(57)【要約】【課題】非侵襲的に精度よく脳血流量の定量を行い得る技術を提供する。【解決手段】脳血流量定量装置１００は、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像１０を取得する画像取得部２０と、二次元核医学画像内に、脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する領域設定部６０と、第１関心領域、第２関心領域及び第３関心領域の各画素強度に基づいて、第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを第１関心領域における脳血流として定量する脳血流定量部７０とを備える。【選択図】図１
2019074369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得するステップと、
前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定するステップと、
前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量するステップとを含む脳血流量定量方法。
【請求項２】
請求項１に記載の脳血流量定量方法において、
前記脳血流として定量するステップは、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の放射能量を算出し、前記第２関心領域における放射能量に基づく値に対する、前記第１関心領域における放射能量に基づく値の比率を、前記第２関心領域における放射能量に基づく値に対する、前記第３関心領域における放射能量に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として求めることを特徴とする脳血流量定量方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の脳血流量定量方法において、
前記脳血流として定量するステップは、Ｃｂ（ｔ）／λＬ（ｔ）に示す比率を、∫Ｃｒ（T）ｄｔ／Ｌ（ｔ）に示す比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記脳領域における脳血流として求めることを特徴とする脳血流量定量方法。
（∫は０〜ｔに亘る積分、Ｃｂ（ｔ）は時刻tにおける単位画素当たりの第１関心領域における画素強度に基づく値、λは放射性医薬品の脂溶性成分割合、Ｌ（ｔ）は時刻tにおける単位画素当たりの第２関心領域における画素強度に基づく値、Ｃｒ（T）は単位画素当たりの第３関心領域における画素強度に基づく値）
【請求項４】
コンピュータに、
放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する処理と、
前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する処理と、
前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する処理とを実行させるための脳血流量定量プログラム。
【請求項５】
放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する画像取得部と、
前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する領域設定部と、
前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する脳血流定量部とを備えることを特徴とする脳血流量定量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳血流量定量方法、脳血流量定量プログラム及び脳血流量定量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
局所脳血流診断薬は、被験者の局所脳血流量の定量に利用されている。中でも、塩酸Ｎ-イソプロピル-４-ヨードアンフェタミン（１２３I）注射液（「パーヒューザミン(R)注」（日本メジフィジックス株式会社製）、以下、ＩＭＰと称す）は、信号強度の脳血流量に対する直線性が高いため、広く利用されている。
【０００３】
局所脳血流診断薬投与核医学画像を用いた脳血流量の算出方法としては、これまでに種々の方法が提案され、実際に臨床現場にて実施されている。具体的には、ＡＲＧ（Auto-Radiography）法（非特許文献１参照）、Microsphere（ＭＳ）法（非特許文献２参照）、Noninvasive Microsphere（ＮＩＭＳ）法（非特許文献３参照）、Graph Plot（ＧＰ）法（非特許文献４参照）、Patlak Plot法（非特許文献５参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Iida H、Itoh H、Nakazawa M、Hatazawa J、Nishimura H、Onishi Y、Uemura K著、Quantitative mapping of regional cerebral blood flow using iodine-123-IMP and SPECT. J Nucl Med 35、1994年、p.2019-2030
【非特許文献２】DavidE.KuhI,JorgeR.Barrio,Sung-ChengHuang , CarlSelin , RobertF . Ackermann,JamesL. Lear,J. L.Wu,T. H.Lin,andMichael E.Phelps 著、Quantifying local cerebral blood flow by N-isopropyl-p-[123I]iodoamphetamine (IMP) tomography. J NucIMed 23: 196-203,1982
【非特許文献３】米倉義晴、杉原秀樹、谷口義光他著、非侵襲的マイクロスフェア法によるIMP脳血流SPECTの定量化−動態イメージングによる入力関数積分値の推定−．核医学34、1997年、p.901−908
【非特許文献４】Okamoto K, Ushijima Y, Okuyama C, Nakamura T, Nishimura T. Measurement of cerebral blood flow using graph plot analysis and I-123 iodoamphetamine. Clin Nucl Med. 2002;27:191-6.
