(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサおよびメモリを備える脳血流量定量装置であって、前記メモリは、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、
プログラム命令を格納するコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ可読媒体は、コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、前記コンピュータに、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に、血管拡張作用を有する薬剤を投与した上で行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、脳血液分配係数であるVdとをそれぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、第１の所定の脳領域におけるカウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成すること；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５'）：
0005713868.tif 000056
でフィティングすることにより、k1WCfおよびk2Wを求めること、ただしBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第１の脳領域の時刻tにおける前記第１の所定の脳領域における放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻を表し、Cfはスケーリングファクターであり、k1Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応して前記第１の所定の脳領域に生じる脳血流量を表し、k2Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応する前記第１の所定の脳領域における血液流出速度定数を表す；
前記求めたk1WCfおよびk2Wとから、下記式（６'）：
0005713868.tif 000057
に基づいて、Cf・Vdを求めること；
スケーリングファクターｍCfと、Cf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めること；
前記求めたｍCfを利用して、下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000058
0005713868.tif 000059
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k２は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdである；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000060
0005713868.tif 000061
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を実行させるプログラム命令を格納する、脳血流量定量装置。
【請求項２】
前記タイムアクティビティーカーブは、頭頂葉から小脳テントにかけての横断像に相当する部分の画像に基づいて作成される、請求項１に記載の脳血流量定量装置。
【請求項３】
前記相間式が、下記式（７）：
0005713868.tif 000062
（R：比例定数，α：定数）で表される、請求項１または請求項２に記載の脳血流量定量装置。
【請求項４】
前記メモリが、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、前記所定の脳領域における脳血流量k1およびk1dを、前記所定の脳領域と関連付けて表示するプログラム命令を格納する、請求項１から３のいずれか１項に記載の脳血流量定量装置。
【請求項５】
コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、前記コンピュータに、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に、血管拡張作用を有する薬剤を投与した上で行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、脳血液分配係数であるVdとをそれぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、第１の所定の脳領域におけるカウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成すること；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５'）：
0005713868.tif 000063
でフィティングすることにより、k1WCfおよびk2Wを求めること、ただしBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第１の脳領域の時刻tにおける前記第１の所定の脳領域における放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻を表し、Cfはスケーリングファクターであり、k1Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応して前記第１の所定の脳領域に生じる脳血流量を表し、k2Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応する前記第１の所定の脳領域における血液流出速度定数を表す；
前記求めたk1WCfおよびk2Wとから、下記式（６'）：
0005713868.tif 000064
に基づいて、Cf・Vdを求めること；
スケーリングファクターｍCfと、Cf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めること；
前記求めたｍCfを利用して、下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000065
0005713868.tif 000066
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k２は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdである；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000067
0005713868.tif 000068
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を実行させるプログラム命令を有する、コンピュータプログラム。
