値を有する画素を血流低下部とするといった方法が、一般的に行われている（非特許文献２、３、４）。
なお、上記の様な解析に用いるノーマルデータベースは、施設ごとに作成する事が好ましいといった指摘がなされている（非特許文献５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】西村重敬、小林秀樹編著、「心臓核医学コンプリートマニュアル」（初版）、メジカルビュー社、２００４年１１月１０日、ｐ．１１４〜１１５
【非特許文献２】Ｊａｍｓｈｉｄ  Ｍａｄｄａｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｒｏｎａｒｙ  Ａｒｔｅｒｙ  Ｄｉｓｅａｓｅ  ｂｙ  Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｗａｓｈｏｕｔ  ｏｆ  Ｔｈａｌｌｉｕｍ−２０１．”，Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，１９８１，６４（５），ｐ．９２４−３５
【非特許文献３】Ｙｉ−Ｈｗａ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＳＰＥＣＴ  ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ  ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ  ｉｍａｇｅｓ：Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｙａｌｅ−ＣＱ  ｍｅｔｈｏｄ．”，Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｃａｒｄｉｏｌ．，１９９９，６（２），ｐ．１９０−２０４
【非特許文献４】Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｆ  Ｖａｎ  Ｔｒａｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｓｐｅｃｔ  ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ  ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ．”，Ｉｎ：Ｃａｒｄｉａｃ  ＳＰＥＣＴ  Ｉｍａｇｉｎｇ．２ｎｄ  ｒｅｖ．ｅｄ（Ｅ  Ｇｏｒｄｏｎ  Ｄｅｐｕｅｙ，Ｅｒｎｅｓｔ  Ｖ  Ｇａｒｓｉａ，Ｄａｎｉｅｌ  Ｓ  Ｂｅｒｍａｎ，ｅｄｓ，），Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ：Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ，２００１，ｐ．４１−６４
【非特許文献５】
0005910809.tif 000002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上述したように、ポーラーマップ表示された心筋核医学画像上でノーマルデータベースを利用した解析を行う事により、心筋血流の低下した部位を客観的手法により検出する事が可能である。しかし、ノーマルデータベースを作成するためには、多数の健常者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像データが必要である。医療機関を受診する被験者は何らかの疾患を有している事が一般的であり、医療機関において、健常者由来のＳＰＥＣＴ画像データを収集することは、非常に困難である。【０００８】  この様な困難さを克服するため、学会等が中心となって収集した健常者データに基づくノーマルデータベースを、多施設で用いるといった試みがなされている。しかし、ＳＰＥＣＴ撮像の条件等の違いにより、仮に被験者が同じであっても、得られる画像は施設ごとに異なっている。従って、既に文献等においても指摘されているように、画像診断に用いるためのノーマルデータベースは、診断を行う施設ごとに作成する事が望ましいといえる。【０００９】  本発明はこのような事実に鑑みてなされたものであり、ノーマルデータベースの代替として心筋ＳＰＥＣＴ画像診断に用いる事が可能なコントロールデータベースを、患者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを用いて作成する方法、並びに当該方法を実施するためのコンピュータプログラム及び装置を提供する事を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  各医療機関において取得された患者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像であっても、多くの場合、異常部位は一部分にとどまっている。