【非特許文献５】Matsuda H、Tsuji S、Shuke N、Sumiya H、Tonami N、Hisada K著、Noninvasive measurements of regional cerebral blood flow using technetium-99m hexamethylpropylene amine oxime. Eur J Nucl Med 20、1993年、p.391-401
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特に、ＡＲＧ法（非特許文献１参照）は、標準的な脳血流量の定量方法として、広く医療現場において普及している。しかし、ＡＲＧ法は、動脈血採血が必須であり、侵襲的であるといった点で問題がある。
【０００６】
動脈血採血を要しない非侵襲的な方法も種々の方法が提案されているが（例えば非特許文献３〜５参照）、これらは換算式を用いた推定を行うため、何れも定量精度が十分に担保されていないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、非侵襲的に精度よく脳血流量の定量を行い得る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決すべく本発明者らは鋭意検討したところ、被験者の体内に投与された局所脳血流診断薬は、心臓から肺動脈を経由して循環していくが、その循環途中にある肺で、一旦、その大半が貯留されてしまうことが判明した。これに加えて、その貯留された局所脳血流診断薬は、徐々に肺から出て、脳へと送られていくことが判明し、従って、脳血流の定量にあたっては、被験者の肺の放射能強度を考慮することが重要であるとの知見に至った。
【０００９】
かかる知見に基づいて提供される本発明の一側面に係る脳血流量定量方法は、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得するステップと、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定するステップと、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量するステップとを含む。
【００１０】
本発明の別の一側面に係る脳血流量定量プログラムは、コンピュータに、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する処理と、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する処理と、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する処理とを実行させる。
【００１１】
本発明のまた別の一側面に係る脳血流量定量装置は、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する画像取得部と、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する領域設定部と、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する脳血流定量部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明に係る脳血流量定量方法、脳血流量定量プログラム及び脳血流量定量装置では、非侵襲的に精度よく脳血流量の定量を行い得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る脳血流量定量装置及び周辺装置を示す機能構成図である。
【図２】表示装置に表示されるタイムアクティビティカーブの一例を示す図である。
【図３】ＲＯＩ設定の際に表示装置に設定される二次元核医学画像の模式図である。
【図４】Cb（t）／λL（t）をＹ軸値として与え、∫Cr（T）dT／L（t）をＸ軸値として与えてプロットした脳血流量定量装置によって生成される解析結果のグラフである。
【図５】脳におけるＲＯＩ設定の様子を撮像した二次元核医学画像である。
【図６】左肺におけるＲＯＩ設定の様子を撮像した二次元核医学画像である。
【図７】肺動脈におけるＲＯＩ設定の様子を撮像した二次元核医学画像である。