【請求項６】
脳血流を定量する方法であって、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に、血管拡張作用を有する薬剤を投与した上で行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、脳血液分配係数であるVdとをそれぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、カウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成すること；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５'）：
0005713868.tif 000069
でフィティングすることにより、k1WCfおよびk2Wを求めること、ただしBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第１の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻を表し、Cfはスケーリングファクターであり、k1Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応して前記第１の所定の脳領域に生じる脳血流量を表し、k2Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応する前記第１の所定の脳領域における血液流出速度定数を表す；
前記求めたk1WCfおよびk2とから、下記式（６'）：
0005713868.tif 000070
に基づいて、Cf・Vdを求めること；
スケーリングファクターｍCfと、Cf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めること；
前記求めたｍCfを利用して、下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000071
0005713868.tif 000072
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000073
0005713868.tif 000074
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdでありであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部核医学画像に基づいて脳血流量を定量する装置、プログラム、及び方法に関する。
【背景】
【０００２】
脳梗塞に代表される脳血管障害は、死亡原因の上位を占めており、また、発見が遅れた場合や治療のタイミングが遅れた場合には、重篤な後遺症を残す場合がある。従って、脳血管障害の早期発見および重症度の診断は、非常に重要である。
【０００３】
脳血管障害の主な診断方法としては、ＭＲＩ、ＣＴの他に、ＳＰＥＣＴ等に代表される核医学画像診断法が知られている。核医学画像診断法は、組織レベルでの脳血流の定量化が比較的容易であるため、脳血管障害の早期診断および重症度診断に広く用いられている。
【０００４】
核医学画像診断法を利用した脳血管障害の診断法としては、Microsphere法と、ＩＭＰ−ＡＲＧ法とが主に用いられている。Microsphere法は、投与後の早期における脳血流製剤をいわゆるMicrosphereと見立て、１コンパートメントモデルに基づいて、核医学画像データから局所的な脳血流量を求める方法である。この方法は、理論が単純で計算が容易であるといったメリットを有する反面、動脈血の持続採血が必要であるために侵襲性が高いといった欠点がある。また、薬剤の組織から血管への洗い出しを考慮していないために薬剤投与後の後期における定量精度が低下し、データ収集時間点が投与後比較的早期に限定されるといった欠点も有する。
【０００５】
動脈血の持続採血を行う代わりに、胸部のダイナミックプラナーデータに基づくタイムアクティビティーカーブを用いて入力関数を推定するＮＩＭＳ法も提案されているが、やはり１コンパートメントモデルに基づく方法であり、薬剤投与後の後期においては十分な定量精度が得られない。
【０００６】
一方、ＩＭＰ−ＡＲＧ法は、放射性医薬品としてＩＭＰ（塩酸Ｎ−イソプロピル−４−［１２３Ｉ］ヨードアンフェタミン）を投与し、頭部核医学画像における一定時間経過後のカウント数を２コンパートメントモデルの式に代入し、ルックアップテーブル法によって脳血流量を求める方法である（非特許文献１）。ＩＭＰ−ＡＲＧ法は、１点の動脈採血データを得て標準入力関数を補正する方法を用いることができ、持続採血データの必要なMicrosphere法よりも侵襲性が低いといったメリットがある。
【非特許文献１】Hidehiro Iida et al, "Quantative Mapping of Regional; Cerebral Blood Flow Using Iodine-123-IMP and SPECT", The Journal of Nuclear Medicine, December 1994, Vol.35, No.12, pp 2019-2030
【非特許文献２】Kyeong Min Kim et al., "Quantitative Mapping of basal and vasareactive cerebral blood flow using split-dose 123I-iodoamphetamine and single photon emission computed tomography.", NeuroImage, 2006, Vol.33, pp1126-1135
【非特許文献３】Kazuo Hashikawa et al., "Split Dose Iodine-123-IMP SPECT: Sequential Quantitative Regional Cerebral Blood Flow Change with Pharmacological Intervention.", Journal of Nuclear Medicine, July 1994, Vol.35, No.7, pp1226-1233
【非特許文献４】川村義文、「123I-IMP２回分割投与におけるstatic-SPECTを用いた１回目残存脳放射能量推定方法  −ARG法脳血流増加率とSPECTカウント増加率の検討−」、核医学、2002年、39巻、pp125-134
【０００７】
ＩＭＰ−ＡＲＧ法においては、脳血管の循環予備能を評価する目的で、アセタゾラミド等の血管拡張作用を有する薬剤投与による定量値の変化の測定が行われる場合がある。この場合、アセタゾラミドを投与した場合（薬剤負荷時）と投与していない場合（安静時）の計２回のＳＰＥＣＴ測定を行う必要があるが、安静時の脳血流ＳＰＥＣＴ画像の撮像後、十分なクリアランスを待ってから薬剤負荷時における脳血流ＳＰＥＣＴ画像の測定を行う必要がある。しかし、安静時の脳血流ＳＰＥＣＴ画像の撮像後、十分なクリアランスを待ってから薬剤負荷時における脳血流ＳＰＥＣＴ画像の測定を行う場合には、検査を２日にわたって行う必要があり、被験者にとって負担が大きいばかりでなく、検査を行う医療機関への負担も大きい。このような背景から、安静時および薬剤負荷時におけるＳＰＥＣＴ検査を一日で行う方法が種々検討され、臨床応用されている（非特許文献２〜４）。