また、異常を呈する部位は、患者ごとに異なっているのが通常である。そこで本発明者等は、複数の患者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像データから異常部位を削除したデータを元となる画像データとして用いる事により、ノーマルデータベースの代替データとして用い得るデータベース（以下、コントロールデータベースという）を作成する事が可能である事を見出し、本発明を完成させた。
なお、本発明におけるコントロールデータベースとは、正常組織における画素値の平均値及び標準偏差を一定単位（例えば、１ピクセル）ごとに計算し、収集したデータベースである。従って、コントロールデータベースは、放射性医薬品ごとに作成する必要があり、さらに診断の精度を上げるためには、性別、撮像方法別に作成される。
また、本明細書において、被験者とは医療機関に来院して心筋ＳＰＥＣＴ検査を受ける患者を指す。【００１１】  本発明に係るコントロールデータベース作成装置は、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得部と、取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化部と、全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却部と、判定・棄却部による前記処理を行った各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算部と、を備えている。【００１２】  一般に、心筋ＳＰＥＣＴ画像において、血流異常部位は、信号強度の低下した、いわゆる欠損部として表示される。本発明に係るコントロールデータベース作成装置は、標準化画像への変換を行った各被験者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像データ上で、所定の閾値以下の画素値を有するピクセルを削除することにより、異常部位を効果的に取り除く事が可能である。異常部位が取り除かれた画像を用いてピクセルごとに画素値の平均値及び標準偏差を算出する事により、ノーマルデータベースの代替として利用可能なコントロールデータベースを作成する事が可能となる。【００１３】  本発明に係るコントロールデータベース作成装置にて作成されるコントロールデータベースは、上述の通り、正常組織における画素値の平均値及び標準偏差によって構成されるデータベースである。従って、本発明に係るコントロールデータベース作成装置の実施においては、少なくとも複数の被験者由来の心筋画像データを用いる必要がある。データベースの性質上、より多くの被験者による画像データを用いて作成するのが好ましいといえる。【００１４】  心筋ＳＰＥＣＴ画像の標準化は、心筋ＳＰＥＣＴ画像を特定の形状の画像へと変換する種々の方法を用いる事ができる。例えば、平均的な心筋ＳＰＥＣＴ画像を標準ＳＰＥＣＴ画像として定義し、個々の被験者由来の心筋ＳＰＥＣＴ画像について線形及び非線形変換を行って当該標準ＳＰＥＣＴ画像に変換する方法や、短軸断層像を同心円上に展開して表示する（いわゆるポーラーマップ表示）といった方法を用いる事ができる。好ましい態様において、心筋ＳＰＥＣＴ画像の標準化は、心筋部核医学画像解析の分野において広く一般に用いられている、ポーラーマップ表示（中川晋著、「心筋シンチ  マスターガイド」、診断と治療社、２０００年、ｐｐ．２３）への変換を用いる。【００１５】  判定・棄却部において参照する閾値は、画素値の絶対値として与えられたものであっても良いが、例えば画素値の最大値の４０％といった様に、相対値として与えられたものであっても良い。これらの閾値は、異常部位の判定基準として、外部インターフェース等を介してユーザにより入力されたものであっても良いが、予め装置に組み込まれたデータベース内に記憶されたものを呼び出して利用しても良い。【００１６】  本発明に係るコントロールデータベース作成装置は、標準化画像データにおける画���値の正規化を行う正規化部をさらに備えたものであっても良い。この場合、判定・棄却部は、正規化された標準化画像データを用いて処理を行う。画素値の正規化は、医用画像解析の分野において一般に用いられる種々の方法を用いる事ができる。例えば、全ピクセルにおける画素値の最大値を１００とし、残りのピクセルにおける画素値をその相対値で表すといった方法を用いる事ができる。