【図８】本実施例における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る脳血流量定量方法で求めた脳血流量の値と、ＡＲＧ法により求めた脳血流量の値との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。なお、以下の説明はあくまでも好ましい態様の一例を示したものであり、本発明の範囲を限定する意図ではない。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る脳血流量定量装置１００及び周辺装置を示す機能構成図である。ここでは周辺装置として、撮像装置１１０、操作受付部１２０及び表示装置１３０を例示するが、これに限られない。
【００１６】
はじめに、本実施形態の概要について説明する。
【００１７】
撮像装置１１０は、放射性医薬品が投与された被験者の二次元核医学画像１０（図５〜図７）を撮像する。撮像装置１１０は、放射性医薬品から放射される放射線強度を検知し、その検知した放射線強度を所定の時間間隔で複数の画素をデジタル画像化することにより、各ＲＯＩにおける放射性医薬品の経時的な分布変化を可視化することができる。ここでＲＯＩとは、画像を用いた解析手法において、観察又は測定対象となる一部領域のことをいう。なお、ＲＯＩは、Region of Interestの略であり、関心領域又は対象領域等ともいわれる。
【００１８】
本実施形態に用いられる放射性医薬品としては、１２３Ｉ−ＩＭＰ（塩酸Ｎ-イソプロピル-４-ヨードアンフェタミン（以下、ＩＭＰと称す）を挙げることができる。ＩＭＰは代表的な蓄積型トレーサの一つであり、高い脂溶性によって初回循環でその大部分が脳組織に取り込まれる。
【００１９】
好ましい態様において、核医学検査は、本発明に係る血流量の定量に用いるためのデータとして、短い時間間隔で連続的に撮像された複数の画像を収集する。この場合において、撮像装置１１０が行う撮像方法をダイナミックスキャンといい、このような撮像方法で得られる一連の撮像データをダイナミック画像という。なお、本実施形態における撮像装置１１０によって得られる撮像データはダイナミック画像に限らず、スタティックに撮像された撮像データ（スタティック画像）が含まれる。
【００２０】
脳血流量定量装置１００は、いわゆるコンピュータ端末であってＣＰＵとメモリ（メインメモリやキャッシュメモリ等の記憶装置を含むハードウェアの総称）とを有する。
【００２１】
脳血流量定量装置１００は、メモリで保持されたデータやプログラムをＣＰＵで実行することにより、種々の機能をソフトウェア処理によって実現することができる。又は、脳血流量定量装置１００は、専用の論理回路を用いたハードウェア処理、及びソフトウェア処理及びハードウェア処理の組み合わせによっても実現可能である。
【００２２】
脳血流量定量装置１００に内包される各種機能については、後に詳述する。
【００２３】
操作受付部１２０は、脳血流量定量装置１００の使用者による操作を受け付ける手段であり、具体的には、操作ボタン、キーボード、マウス、タッチパネル等が例示されるが、これらに限定されない。脳血流量定量装置１００は、操作受付部１２０から受け付けた電気信号に応じて各種制御を実行する。
【００２４】
表示装置１３０は、撮像装置１１０で撮像された二次元核医学画像１０（図５〜図７）や、脳血流量定量装置１００によって生成される解析結果（図４）等を、使用者又は被験者等が視認可能に表示出力する装置である。
【００２５】
なお、図１においては表示装置１３０と操作受付部１２０とを別々の構成要素として図示しているが、これは一例である。タッチパネル式の表示デバイスなど表示出力及び操作入力が可能な装置を用いることにより、表示装置１３０と操作受付部１２０とを一体的に実現することも可能である。
【００２６】
なお、本実施形態において脳血流量定量装置１００は一つの装置として説明するが、複数の情報端末がネットワークを介して通信可能に接続されているネットワークシステムとしても本発明は実現可能である。ここで、ネットワークとは、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等の種々のコンピュータネットワーク又はその組合せで構成できる。また、各構成要素とネットワークとの通信接続は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
【００２７】
＜脳血流量定量装置１００に内包される各種機能＞
本実施形態における脳血流量定量装置１００は、画像取得部２０と、記憶部３０と、描画生成部４０と、出力部５０と、ＲＯＩ設定部６０（領域設定部）と、脳血流定量部７０と、を有している。
【００２８】