【０００８】
上述のように、ＩＭＰ−ＡＲＧ法は、最も優れた脳血管障害の診断法の一つである。しかし、ＩＭＰ−ＡＲＧ法であっても動脈血採血が必要である。一般に、動脈血採血は、静脈血採血と比較して侵襲性が高い。このような背景から、より侵襲性の低い操作にて脳血流量を定量する方法が望まれていたが、これまでそのような方法は知られていなかった。また、動脈血採血の際に静脈血が混入してしまうと、得られたデータの信頼度が低下してしまうといった問題もあった。
【０００９】
さらに、脳血管の循環予備能の評価に際しては、安静時のＳＰＥＣＴ測定の際に投与された放射性医薬品の影響を受けずに薬剤負荷によるカウント値の変化を求める方法を用いる必要がある。この場合、被験者および検査機関への負担軽減の観点から1日で検査を行いうる方法が望まれ、上述した非特許文献に記載されたような種々の方法が開発されている。1日で検査を行いうる方法に対するこのようなニーズに十分に応えるべく、これまでに開示されていない新たな方法を提案する事は、それ自体大いに意義がある。また、安静時および薬剤負荷時の検査を1日で行いうる方法であって、動脈採血を行わずに脳血流を定量する方法は、これまで開示されていなかった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より侵襲性の低い操作によって脳血流量を精度良く定量するとともに、一日に複数回のＳＰＥＣＴ検査を実施し得る方法を提供する事を目的とした。
【発明の概要】
【００１１】
発明者は脳血流量の定量に用いる2コンパートメントモデルを詳細に検討し、連続して複数回のＳＰＥＣＴ検査を行った場合に適用可能な理論式を提案し、本発明を完成させた。
【００１２】
なお本明細書において、以下の各用語は、下記の意味で用いる。
【００１３】
入力関数：放射能の対象臓器への流入量を決定する動脈血中放射性医薬品濃度の経時変化を表す関数。
【００１４】
標準入力関数：標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数、すなわち、複数の被験者における実測値に基づいて決定された入力関数を利用して標準化した入力関数。例えば、複数の被験者の入力関数を平均する事によって作成される。
【００１５】
スケーリングファクター：標準入力関数を被験者における入力関数に近似し頭部画像データ解析のための測定感度補正をするための補正係数。
【００１６】
脳血液分配係数（Vd）：２コンパートメントモデルにおける、脳血流量（k1）と脳組織からの血液流出速度定数（脳組織から血中への放射能カウントの洗い出しのフラックス）（k2）との比（k1/k2）。
【００１７】
また、本発明は、頭部核医学画像として、SPECT画像の他、PET画像やプラナー像を対象とすることができる。これらの画像は、用いる放射性医薬品の種類や診断の目的に応じて、適宜選択される。
【００１８】
なお、特に断りの無い限り、以下の説明に用いる同じ記号は、同じ意味に用いられる。また、各式中に用いられた各時刻は、第１の放射性薬剤投与時刻を0とした場合における経過時刻を表すものとする。
【００１９】
例示的実施形態である脳血流量定量装置は、第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データおよび続けて実施される第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データに基づいて脳血流量を定量するための脳血流量定量装置であり、少なくとも標準入力関数S(t)を格納したデータベースと、被験者における第１および第２の頭部核医学画像データを取得する核医学画像データ取得部と、取得された第２の頭部核医学画像データに下記式（１）または（２）：
0005713868.tif 000002
0005713868.tif 000003
（B(t)：第２の頭部核医学データの所定の脳領域から得られる、時刻tにおける放射能カウント、t3：第２の頭部核医学データ取得時における放射性医薬品の投与時刻、t5：第２の頭部核医学画像の撮像開始時刻、t6：第２の頭部核医学画像の撮像終了時刻、mCf：スケーリングファクター、k1：第１の頭部核医学画像データ取得時における脳血流量、k2：第１の頭部核医学画像データ取得時における脳組織からの血液流出速度定数、k1d：第２の頭部核医学データ取得時における脳血流量、k2d：第２の頭部核医学画像データ取得時における脳組織からの血液流出速度定数。）を適用して脳血流量k1dを求める第２の脳血流量算出部と、算出された脳血流量k1dを表示する表示部と、を備えてもよい。
【００２０】
第２の頭部核医学画像データを用いた脳血流量の定量において上記式（１）または（２）を用いる事により、第１の頭部核医学画像データ取得時に投与された放射性薬剤の影響を受けずに第２の頭部核医学画像データを用いた脳血流量k1dの定量を行う事ができる。従って、第１の頭部核医学画像データ取得時に投与された放射性薬剤の被験者体内からのクリアランスを待たずに、第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学検査を実施する事が可能となり、被験者および医療機関の負担を、大幅に軽減する事ができる。
【００２１】
なお、上記式（１）および（２）において、第１の頭部核医学画像データ取得時における脳血流量k1および脳組織からの血液流出速度定数k2は、第１の頭部核医学画像データの基づいて予め求めた値を用いる事ができる。式（１）や（２）の計算は、後述するテーブル作成による方法を用いる他、放射能カウントが十分に高い場合には、フィッティングによって求める事も可能である。
【００２２】
例示的実施形態である脳血流量定量装置は、前記核医学画像データ取得部にて取得された第１の頭部核医学画像データに下記式（３）または（４）：
0005713868.tif 000004
0005713868.tif 000005
（B(t)：第１の頭部核医学データの所定の脳領域から得られる、時刻tにおける放射能カウント、t1：第１の頭部核医学画像の撮像開始時刻、t2：第１の頭部核医学画像の撮像終了時刻、Vd：脳血液分配係数）を適用して脳血流量k1を求める第１の脳血流量算出部をさらに備えたものであっても良い。この場合、前記表示部は、k1dに加えてk1を表示する。第１の頭部核医学画像データの取得は、第２の放射性薬剤投与前に実施されるので、式（３）および（４）においては、当然t≦t3である。
【００２３】
算出されたk1およびk1dは循環予備能の評価に利用する事ができる。
【００２４】
例示的実施形態である脳血流量定量装置は、前記データベースが、少なくとも下記の（ア）および（イ）： 
（ア）標準入力関数S(t)：標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数