このような構成とすることにより、被験者ごとに投与された放射性医薬品の放射能量にばらつきがあった場合であっても、そのようなばらつきの影響を受けずにデータベースを作成する事が可能となる。【００１７】  本発明に係るコントロールデータベース作成装置は、標準化画像データを特定のセグメントに分割するセグメント分割処理部をさらに含んだものであっても良い。また、棄却・判定部にて参照する閾値は、当該セグメントごとに個別に設定されたものを用いても良い。このような構成とすることにより、機器の特性や人体による吸収等の事情により不均一な画像が得られるような場合であっても、そのような特性に対応させた適切なデータベースを作成する事ができる。
ここで用いるセグメント分割は、心臓核医学画像解析の分野において一般に用いられているセグメント分類を用いて行う事ができる。例えば、ＡＨＡ−１７分類を用いた分割（Ｍａｎｕｅｌ  Ｄ．Ｃｅｒｑｕｅｉｒａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，Ｊａｎｕａｒｙ２９（２００２），ｐ．５３９−５４２）の他、主幹血管支配領域ごとの分割や、解剖学的な領域（例えば、心尖、前壁、下壁（後壁）、中隔、側壁）への分割（山崎純一、廣江道昭監修、「Ｑ＆Ａ心臓核医学診断」、メジカルセンス社、２００３年３月２７日、ｐ．１１）といった手法を用いる事ができる。
また、閾値は、外部インターフェース等を介してユーザにより入力されたものであっても良いが、予め装置に組み込まれたデータベース内に記憶されたものを呼び出して利用しても良い。【００１８】  なお、本発明に係るコントロールデータベース作成装置は、標準化処理前の心筋ＳＰＥＣＴ画像データにつき判定・棄却処理を行う判定・棄却部を有し、標準化部は、判定・棄却部による処理後の前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する構成としても良い。この場合の判定・棄却部による処理は、上記と同様の方法にて実施する事ができる。すなわち、例えば画素値の絶対値または相対値（例えば、画素値の最大値の４０％等）として与えられた閾値と各画素値の比較を行い、閾値よりも画素値が小さいピクセルの画素値を棄却するといった手法にて実施する事ができる。また、これらの閾値は、異常部位の判定基準として、外部インターフェース等を介してユーザにより入力されたものであっても良いが、予め装置に組み込まれたデータベース内に記憶されたものを呼び出して利用しても良い。
さらにこのような態様の装置において、判定・棄却部による処理に先立って心筋ＳＰＥＣＴ画像データにおける画素値の正規化処理を行う正規化処理部をさらに設け、判定・棄却部は、この正規化処理を行った心筋ＳＰＥＣＴ画像データを用いて処理を行うといった構成とすることも、もちろん可能である。【００１９】  本発明の別の一側面に係るコントロールデータベース作成方法は、コンピュータによって、心筋ＳＰＥＣＴ画像上で異常部位を判定するために用いるコントロールデータベースを作成する方法であって、コンピュータが、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、コンピュータが、取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、コンピュータが、全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、コンピュータが、判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、を順次実行する方法である。【００２０】  このような構成とすることにより、健常者由来の画像データを用いることなく、ノーマルデータベースの代替として利用可能な、コントロールデータベースを作成する事が可能となる。なお、上述した本発明に係るコントロールデータベース作成装置における各種の構成を、本発明のコントロールデータベース作成方法に適用する事も可能である。
例えば、標準化ステップの後に正規化ステップを実行して画素値の正規化を行う構成としても良く、画像データを複数のセグメントに分割するセグメント処理ステップをさらに実行させる構成としても良い。なお、セグメント処理ステップの実行タイミングは、標準化ステップの実行後であれば正規化ステップの前であっても後であっても良いが、セグメントごとに別々に閾値を設定する場合には、判定・棄却ステップの実行前とする必要がある。