画像取得部２０は、撮像装置１１０からダイナミック画像を含む種々のデータを取得する。勿論、画像取得部２０は、撮像装置１１０から種々のデータを受動的に受け付けても良く、撮像装置１１０に記憶されている種々のデータを能動的に読み取るものであっても良い。
画像取得部２０は、撮像装置１１０で撮像された二次元核医学画像１０（図５〜図７）を取得する。二次元核医学画像１０は、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む画像である。
【００２９】
記憶部３０は、脳血流量定量装置１００が処理するデータの一部又は全部を記憶する。具体的には、記憶部３０は、上述したメモリにおける記憶領域の一部又は全部により構成される。記憶部３０が記憶するデータは、画像取得部２０が撮像装置１１０から取り込んだ種々のデータや二次元核医学画像１０等が含まれる。
【００３０】
描画生成部４０は、記憶部３０から種々のデータを読み出し、読み出したデータに基づいて、表示装置１３０に表示可能な描画データを生成する。好ましい態様において、本実施形態における描画データは少なくとも二つ存在する。
【００３１】
一つ目の描画データは、画像取得部２０により取得された二次元核医学画像１０である。この二次元核医学画像１０は、ＲＯＩ設定部６０によるＲＯＩの設定時に解析用の画像として表示装置１３０に表示される。なお、ＲＯＩの設定処理の詳細は後述する。
【００３２】
二つ目の描画データは、脳血流定量部７０によって得られた解析結果を示す画像である。当該解析結果は、例えばグラフ、数値、画像等の組み合わせによって描画される。
【００３３】
表示装置１３０は、さらに、タイムアクティビティカーブを表示させるものであっても良い。図２は、表示装置１３０に表示されるタイムアクティビティカーブの一例を示す図である。図に示すグラフは、横軸は撮像開始時を起点とする経過時間であり、縦軸は放射能カウント値を表す。この例において、図２内に記載されている曲線は、それぞれ後述する処理にて設定されたＲＯＩ内を対象とした、肺動脈におけるＩＭＰの単位体積当たりの放射能強度Cr（T）（Bq/mL）、ＩＭＰの肺全体における総蓄積放射能量L（t）（Bq）、脳におけるＩＭＰの単位体積当たりの放射能強度Cb（t）（Bq/mL）である。ここで、タイムアクティビティカーブとは、ＩＭＰ投与後において、肺動脈、肺、脳における放射能強度及び放射能量の経時的変化を示すものである。なお、図中の一点鎖線で示すL（t），Cb（t）は、肺に貯留されたＩＭＰが肺から流出する際の流出速度が遅いときの肺全体における総蓄積放射能量（Bq）及び脳における単位体積当たりの放射能強度（Bq/mL）を示す。図中の太い実線のCr（T）が示すように、肺動脈における単位体積当たりの放射能強度（Bq/mL）は、流出速度が遅くなっても変化しないのでグラフは一本の線になっている。
【００３４】
出力部５０は、描画生成部４０によって生成された描画データを表示装置１３０で表示可能に出力する。出力部５０は、表示装置１３０から指令を受け付け、当該指令に応じて描画データを受動的に出力してもよいし、表示装置１３０を制御して描画データを能動的に表示させてもよい。
【００３５】
ＲＯＩ設定部６０は、記憶部３０に記憶されている二次元核医学画像１０のいずれかを選択し、当該二次元核医学画像１０内の一部領域をＲＯＩとして設定する。
【００３６】
本実施形態において、ＲＯＩ設定部６０は、記憶部３０から選択したダイナミック画像の少なくとも一部を、ＲＯＩ設定用解析画像として表示装置１３０に表示させる。ここで、ＲＯＩ設定用解析画像としては、ダイナミック画像の一フレームをそのまま用いても良いし、複数のフレームを加算した画像を用いても良い。解析者は、当該ＲＯＩ設定用解析画像を見ながら操作受付部１２０を操作し、操作受付部１２０によって受け付けられた操作に応じて所望のＲＯＩを設定する事ができる。以下、解析者が走査受付部１２０を介してＲＯＩを設定する態様で、本発明の実施に必要なＲＯＩの設定を説明する。
【００３７】
図３に、ＲＯＩ設定の際に表示装置１３０に設定される二次元核医学画像１０の一例を模式的に示す。ここで、ＲＯＩ１３１は被験者の頭部に設定され、脳の全部又は少なくとも一部を含む領域である。なお以下の説明において脳領域とは、このＲＯＩ１３１（第１関心領域）のことをいう。
【００３８】
また、ＲＯＩ１３２，１３３は被験者の胸部に設定された領域である。本例においては、ＲＯＩ１３２（第２関心領域）は、被験者の左肺に設定され、左肺の全部又は少なくとも一部を含む領域である。なお以下の説明において肺領域とは、このＲＯＩ１３２のことをいう。勿論、ＲＯＩ１３２は、被験者の右肺に設定されても構わない。また、左右の肺にＲＯＩを設定し、それらのデータを合わせて用いても良い。