（イ）相間式：ｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式、
（ｍCf：スケーリングファクター、Cf：頭部核医学画像のタイムアクティビティーカーブに基づいて求めたスケーリングファクター、Vd：脳血液分配係数）の各データを格納しており、前記核医学画像データ取得部にて取得された第１の頭部核医学画像データに基づくカウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成するタイムアクティビティーカーブ作成部と、前記タイムアクティビティーカーブに下記式（５）：
0005713868.tif 000006
をフィッティングさせる事により、k1Cfおよびk2を求める第１のパラメータ算出部と、求めたk1Cfおよびk2とから、下記式（６）：
0005713868.tif 000007
に基づいて、Cf・Vdを求める第２のパラメータ算出部と、第２のパラメータ算出部にて求めたCf・Vdと前記データベースに格納された前記相間式からmCfを求める第３のパラメータ算出部と、をさらに備えたものであっても良い。ただし式（５）におけるB(t)は、第１の頭部核医学データの所定の脳領域から得られる、時刻tにおける放射能カウントである。式（５）においてB(t)を求める際の脳領域と、式（１）〜（４）においてB(t)を求める際の脳領域とは異なってもよい。例えば、式（５）においてB(t)を求める際の脳領域は、脳全体であってもよい。従って、式（１）〜（４）における脳血流量k1と、式（５）において現れる脳血流量k1とは、異なるものであってもよい。
【００２５】
このような構成を備えることにより、頭部核医学画像のタイムアクティビティーカーブに基づいて標準入力関数の補正に用いるスケーリングファクター（mCf）を求めることができるので、頭部核医学画像を用いた脳血流量の定量に際して、侵襲的な動脈血採血を省略することができる。これにより、被験者の負担を軽減する事が可能となるばかりでなく、動脈血採血時の人為的ミスに元づく定量値のばらつきも防ぐ事ができる。
【００２６】
例示的実施形態において、上記式（５）とのフィッティングを行うタイムアクティビティーカーブは、頭頂葉から小脳テントにかけての横断像（スライス）に基づいて作成されたものとすることができ（例えば、当該横断像からカウント値が一定の上限値および下限値の間の値であるボクセルを抽出し、抽出されたボクセルにおける放射能カウントの平均値または総和を用いて作成されたもの）、好ましくは頭頂葉から小脳テントにかけて脳室全体をカバーする部位の横断像（スライス）に基づいて作成されたものとすることができる。このような構成とすることにより、脳血流に基づく放射能カウントを確実に収集してタイムアクティビティーカーブを作成する事ができ、より精度良くmCfを求める事が可能となる。
【００２７】
また、例示的実施形態において、データベースに格納される相間式は、下記式（７）によって表されるものであっても良い。
0005713868.tif 000008
（式中、Ｒは比例定数であり、αは定数である。）
【００２８】
スケーリングファクター（mCf）とCf・Vdとの間には、実質的に比例関係が成り立つ事が、発明者による検討の結果、明らかとなった。従って、前記相間式として上記式（７）に記載された式を用いることにより、スケーリングファクター（mCf）とCf・Vdとの関係を、単純な直線関係として表す事が可能となり、より簡便にスケーリングファクター（mCf）を求めることが可能となる。
【００２９】
また、例示的実施形態である脳血流量定量装置は、前記第１の脳血流量算出部および前記第２の脳血流量算出部が、脳の単位領域あたりの脳血流量k1およびk1dを算出するものであり、前記表示部が、前記第１の脳血流量算出部および前記第２の脳血流量算出部にて算出された脳血流量k1およびk1dを、対応する単位領域と関連付けて表示する構成とすることもできる。
【００３０】
このような構成とすることにより、被験者における局所的な脳血流量を定量および表示することが可能となり、より細かい循環予備能の評価が可能となる。
【００３１】
例示的実施形態である脳血流量定量プログラムは、第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データおよび続けて実施される第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データ並びにデータベースに格納された標準入力関数を利用可能であり、記憶手段とCPUとを具備するコンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、前記CPUで実行されることにより、前記コンピュータを、被験者における前記第１の頭部核医学画像データおよび前記第２の頭部核医学画像データを取得する核医学画像データ取得部と、取得された第２の頭部核医学画像データに下記式（１）または（２）：
0005713868.tif 000009
0005713868.tif 000010
を適用して脳血流量k1dを求める第２の脳血流量算出部と、算出された脳血流量k1dを表示する表示部として動作させる。この場合においても、上記式（１）および（２）において、第１の頭部核医学画像データ取得時における脳血流量k1および脳組織からの血液流出速度定数k2は、第１の頭部核医学画像データの基づいて予め求めた値を用いる事ができる。またk1dの算出は、後述するテーブル作成による方法を用いる他、放射能カウントが十分に高い場合には、フィッティングによって求める事も可能である。
【００３２】
例示的実施形態である脳血流量定量プログラムは、前記コンピュータを、前記第１の頭部核医学画像データに下記式（３）または（４）：
0005713868.tif 000011
0005713868.tif 000012
を適用して脳血流量k1を求める第１の脳血流量算出部として動作させる機能をさらに有するものであっても良い。この場合、上述した脳血流量定量装置にかかる実施形態の場合と同様に、前記表示部として動作させる機能においては、脳血流量k1dに加えてk1を表示する。
【００３３】
例示的実施形態である脳血流量定量プログラムは、第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データおよび続けて実施される第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データ、並びにデータベースに格納されたｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式及び標準入力関数を利用可能であり、記憶手段とCPUとを具備するコンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、前記CPUで実行されることにより、前記コンピュータを、被験者における前記第１の頭部核医学画像データおよび前記第２の頭部核医学画像データを取得する核医学画像データ取得部と、取得された前記第１の頭部核医学画像データに基づく、カウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成するタイムアクティビティーカーブ作成部と、前記タイムアクティビティーカーブに下記式（５）：