また、上述したコントロールデータベース作成装置と同様、標準化ステップ実行前の心筋ＳＰＥＣＴ画像データにつき判定・棄却ステップを実行し、判定・棄却ステップ実行後に標準化ステップを実行するといった構成とすることも、もちろん可能である。【００２１】  本発明のさらに別の一側面に係るコントロールデータベース作成プログラムは、コンピュータに、複数の被験者を対象として取得された複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得ステップと、取得したそれぞれの前記心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データに変換する標準化ステップと、全ての前記標準化画像データについて、それぞれの画像を構成する各ピクセルにつき、画素値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合には当該ピクセルにおける画素値データを前記標準化画像データから棄却する判定・棄却ステップと、判定・棄却ステップ実行後の各標準化画像データ間で、対応するピクセル同士における画素値の平均値および標準偏差を算出する演算ステップと、を実行させるコンピュータプログラムである。【００２２】  このような構成のコンピュータプログラムとすることにより、健常者の画像データを用いることなく、ノーマルデータベースの代替として利用可能なコントロールデータベースを、コンピュータを用いて作成する事が可能となる。なお、本発明に係るコントロールデータベース作成方法と同様に、上述した本発明に係るコントロールデータベース作成装置における各種の構成を、本発明のコントロールデータベース作成プログラムに適用する事も可能である。
また、上述したコントロールデータベース作成方法と同様、標準化ステップ実行前の心筋ＳＰＥＣＴ画像データにつき判定・棄却ステップを実行し、判定・棄却ステップ実行後に標準化ステップを実行するといった構成とすることも、もちろん可能である。
【発明の効果】
【００２３】  本発明により、ノーマルデータベースと同様に心筋ＳＰＥＣＴ画像診断に用いる事が可能な、コントロールデータベースを作成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るコントロールデータベース作成装置の好ましい態様における機能ブロック図
【図２】本発明に係るコントロールデータベース作成装置の好ましい態様におけるシステム構成
【図３】本発明に係るコントロールデータベース作成方法の好ましい態様における処理の流れの一例を示すフローチャート
【図４】異常データ棄却処理の好ましい態様における処理の流れの一例を示すフローチャート
【図５】標準化処理工程の一例を示す模式図
【図６】閾値４０％（対最大値）にて作成したコントロールデータベースのポーラーマップ表示
【図７】閾値１０〜４０％（対最大値）にて作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの画素値平均値
【図８】閾値１０〜４０％（対最大値）にて作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの標準偏差
【図９】閾値４０〜７０％（対最大値）にて作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの画素値平均値
【図１０】閾値４０〜７０％（対最大値）にて作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの標準偏差
【図１１】ＡＨＡ‐１７分類におけるセグメント１，２，３，５の閾値を５０％（対最大値）とし、その他のセグメントの閾値を６０％（対最大値）として作成したコントロールデータベースのポーラーマップ表示
【図１２】ＡＨＡ‐１７分類におけるセグメント１，２，３，５の閾値を５０％（対最大値）とし、その他のセグメントの閾値を６０％（対最大値）として作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの画素値平均値をノーマルデータベースの値と共に示す図（図中、ＮＤＢ＿ｓｔｒｅｓｓは、負荷時データにおけるノーマルデータベースの値、ＮＤＢ＿ｒｅｓｔは、安静時データにおけるノーマルデータベースの値を示す）
【図１３】ＡＨＡ‐１７分類におけるセグメント１，２，３，５の閾値を５０％（対最大値）とし、その他のセグメントの閾値を６０％（対最大値）として作成したコントロールデータベースにおけるセグメントごとの標準偏差をノーマルデータベースの値と共に示す図（図中、ＮＤＢ＿ｓｔｒｅｓｓは、負荷時データにおけるノーマルデータベースの値、ＮＤＢ＿ｒｅｓｔは、安静時データにおけるノーマルデータベースの値を示す）