【００３９】
ＲＯＩ１３３（第３関心領域）は、被験者の心臓から左右の肺に分岐する肺動脈の分岐部直下の肺動脈幹内に設定され、肺動脈の全部又は少なくとも一部を含む領域である。なお以下の説明において肺動脈領域とは、このＲＯＩ１３３のことをいう。
【００４０】
脳血流定量部７０は、ＲＯＩ１３２における単位面積当たりの画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３１における単位面積当たりの画素強度に基づく値の比率を、ＲＯＩ１３２における単位面積当たりの画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３３における単位面積当たりの画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを、ＲＯＩ１３１における脳血流として定量する。ここで、画素強度とは、二次元画像におけるピクセル値である。具体的には、被験者の体内に集積した放射性医薬品（マーカー）から放射されるガンマ線などの放射線の計数値、又はかかる計数値より換算可能な数値である。
【００４１】
以下、脳血流定量部７０による脳血流量定量方法について説明する。
【００４２】
＜脳血流定量部７０による脳血流量定量方法＞
本発明者らは鋭意検討した結果、動脈血採血を行うことなく、すなわち非侵襲的に精度よく脳血流量の定量を行い得る脳血流量定量方法を見出した。以下、その脳血流量定量方法の詳細を説明する。以下の説明では、放射性医薬品としてＩＭＰを投与した場合を例にとって説明するが、本発明はこの態様に限定されるものでは無い。
【００４３】
ここで、ＩＭＰ投与後において、時刻tにおける単位体積当たりの脳領域（ＲＯＩ１３１）におけるＩＭＰの放射能強度（Bq/mL）をCb（t）、脳血流量（mL/g/min）をF、時刻Tにおける単位体積当たりの動脈血中におけるＩＭＰの放射能強度（Bq/mL）をCa（T）、ＩＭＰの脂溶性成分割合をλ、時刻tにおける単位体積当たりの肺領域（ＲＯＩ１３２）におけるＩＭＰの放射能量（Bq）をL（t）、右心室からの単位体積当たりの心拍出量（mL/min）をP、時刻Tにおける単位体積当たりの肺動脈領域（ＲＯＩ１３３）におけるＩＭＰの放射能強度（Bq/mL）をCr（T）と与えたとき、以下の式（１）〜（６）の式が成り立つ。
【００４４】
なお、脂溶性成分割合λは、用いる放射性医薬品ごとに公知の値を用いる事ができ、例えばＩＭＰでは、文献（Iida H、Itoh H、Bloomfield P、Munaka M、Higano S、Murakami M, et al.著、A method to quantitate cerebral blood flow using a rotating gamma camera and iodine-123 iodoamphetamine with one blood sampling. Eur J Necl Med 21、1994年、p.1072-1084）記載の０．８を用いる事ができる。
【００４５】
また、以下の式（１）〜（６）におけるｔは、それぞれの領域（臓器）においてＩＭＰが到達した時点が同時であると仮定したときに、当該時点を基点（ゼロ）とする経過時間を示している。
【００４６】
式（１）に示すように、Cb（t）は、Ca（T）λの積分値とFとを乗じた値となる。
【数１】
2019074369.tif 000003
【００４７】
Fickの原理から、L（t）は、P、Ca（T）、Cr（T）を用いて式（２）として表せる。また、式（２）をCb（t）で整理すると式（３）となる。
【数２】
2019074369.tif 000004
【数３】
2019074369.tif 000005
【００４８】
式（３）の左辺と右辺を共にλL（t）で除すと式（４）が得られる。すなわち、図４に示すように、Ｙ軸にCb（t）／λL（t）を、肺領域（ＲＯＩ１３２）における画素強度に基づく値に対する、脳領域（ＲＯＩ１３１）における画素強度に基づく値の比率としてプロットし、Ｘ軸に∫Cr（T）dT／L（t）を、肺領域（ＲＯＩ１３２）における画素強度に基づく値に対する、肺動脈領域（ＲＯＩ１３３）における画素強度に基づく値の比率としてプロットすると、グラフの傾きは脳血流量F（mL/g/min）を表す。
【数４】
2019074369.tif 000006
【００４９】