0005713868.tif 000013
をフィッティングさせる事により、k1Cfおよびk2を求める第１のパラメータ算出部と、
求めたk1Cfおよびk2とから、下記式（６）：
0005713868.tif 000014
に基づいて、Cf・Vdを求める第２のパラメータ算出部と、第２のパラメータ算出部にて求めたCf・Vdと前記データベースに格納された前記相間式からmCfを求める第３のパラメータ算出部として動作させる機能をさらに有するものであっても良い。
【００３４】
その他、例示的実施形態である脳血流量定量装置の備え得る各種構成を、例示的実施形態である脳血流量定量プログラムに備える事も、もちろん可能である。
【００３５】
要は、コンピュータを、例示的実施形態である脳血流量定量装置として動作させる事ができるコンピュータプログラムであれば良い。
【００３６】
例示的実施形態である脳血流量定量法は、第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データおよび続けて実施される第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データに基づいてコンピュータが脳血流量を定量するための方法であって、コンピュータによって、被験者における前記第１の頭部核医学画像データおよび前記第２の頭部核医学画像データを取得する核医学画像データ取得処理と、取得された前記第２の頭部核医学画像データに下記式（１）または（２）：
0005713868.tif 000015
0005713868.tif 000016
を適用して脳血流量k1dを求める第２の脳血流量算出処理と、算出された脳血流量k1dを表示する表示処理と、を順次実行する。この場合においても、上記式（１）および（２）において、第１の頭部核医学画像データ取得時における脳血流量k1および脳組織からの血液流出速度定数k2は、第１の頭部核医学画像データの基づいて予め求めた値を用いる事ができる。またk1dの算出は、後述するテーブル作成による方法を用いる他、放射能カウントが十分に高い場合には、フィッティングによって求める事も可能である。
【００３７】
例示的実施形態である脳血流量定量法は、上記第２の脳血流量算出処理に先立ち、取得された前記第１の頭部核医学画像データに下記式（３）または（４）：
0005713868.tif 000017
0005713868.tif 000018
を適用して脳血流量k1を求める第１の脳血流量算出処理を、コンピュータによって実行し、表示処理においてはk1dに加えてk1を表示するするものであっても良い。
【００３８】
また、例示的実施形態である脳血流量定量法は、上記第１の脳血流量算出処理に先立ち、前記第１の頭部核医学画像データに基づくカウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成するタイムアクティビティーカーブ作成処理と、得られた前記タイムアクティビティーカーブに下記式（５）：
0005713868.tif 000019
をフィッティングさせてk1Cfおよびk2を求める第一のパラメータ算出処理と、求めたk1Cfおよびk2とから、下記式（６）：
0005713868.tif 000020
に基づいて、Cf・Vdを求める第二のパラメータ算出処理と、求めたCf・Vdを利用し、データベースに格納されたｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式からmCfを求める第三のパラメータ算出処理と、を順次コンピュータによって実行するものであっても良い。
【００３９】
例示的実施形態である脳血流量定量法においても、例示的実施形態である脳血流量定量装置の備え得る各種構成を備える事が可能である。
【００４０】
要は、コンピュータを、例示的実施形態である脳血流量定量装置として動作させる事が可能であれば良い。
【００４１】
例示的実施形態である脳血流量定量装置、脳血流量定量プログラム、及び脳血流量定量法を用いる事により、薬剤負荷を行う頭部核医学画像検査において、安静時および薬剤負荷時の脳血流量を、１日で精度良く定量することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】例示的実施形態である脳血流量定量装置の好ましい態様における処理の概要を示すフローチャートである。
【図２】例示的実施形態である脳血流量定量装置（第１の脳血流量算出部に係る部分）の好ましい態様における処理の概要を示すフローチャートである。
【図３】本発明における標準入力関数の一例を示す図である。
【図４】薬剤負荷試験におけるタイムアクティビティーカーブの一例を示す図である。
【図５】例示的実施形態である脳血流量定量装置（第２の脳血流量算出部に係る部分）の好ましい態様における処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】例示的実施形態である脳血流量定量装置の好ましい態様における機能ブロック図である。
【図７】例示的実施形態である脳血流量処理装置の好ましい態様におけるシステム構成を示す図である。
【図８】例示的実施形態である脳血流量定量プログラムの好ましい態様における構成を示す図である。
【好適な実施形態の説明】
【００４３】
本発明の好適な例示的実施形態の例をいくつか次に示す。
【００４４】
例示的実施形態の一つには、次のような脳血流量定量装置が含まれる。この脳血流量定量装置は、プロセッサおよびメモリを備え、前記メモリは、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、
第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データを取得することと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻（例えば前記第２の放射性薬剤の投与開始時刻）であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うことと；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、スケーリングファクターmCfと、脳血液分配係数Vdと、前記第２の放射性薬剤投与に先だって行われる第１の放射性薬剤投与に対応して所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1とを、それぞれ対応する記憶装置から取得することと；
下記の式（１）または（２）を利用して、前記第２の放射性薬剤投与に対応して所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めることと；
0005713868.tif 000021
0005713868.tif 000022