【図１４】本発明に係るコントロールデータベース作成プログラムの好ましい態様における構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下、本発明に係る好ましい態様におけるコントロールデータベース作成装置およびコントロールデータベース作成方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、あくまでも好ましい態様における説明であり、本発明の内容を限定する意図ではない。
図１は、本発明の好ましい実施態様におけるコントロールデータベース作成装置１０の構成を示す図である。好ましい態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成装置１０は、後述するコントロールデータベース作成プログラム２００を読み込んだコンピュータとして構成することができる。
図２は本発明に係るコントロールデータベース作成装置１０の好ましい実施態様におけるシステム構成である。好ましい態様において、コントロールデータベース作成装置１０は、ＣＰＵ１３０と、メモリ１４０と、モニタ等の出力機器１５０と、通信インターフェース１６０と、キーボード等の入力装置１７０とが、バス１８０を介して接続されている。コントロールデータベース作成装置１０は、この他にもＣＤ‐ＲＯＭドライブやＵＳＢインターフェース等を備えていても良い。通信インターフェース１６０は、外部から心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取り込むために用いられる。また、メモリ１４０には、本発明に係るコントロールデータベース作成プログラム２００が記憶されている。
図３〜４は、本発明に係るコントロールデータベース作成方法における処理の流れを示す図である。好ましい態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成方法は、本発明に係るコントロールデータベース作成装置１０を動作させることによって実行される。
【００２６】  図１に示すように、本実施の形態のコントロールデータベース作成装置１０は、複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する画像取得部２０と、取得した心筋ＳＰＥＣＴ画像データを標準化画像データへと変換する標準化部２２と、各画像データにおいて一定の閾値以下の画素値を有するピクセルの画素値データを異常データとして棄却する異常データ棄却部２４と、異常データの棄却された全画像データを用いてピクセルごとに画素値の平均値及び標準偏差を算出する演算部２６と、求めた平均値及び標準偏差を出力する出力部２８によって構成されている。本実施の形態では、異常データ棄却部２４は、標準化画像データを一つずつ入力する画像データ入力部３０と、入力した標準化画像データにおける画素値の正規化を行う正規化部３２と、正規化後の標準化画像データにつき異常データの棄却を行う判定・棄却部３４とにより構成されている。さらに、本実施の形態では、判定・棄却部において参照する閾値を入力する閾値入力部３６と、標準化画像データをセグメント分割するためのセグメント情報を格納したデータベース３８とが用意され、異常データの棄却を行う判定・棄却処理において必要に応じて利用される。
【００２７】  以下、図３及び図４を参照しつつ、本実施の形態に係るコントロールデータベース作成装置１０の動作について説明する。
まず、コントロールデータベース作成装置１０は、画像取得部２０によって、複数の心筋ＳＰＥＣＴ画像データを取得する（ステップＳ１）。
当該心筋ＳＰＥＣＴ画像データは、ＤＩＣＯＭ等のコンピュータで利用可能な形式にて、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、あるいは半導体メモリ等の、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存された状態で提供されることができる。この場合、当該データを保存した媒体が、本コントロールデータベース作成装置内のコンピュータの読取装置によって読み込まれることにより、画像取得部２０によって、当該データがコントロールデータベース作成装置１０に取り込まれる。当該データはまた、ネットワークを介して直接本コントロールデータベース作成装置に取り込まれるものであっても良い。