すなわち、脳血流定量部７０は、ＲＯＩ１３２における画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３１における画素強度に基づく値の比率を、ＲＯＩ１３２における画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３３における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを、ＲＯＩ１３１における脳血流として定量する。
【００５０】
なお、ここまで、肺全体の画像を用いた脳血流量定量方法について説明してきたが、これは本発明の実施形態の一例である。例えば、肺全体の画像を取得することが難しい場合、肺の一部分の画像を取得するだけでも脳血流量F（mL/g/min）を得ることは可能である。
【００５１】
すなわち、ＩＭＰの肺の一部分における蓄積放射能量（Bq）をl（t）、当該一部分の全体における割合をαと与えたとき、式（５）の式が成り立つ。
【数５】
2019074369.tif 000007
【００５２】
式（３）の左辺と右辺を共にλl（t）で除すと式（６）が得られる。すなわち、Ｙ軸にCb（t）／λl（t）を、肺領域（ＲＯＩ１３２）における画素強度に基づく値に対する、脳領域（ＲＯＩ１３１）における画素強度に基づく値の比率としてプロットし、Ｘ軸に∫Cr（T）dT／l（t）を、肺領域（ＲＯＩ１３２）における画素強度に基づく値に対する、肺動脈領域（ＲＯＩ１３３）における画素強度に基づく値の比率としてプロットすると、グラフの傾きは図４同様に脳血流量F（mL/g/min）を表す。
【数６】
2019074369.tif 000008
【００５３】
すなわち、脳血流定量部７０は、ＲＯＩ１３２における画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３１における画素強度に基づく値の比率を、ＲＯＩ１３２における画素強度に基づく値に対する、ＲＯＩ１３３における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを、ＲＯＩ１３１における脳血流として定量することができる。
【００５４】
（ＲＯＩの設定についての注意点）
各ＲＯＩの大きさは、対象とする部位（臓器）からはみ出ない限り、限定する必要は無い。ただし、肺動脈については、分岐部よりも分岐部直下の肺動脈幹内でＲＯＩを設定した方が良い。なぜなら、本発明者らの検討によれば、ＲＯＩ１３３（図３）を分岐部に設定した場合には肺動脈が左右に分かれるため、分岐部直下の肺動脈幹内に設定する場合と比べて図２に示すCr（T）のグラフ形状が若干乱れる傾向にあることが明らかとなっているからである。また、脳のＲＯＩは、脳梗塞等の疾患により欠損がみられる画像の場合は、正しい脳血流量を得られない。このため、欠損がみられない部分に脳のＲＯＩを設定する必要がある。
【００５５】
（定量に用いる画像についての注意点）
ＡＲＧ法では、動脈採血カウントとＳＰＥＣＴ画像データ（スタティックの三次元データ）から、脳血流量を求める。この場合、ボクセル毎に局所脳血流量を算出することが可能であり、算出した局所脳血流量の値を対応するボクセルに（輝度や色調等によって）表示することにより、ＣＢＦマップを作成することができるが、動脈採血が必須である。ここで、ＣＢＦマップとは、局所脳血流量の分布を示す画像である。
【００５６】
一方、本法ではダイナミック画像のデータを用いる必要があるため、現状では二次元のプラナー画像を利用することとなる。また、相対的に信号強度が小さいため、設定したＲＯＩのピクセル平均値を用いて脳血流量の値を算出することとなる。従って、本法で求めた脳血流量は、被験者の頭部に設定されたＲＯＩ（脳領域）内のピクセル平均値となる。
【００５７】
（本法により求めた脳血流量を用いたＣＢＦマップの作成）
本法により求めた脳血流量の値を利用してＣＢＦマップを作成する場合は、以下の手順にてＳＰＥＣＴ画像データの画素値の変換を行って、ＣＢＦマップを作成する。
【００５８】
まず、ＳＰＥＣＴ画像上で、本法にて被験者の頭部に設定されたＲＯＩ（脳領域）と実質的に同一の部位に相当するＶＯＩを設定する。なお、ＶＯＩは、Volume of Interestの略であり、三次元的な厚みを持った関心領域又は対象領域等ともいわれる。
【００５９】
次に、ＳＰＥＣＴ画像上における上記ＶＯＩ内の画素値のボクセル平均を求める。
【００６０】
次に、本法で求めた脳血流量を、上記ＶＯＩ内の画素値のボクセル平均値で除し、ＳＰＥＣＴ画素値（カウント値）から局所脳血流量への変換計数を求める。
【００６１】