前記求めた脳血流量k1dを出力することと；
を実行させるプログラム命令を格納する。ただし式（１）または（２）中のBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻（例えば前記第１の放射性薬剤の投与開始時刻）であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである。
【００４５】
実施形態によっては、前記メモリが、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うことと；
下記の式（３）または（４）を利用して前記k1を求めて所定の記憶装置に格納することと；
0005713868.tif 000023
0005713868.tif 000024
を実行させるプログラム命令を格納してもよい。ただし式（３）または（４）中のB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である。
【００４６】
実施形態によっては、前記メモリが、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、カウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成することと；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５）でフィティングすることにより、k1Cfおよびk2を求めて所定の記憶装置に格納することと；
0005713868.tif 000025
前記求めたk1Cfおよびk2とから、下記式（６）：
0005713868.tif 000026
に基づいて、Cf・Vdを求めて所定の記憶装置に格納することと；
ｍCfとCf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めて所定の記憶装置に格納することと；
を実行させるプログラム命令を格納してもよい。ただし式（５）中のBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第２の所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である。式（５）においてB(t)を求める際の脳領域と、式（１）〜（４）においてB(t)を求める際の脳領域とは異なってもよい。例えば、式（５）においてB(t)を求める際の脳領域は、脳全体であってもよい。従って、式（１）〜（４）における脳血流量k1と、式（５）において現れる脳血流量k1とは、異なるものであってもよい。本明細書の他の部分においても同様である。
【００４７】
実施形態によっては、前記タイムアクティビティーカーブは、頭頂葉から小脳テントにかけての横断像に相当する部分の画像に基づいて作成されてもよい。
【００４８】
実施形態によっては、前記相間式は、下記式（７）：
0005713868.tif 000027
（R：比例定数，α：定数）で表されてもよい。
【００４９】
実施形態によっては、前記メモリが、前記プロセッサに実行されることにより、前記脳血流量定量装置に、前記所定の脳領域における脳血流量k1およびk1dを、前記所定の脳領域と関連付けて表示するプログラム命令を格納してもよい。
【００５０】
例示的実施形態の一つには、次のようなコンピュータ可読媒体が含まれる。このコンピュータ可読媒体は、コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、前記コンピュータに、
第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データを取得することと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）または（２）の利用に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行われることと；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、スケーリングファクターmCfと、脳血液分配係数Vdと、前記第２の放射性薬剤投与に先だって行われる第１の放射性薬剤投与に対応する脳血流量k1であって、所定の脳領域に対応する脳血流量k1とを、それぞれ対応する記憶装置から取得することと；
下記の式（１）または（２）を利用して、前記第２の頭部核医学画像データにおける前記所定の脳領域における脳血流量k1dを求めることと；
0005713868.tif 000028
0005713868.tif 000029
前記求めた脳血流量k1dを出力することと；
を実行させるプログラム命令を格納する。ただし式（１）または（２）中のBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである。
【００５１】
実施形態によっては、前記コンピュータ可読媒体は、コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、前記コンピュータに、
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）または（４）の利用に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行われることと；
下記の式（３）または（４）を利用して前記k1を求め、所定の記憶装置に格納することと；
0005713868.tif 000030
0005713868.tif 000031
を実行させるプログラム命令を更に格納してもよい。ただし式（３）または（４）中のB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である。
【００５２】
例示的実施形態の一つには、次のようなコンピュータ可読媒体が含まれる。この  コンピュータ可読媒体は、コンピュータのプロセッサにより実行されることにより、前記コンピュータに、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、脳血液分配係数であるVdとをそれぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、第１の所定の脳領域におけるカウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成すること；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５'）：
0005713868.tif 000032