【００２８】  ついで、標準化部２２により、取り込まれた心筋ＳＰＥＣＴ画像データを、標準化画像データへと変換する（ステップＳ２）。好ましい態様において、標準化画像データとしては、心臓核医学の分野において一般的に広く用いられている、ポーラーマップを用いる事ができる。ポーラーマップへの変換は、公知の方法（例えば、仙田宏平、前田壽登編、「改訂  核医学Ｑ＆Ａ」、丸善プラネット株式会社、ｐ．２５３に記載の方法）にて行う事ができる。
具体的には、心筋ＳＰＥＣＴ画像データの各短軸横断像について中心点から外に向かって一定間隔で放射状に直線を引き、これら各直線上における画素値の最大値を検出する。そして、得られた最大値を、予め用意された同心円状の図形の該当箇所に配置するといった方法により実施する事ができる。例えば、図５（１）におけるスライスＣにつき、中心点から放射状に直線を引く（図５（２）参照）。そして、直線１、２、…のそれぞれにつき、画素値の最大値ｃ１、ｃ２、…を検出し、予め用意した同心円状の図形における該当箇所に配置する（図５（３）参照）。ここで、同心円状の図形は複数のドーナツ状の領域に分割されているが、それぞれのドーナツ状の領域は、心筋ＳＰＥＣＴ画像データにおける各短軸横断像に対応しており、中心に近いほど心尖部に近い短軸横断像に対応している。図５を参照して説明すると、心尖部方向から配置されたスライスＡ、Ｂ、Ｃには、図５（３）に図示した領域Ａ、Ｂ、Ｃが対応している。そして、図５（３）に示す同心円状の図形は、中心から外に向けて引かれた複数の放射状の直線によって仕切られており、当該直線によって仕切られたそれぞれの領域は、該当する短軸横断像において放射状に引かれた直線に対応している。図５におけるスライスＣを例にとって説明すると、短軸横断像において放射状に引かれた直線上における画素値の最大値ｃ１、ｃ２、…（図５（２）参照）は、ポーラーマップ上における対応箇所ｃ１、ｃ２、…（図５（３）参照）に配置される。このような処理を全てのスライス・ピクセルについて行うことにより、ポーラーマップへの変換が完了する。
なお、標準化処理における中心点は、断層画像上において目視で設定しても良いが、回転中心や重心等として計算により求めた点を用いるといった、特開２００８‐１８０５５５号公報に開示されたものと同様の方法を用いても良い。
【００２９】  心筋ＳＰＥＣＴ画像データの標準化処理が完了したら、異常データ棄却部２４により、各画像データにおいて一定の閾値以下の画素値を有するピクセルの画素値データを異常データとして棄却する（ステップＳ３）。異常データ棄却処理における処理の流れを、図４に示す。
異常データ棄却部２４は、画像データ入力部３０によって、標準化処理の行われた複数の標準化画像データの中から一つを任意に選択して取り込む（ステップＳ１１）。
次いで、取り込まれた標準化画像データにつき、正規化処理部３２によって画素値の正規化を行う（ステップＳ１２）。画素値の正規化は公知の方法を用いる事ができ、例えば、最大値を１００とし、その他の画素値を当該最大値に対する相対値とするといった方法を用いる事ができる。
正規化処理が完了したら、任意のピクセルを初期ピクセルとして選択し（ステップＳ１３）、判定・棄却処理を実行して当該ピクセルにおける画素値と閾値との比較を行う（ステップＳ１４）。ここで、画素値が閾値以下の場合（ステップＳ１４においてＮｏ）には、当該ピクセルにおける画素値データを棄却し（ステップＳ１５）、閾値よりも大きい場合（ステップＳ１４においてＹｅｓ）には、当該画素値データをデータとして保存する（ステップＳ１６）。そして全ピクセルについて処理が完了しているかの判定を行った上で（ステップＳ１７）、まだの場合（ステップＳ１７においてＮｏ）は次のピクセルを選択し（ステップＳ１８）、ステップＳ１４〜１６を実行する。これを、全てのピクセルの処理が完了するまで繰り返し、全ピクセルの処理が完了したら（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、異常データ棄却処理を完了する。
【００３０】  なお、本実施の形態では、ステップＳ１４の処理において参照する閾値は、閾値入力部３６を介して異常データ棄却部２４に取り込まれる。当該閾値は、コントロールデータベース作成装置の使用時にユーザによって入力されたものであっても良く、装置内の記憶媒体に予め記憶されたデータを呼び出して入力するものであっても良い。
また、当該閾値は、標準化データ上に定義された一定のセグメントごとに異なる値を用いる事もできる。この場合、データベース３８に予め格納されているセグメント情報を呼び出し、標準化データに適用して、セグメント分割処理を行う。好ましい態様において、このセグメント分割処理は、異常データ棄却部２４に組み込まれたセグメント分割処理部（図示せず）の機能により実行される。そして、異常データ棄却部は、選択されたピクセルがどのセグメントに属するかを判断し、対応する閾値を参照して判定・棄却処理を行う事になる。