次に、上記で得られた変換計数を、ＳＰＥＣＴ画像における各画素値に乗じ、各画素値を局所脳血流量に変換する。
【００６２】
次に、変換された局所脳血流量を、対応する画素に、輝度や色彩といった情報に変換して表示する。また、局所脳血流量の算出後であれば、任意の関心領域における局所脳血流量を数値として算出して表示することもできる。
【実施例１】
【００６３】
図８に示すフローチャート、及び図３〜図７を用いて、従来の動脈血採血を伴うＡＲＧ法（非特許文献１参照）との比較により、本実施形態に係る脳血流量定量方法（以下、単に本法と略記する）の有用性を検討した実験結果について説明する。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
【００６４】
（画像データの収集）
本発明者らは、５９名の被験者（５１〜７５才、平均年齢：６８．６才）を対象に画像データを収集した（図８のステップＳ１０１）。すなわち、各被験者に対し、ＩＭＰ注射液（「パーヒューザミン(R)注」（日本メジフィジックス株式会社製））２２２MBqをボーラス投与し、ＩＭＰ投与直後から２秒×６０フレームでダイナミックプラナー画像（マトリクス：１２８×１２８、ピクセルサイズ：４．４２mm）を撮像した。さらに、投与１０分後に動脈血採血を行い、投与２０分後から２０分間ＳＰＥＣＴ撮像（マトリックスサイズ：１２８×１２８、ピクセルサイズ：２．９５mm、スライス厚：５．８９mm）を行った。
【００６５】
（ＡＲＧ法による脳血流量の定量）
本発明者らは、撮像したＳＰＥＣＴ画像及び採血データを利用し、非特許文献１記載の方法にて、ＡＲＧ法による脳血流量の定量を行った（図８のステップＳ１０２）。
【００６６】
（本法による脳血流量の定量）
本発明者らは、二次元核医学画像１０（図１参照）上で、脳にＲＯＩ１３１（図５参照）を設定し、左肺にＲＯＩ１３２（図６参照）を設定し、肺動脈にＲＯＩ１３３（図７参照）を設定した（図８のステップＳ１０３）。なお、肺動脈のＲＯＩは、肺動脈が描出される比較的早期のフレームの画像（本実施例では第５フレーム）を用い、肺と脳は、全フレームの加算画像を用いてＲＯＩを設定した。本例では、ＲＯＩの大きさは、肺動脈については５×５ピクセル、肺については左肺に７×１６ピクセル、脳については２４×５ピクセルとしたが、必ずしも限定されるものではない。
【００６７】
さらに、本発明者らは、ＲＯＩ内のピクセルあたりの放射能強度の値を読み取り、∫Ｃｒ（Ｔ）ｄＴ／Ｌ（ｔ）に対してＣｂ（ｔ）／λＬ（ｔ）をプロットしたグラフ（図４参照）を作成した（図８のステップＳ１０４）。ここで、∫は０〜ｔに亘る積分を意味する。すなわち、式（４）における左辺であるＣｂ（ｔ）／λＬ（ｔ）をＹ軸値として与え、式（４）における右辺である∫Ｃｒ（Ｔ）ｄＴ／Ｌ（ｔ）をＸ軸値として与えてプロットしたグラフを作成した。作成したグラフを基に、近似直線の傾きを求め、脳領域における脳血流量の平均値を取得した（図８のステップＳ１０５）。今回は、近似する範囲は5ポイント以上で相関係数が最も高い部分を選んだが、この範囲の設定方法は特に限定するものではない。
【００６８】
（ＡＲＧ法により求めた脳血流量との比較）
続いて、本発明者らは、ＡＲＧ法により求めた脳血流量との比較により、本法の有用性を検討した。以下、図９を参照しつつ、その検討結果を具体的に説明する。図９は、本発明者らは、本法で求めた脳血流量の値と、ＡＲＧ法により求めた脳血流量の値との関係を示すグラフである。
【００６９】
図９に示すように、本法で求めた脳血流量の値は、ＡＲＧ法で求めた脳血流量の値と、非常に高い相関を示していた。すなわち、本法で求めた脳血流量の値をＹ軸値として与え、ＡＲＧ法で求めた脳血流量の値をＸ軸値として与えたところ、両値の相関関係を求めた近似式の傾きは１.４０９４、相関係数はR2=0.5817となった。この結果から、本法は、ＡＲＧ法の代替法として用い得る方法であるとの結論に至った。
【００７０】
以上、本実施形態によれば、ARG法のように動脈血採血を行うことなく、またGraph Plot法やPatlak Plot法のような相関式を用いることなく、非侵襲的に精度よく脳血流量の定量を行い得る技術を提供することができる。
【００７１】
ここまで実施形態を示して本発明を説明したが、これらは一例である。また、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が単一の構成要素として構成されていること、一つの構成要素が複数の構成要素に分割されて形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
【００７２】