でフィティングすることにより、k1WCfおよびk2Wを求めること、ただしBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第１の脳領域の時刻tにおける前記第１の所定の脳領域における放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻を表し、Cfはスケーリングファクターであり、k1Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応して前記第１の所定の脳領域に生じる脳血流量を表し、k2Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応する前記第１の所定の脳領域における血液流出速度定数を表す；
前記求めたk1WCfおよびk2Wとから、下記式（６'）：
0005713868.tif 000033
に基づいて、Cf・Vdを求めること；
スケーリングファクターｍCfと、Cf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めること；
前記求めたｍCfを利用して、下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000034
0005713868.tif 000035
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、ｋ２は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdである；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000036
0005713868.tif 000037
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を実行させるプログラム命令を格納する。
【００５３】
例示的実施形態の一つには、次のような方法が含まれる。この方法は、脳血流を定量する方法であって、
第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データを取得することと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）または（２）の利用に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行われることと；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、スケーリングファクターmCfと、脳血液分配係数Vdと、前記第２の放射性薬剤投与に先だって行われる第１の放射性薬剤投与に対応して所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1とを、それぞれ対応する記憶装置から取得することと；
下記の式（１）または（２）を利用して、前記第２の放射性薬剤投与に対応して所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを計算することと；
0005713868.tif 000038
0005713868.tif 000039
を含み、ただし式（１）または（２）中のBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記所定の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである。
【００５４】
例示的実施形態の一つには、次のような方法が含まれる。この方法は、脳血流を定量する方法であって、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、スケーリングファクターmCfと、脳血液分配係数であるVdとを、それぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000040
0005713868.tif 000041
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記所定の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000042
0005713868.tif 000043
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記所定の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を含む。
【００５５】
例示的実施形態の一つには、次のような方法が含まれる。この方法は、脳血流を定量する方法であって、
第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データと、前記第１の放射性薬剤投与の後に行われる第２の放射性薬剤投与に基づく第２の頭部核医学画像データとを取得すること；
標準的な脳内への放射性医薬品の流入量の時間変化を表す関数である標準入力関数S(t)と、脳血液分配係数であるVdとをそれぞれ対応する記憶装置から取得すること；
前記第１の放射性薬剤投与に基づく第１の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt1，前記第１の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt2のうち、下記の式（３）および（４）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第１の頭部核医学画像データの中から検索するか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第２の放射性薬剤投与を行った時刻であるt3，前記第２の頭部核医学画像データの撮像開始時刻であるt5，前記第２の頭部核医学画像データの撮像終了時刻であるt6のうち、下記の式（１）および（２）のうち利用する式に必要なものを取得すること、ただし前記取得することは、前記第２の頭部核医学画像データの中から検索することか、それぞれ対応する記憶装置から読み出すことによって行うこと；
前記第１の頭部核医学画像データに基づく、カウント値の経時変化を表すタイムアクティビティーカーブを作成すること；
前記タイムアクティビティーカーブを下記式（５'）：
0005713868.tif 000044
でフィティングすることにより、k1WCfおよびk2Wを求めること、ただしBw(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、第１の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、t0は前記第１の放射性薬剤投与を行った時刻を表し、Cfはスケーリングファクターであり、k1Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応して前記第１の所定の脳領域に生じる脳血流量を表し、k2Wは前記第１の放射性薬剤投与に対応する前記第１の所定の脳領域における血液流出速度定数を表す；
前記求めたk1WCfおよびk2とから、下記式（６'）：
0005713868.tif 000045
に基づいて、Cf・Vdを求めること；