ここで、用いる閾値は、異常データを確実に除去できる大きさとする必要があるが、大きすぎると本来棄却すべきでないピクセルの画素値データまで棄却してしまうので注意が必要である。予備的に種々の閾値を用いてデータベースの作成を行うことによって、好ましい閾値の範囲を個別に設定する事ができる。典型例として、各セグメントに対して同一の閾値を適用する場合であれば、閾値の値は最大画素値の４０％以下の値を設定する事が好ましく、１０〜４０％の間の値とすることがより好ましい（図７参照）。また、セグメントごとに異なる閾値を設定して処理を行う場合には、画像上でカウント値が相対的に低下しやすい部位の閾値を、他の部位よりも小さめに設定する事が好ましい。
【００３１】  選択した画像データについて異常データ棄却処理（ステップＳ３）が完了したら、全ての標準化画像データについて処理が完了しているかを判定し（ステップＳ４）、全てについて完了していない場合（ステップＳ４においてＮｏ）は、次の標準化画像データを選択した上で、異常データ棄却処理（ステップＳ３）を実行する。この処理を、全ての標準化画像データについての処理が完了する（ステップＳ４においてＹｅｓ）まで繰り返す。
【００３２】  全ての標準化画像データについて異常データ棄却処理が完了したら、演算部２６によってピクセルごとに画素値の平均値及び標準偏差を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ１〜Ｓ４を実行する事により、各ピクセルについて複数の画素値がデータとして保存されており、演算部２６は、この画素値データをピクセル単位で呼び出して、平均値及び標準偏差の値を算出する。
【００３３】  最後に、得られた平均値及び標準偏差の値を、出力部２８によってディスプレイなどの出力機器に出力する（ステップＳ６）。出力は、種々の形式によって行うことができる。例えば、ピクセルに順に番号を付し、当該番号と対応させて数値の羅列として表示する方法や、標準化画像（例えば、ポーラーマップ）と同じ図形上において、対応するピクセルに色彩や輝度を用いて数値を表現するといった手法をとることができる。
【００３４】  図６は、本発明に係る方法によって作成されたコントロールデータベースの一例である。この例は、１５２例の疾患データ（男性、年齢６８．２±１０６歳、２０１ＴｌＣｌ投与ＳＰＥＣＴ画像、最大値を１００とした相対表示として正規化）を用い、閾値を最大値の４０％（全領域同一）に設定して作成したものである。図６では、算出された値を、ＡＨＡ‐１７分類のポーラーマップ上に輝度によって表示している。このように、本発明に係る方法により、欠損を生じさせる事無く、平均値と標準偏差とにより構成されたデータベースを構築する事が可能であった。
【００３５】  図７及び図８は、閾値を最大画素値の１０〜４０％に設定して作成したデータベースにおける各セグメント（ＡＨＡ‐１７分類）における値（図７：画素値の平均値、図８：標準偏差）を示すグラフである。閾値４０％までにおいては、データ上に大きなばらつきを生じさせることなく、データベースを構築する事が可能であった。一方、図９及び図１０に示すように、閾値を最大画素値の５０〜７０％として作成したデータベースでは、データのばらつきが大きく、閾値４０％として算出した値から乖離した値を示すセグメントが部分的に存在していた。これは、閾値が大きすぎたために、本来棄却しなくても良いデータまで棄却してしまった事を示唆する結果である。これらの結果より、全セグメントについて同一の閾値を設定した場合は、閾値は、最大画素値の１０〜４０％の範囲とすることが好ましいことが示唆された。
【００３６】  次に、同様のデータを用い、既存のノーマルデータベースを再現し得る条件の検討を行った。図１１は、ＡＨＡ‐１７分類におけるセグメント１、２、３、及び５については最大値の５０％を閾値とし、その他のセグメントは最大値の６０％を閾値として作成したコントロールデータベースをポーラーマップ（ＡＨＡ‐１７分類）上に表示した図である。また、図１２及び図１３は、同様のデータベースの各セグメントにおける値（図１２：画素値の平均値、図１３：標準偏差）を、ノーマルデータベース（「日本人における心筋ＳＰＥＣＴデータの標準化ワーキンググループ」（日本核医学会）作成）における値と共に表示したグラフである。この図に示すように、本法によって得られたコントロールデータベースでは、既存のノーマルデータベースを、非常に良く再現できていた。