また、上述した各種の構成要素は、必ずしも必須の構成要素ではなく、本発明の効果を阻害しない程度に省いても構わないし、同等に機能又は作用する他の構成要素に代えてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態において示すフローは、あくまでも既存のＡＲＧ法との比較に基づいて本発明を検証する目的である、本実施例における処理の流れを示す例である。実際に本発明を実施する際には、ＡＲＧ法との比較を行う必要は無い。従って、本発明の実施にあたっては、ＡＲＧ法による脳血流量の定量ステップは不要である。また、上記フローチャートに図示した一のステップが複数に分離されて実行される、複数のステップが一のステップとして実行される、複数のステップが並行して実行される等を許容する。
【００７４】
本実施形態は以下の技術思想を包含する。
（１）放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得するステップと、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定するステップと、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量するステップとを含む脳血流量定量方法。
（２）前記脳血流として定量するステップは、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の放射能量を算出し、前記第２関心領域における放射能量に基づく値に対する、前記第１関心領域における放射能量に基づく値の比率を、前記第２関心領域における放射能量に基づく値に対する、前記第３関心領域における放射能量に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として求めることを特徴とする（１）に記載の脳血流量定量方法。
（３）前記脳血流として定量するステップは、Ｃｂ（ｔ）／λＬ（ｔ）に示す比率を、∫Ｃｒ（T）ｄｔ／Ｌ（ｔ）に示す比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記脳領域における脳血流として求めることを特徴とする（１）又は（２）の何れか一つに記載の脳血流量定量方法。
（∫は０〜ｔに亘る積分、Ｃｂ（ｔ）は時刻tにおける単位画素当たりの第１関心領域における画素強度に基づく値、λは放射性医薬品の脂溶性成分割合、Ｌ（ｔ）は時刻tにおける単位画素当たりの第２関心領域における画素強度に基づく値、Ｃｒ（T）は単位画素当たりの第３関心領域における画素強度に基づく値）
（４）コンピュータに、放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する処理と、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する処理と、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する処理とを実行させるための脳血流量定量プログラム。
（５）放射性医薬品を被験者に適用して得られる画像であって、前記被験者の少なくとも脳、肺及び肺動脈を含む二次元核医学画像を取得する画像取得部と、前記二次元核医学画像内に、前記脳の少なくとも一部を含む第１関心領域と、前記肺の少なくとも一部を含む第２関心領域と、前記肺動脈の少なくとも一部を含む第３関心領域とを設定する領域設定部と、前記第１関心領域、前記第２関心領域及び前記第３関心領域の各画素強度に基づいて、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第１関心領域における画素強度に基づく値の比率を、前記第２関心領域における画素強度に基づく値に対する、前記第３関心領域における画素強度に基づく値の比率に対してプロットしたグラフの傾きを前記第１関心領域における脳血流として定量する脳血流定量部とを備えることを特徴とする脳血流量定量装置。
【符号の説明】
【００７５】
１０  二次元核医学画像
２０  画像取得部
６０  ＲＯＩ設定部（領域設定部）
７０  脳血流定量部
１００  脳血流量定量装置
１３１  ＲＯＩ（第１関心領域）
１３２  ＲＯＩ（第２関心領域）
１３３  ＲＯＩ（第３関心領域）
Ｆ  脳血流量
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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