このように、本発明に係る方法により、ノーマルデータベースをほぼ再現可能なコントロールデータベースを作成できる事が確認された。本発明に係る方法は、健常者データを収集することなく疾患データのみからノーマルデータベースの代替となり得るコントロールデータベースを作成し得る、非常に有用な方法である。
【００３７】  上記した実施の形態では、コントロールデータベース作成装置およびコントロールデータベース作成方法の例について説明したが、上記したコントロールデータベース作成装置の各構成を実現するモジュールを有するプログラム、上記したコントロールデータベース作成方法の各ステップを実行するモジュールを有するプログラムも本発明の範囲に含まれる。
【００３８】  図１４に、本発明に係るコントロールデータベース作成プログラム２００の好ましい態様における構成を、記憶媒体３００と共に示す。好ましい態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成プログラム２００は、処理を統括するメインモジュール２１０と、画像取得モジュール２２０と、画像標準化モジュール２３０と、異常データ棄却モジュール２４０と、閾値入力モジュール２５０と、演算モジュール２６０と、出力モジュール２７０とにより構成される。
【００３９】  画像取得モジュール２２０は、ステップＳ１に係る処理をコンピュータに実行させる。
画像標準化モジュール２３０は、ステップＳ２に係る処理をコンピュータに実行させる。
異常データ棄却モジュール２４０は、ステップＳ３〜Ｓ４及びステップＳ１１〜Ｓ１８に係る処理をコンピュータに実行させる。
閾値入力モジュール２５０は、判定・棄却処理（ステップＳ３）にて参照するための閾値入力をコンピュータに実行させ、異常データ棄却モジュール２４０に利用させる。
演算モジュール２６０は、ステップＳ５に係る処理をコンピュータに実行させる。
出力モジュール２７０は、ステップＳ６に係る処理をコンピュータに実行させる。
【００４０】  なお、好ましい実施態様において、本発明に係るコントロールデータベース作成プログラム２００は、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ等といった記憶媒体３００に格納されて提供される。コントロールデータベース作成プログラム２００が格納された記憶媒体３００が、コンピュータに備え付けられた読取装置に挿入される事により、コンピュータがコントロールデータベース作成プログラム２００にアクセス可能となり、コントロールデータベース作成装置１０として動作することが可能となる。なお、コントロールデータベース作成プログラム２００は、記憶媒体を介さず、ネットワークを介して直接提供されるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  本発明は、医用画像処理装置の製造分野において、利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】１０      コントロールデータベース作成装置
２０      画像取得部
２２      標準化部
２４      異常データ棄却部
２６      演算部
２８      出力部
３０      画像データ入力部
３２      正規化部
３４      判定・棄却部
３６      閾値入力部
３８      セグメント情報格納データベース
１３０    ＣＰＵ
１４０    メモリ
１５０    モニタ
１６０    通信インターフェース
１７０    キーボード
１８０    バス
２００    コントロールデータベース作成プログラム
２１０    メインモジュール
２２０    画像取得モジュール
２３０    画像標準化モジュール
２４０    異常データ棄却モジュール
２５０    閾値入力モジュール
２６０    演算モジュール
２７０    出力モジュール
３００    記憶媒体
【図１】
0005910809.tif 000003
【図２】
0005910809.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005910809.tif 000010
【図９】
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【図１０】
0005910809.tif 000012
【図１１】
0005910809.tif 000013
【図１２】
0005910809.tif 000014
【図１３】
0005910809.tif 000015
【図１４】
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