スケーリングファクターｍCfと、Cf・Vdとの関係を表す相関式を所定の記憶装置から取得すると共に、該相関式に前記求めたCf・Vdを適用することにより、ｍCfを求めること；
前記求めたｍCfを利用して、下記の式（３）または（４）：
0005713868.tif 000046
0005713868.tif 000047
に基づいて、前記第１の放射性薬剤投与に対応して第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1を求めること、ただしB(t)は、前記第１の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値である；
前記求めたk1を利用して、下記の式（１）または（２）：
0005713868.tif 000048
0005713868.tif 000049
に基づいて、前記第２の放射性薬剤投与に対応して前記第２の脳領域に生ずる脳血流量を表すk1dを求めること、ただしBd(t)は、前記第２の頭部核医学画像データから求める放射能カウント値であって、前記第２の脳領域の時刻tにおける放射能カウント値であり、k2は、前記第１の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2= k1/Vdでありであり、k2dは、前記第２の放射性薬剤投与に対応する、前記第２の脳領域における脳組織からの血液流出速度定数であって、k2d= k1d/Vdである；
を含む。
【００５６】
式（１）（２）（３）（４）（５）（５'）（６）（６'）に使用される各パラメータや関数は、実施形態によって、様々な記憶装置に格納されていることができる。これらの式の利用に当たって、装置のプロセッサは、プログラム命令の指示に従って、これらの記憶装置から必要なパラメータや関数を読み出して使用する。記憶装置としては、ハードウェアとしてはＲＡＭやＲＯＭ，ハードディスクやＳＳＤであることができ、また、複数のハードウェアを仮想的に一つのハードウェアに構成したものを用いることもできる。また、構成上、一次記憶装置や二次記憶装置として構成されたものであることができる。さらに、ローカルに搭載される記憶装置を用いてもよいが、ＵＳＢやＳＣＳＩ等の外部インターフェースや、イーサネット（登録商標）やインターネット等のネットワークにより接続されるリモートの記憶装置を用いてもよい。実施形態によって、上記のパラメータや関数のうち複数のものが、物理的または論理的に同一の記憶装置に格納されてもよく、パラメータや関数によっては物理的または論理的に別の記憶装置に格納されてもよい。
【００５７】
t0，t1，t2，t3，t5，t6等の時刻パラメータは、放射性薬剤の投与や頭部核医学データを取得する装置が、薬剤の投与の開始やデータ収集の開始および終了に応じて、自動的に記録して、所定の記憶装置に保存するものであってもよい。例示的実施形態は、その記憶装置から時刻パラメータを読み出し、（１）〜（６'）に適用するように構成されてもよい。
【００５８】
式（１）〜（６'）を利用することは、これらの式を代数的に解くことのみを意味しない。例えば数値解析に利用することを意味してもよい。例えば、式（１）や（２）の目的は、k1dを求めることであるが、これは式（１）や（２）をk1dについて解くことによって達成されなくともよく、数値解析の手法を用いて近似的に達成されてもよい。他の式についても同様である。
【００５９】
本発明の実施形態は、式（１）〜（６'）を、本明細書に記載されているような形で利用しなければならないわけではないことに留意されたい。例えば、式（１）〜（６'）を、本明細書に記載されているような形でプログラム命令に実装するような構成に実施形態が限定されるわけではないことに留意されたい。例えば、上に示したように、k2= k1/Vd，k2d= k1d/Vdという関係があるため、式（１）〜（６'）を、k2やk2dを含まないように変形することができる。また、当業者であれば、所望の項を左辺や右辺、分母や分子に移動して、式（１）〜（６'）を変形することも容易であろう。さらに、式中の特定の項を、同じ式中の別の項とは別のプロセスで計算するようにしてもよい。これらの実施形態も、本発明の範囲に含まれるものである。従って、請求項に記載される各実施形態は、当該請求項に記載の式を原理的に利用するあらゆる実施形態を、その範囲に含むことを理解されたい。  以下、本発明の好適な例示的実施形態について、図面を参照しつつ、さらに詳細に説明する。ただし、下記の説明はあくまでも好ましい形態を例示したものであり、本発明の内容を限定する意図ではないことに留意されたい。
〔脳血流量定量装置による処理〕
【００６０】
図１は例示的実施形態である脳血流量定量装置10の処理の概要を示す図である。脳血流量定量装置10を動作させる事によって、例示的実施形態である脳血流量定量法を実現することができる。なお本例では、スケーリングファクターmCfをタイムアクティビティーカーブに基づいて推定する場合を例示しているが、これはあくまでも好ましい態様を示したに過ぎず、ｍCfは被験者の動脈血採血データに基づいて公知の方法（例えば、文献（Hidehiro Iida et al, The Journal of Nuclear Medicine, December 1994, Vol.35, No.12, pp 2019-2030）記載の方法）によって求めたものを用いても良い。
【００６１】
脳血流量定量装置10は、まず、第１の放射性薬剤の投与に引き続いて得られる時間的に連続した複数の頭部核医学画像データセットを取得する（ステップS11）。好ましい態様において、ここで取得した頭部核医学画像データセットは、後述するタイムアクティビティーカーブの作成に用いる他、第１の頭部核医学画像データとして、脳血流量の定量にも用いられる。本例においては、各時間点における頭部核医学画像データは、空間的に連続した複数の断層画像（好ましくは横断像）により構成されている。頭部核医学画像データとしては、SPECTデータの他、PETデータを好ましく用いる事ができる。
【００６２】
第１の頭部核医学画像データセットの取得後、第２の放射性薬剤の投与を行い、第２の頭部核医学画像データを得る（ステップS12）。ここで、薬剤負荷試験を行う場合は、第１の頭部核医学画像データの取得後、第２の放射性薬剤投与前に、アセタゾラミド等の血管拡張作用を有する薬剤の投与を行う。なおこの場合の第２の核医学画像データは、上記第１の核医学画像データの取得と同様の要領にて得られた、時間的に連続した複数の頭部核医学画像データセットとして得ることができる。
【００６３】
次に、脳血流量定量装置10は、取得した頭部核医学画像データを用い、タイムアクティビティーカーブを作成する（ステップS13）。タイムアクティビティーカーブは、カウント値の経時変化を表す曲線であり、カウント値を放射性医薬品の投与後経過時刻に対してプロットする事によって得ることができる。タイムアクティビティーカーブの作成においては、放射性医薬品が取り込まれた部位に対応したピクセルを抽出する必要がある。当該ピクセルの抽出は、種々の方法により行う事ができる。例えば、各時間点における頭部核医学画像データにつき、カウントの最大値と最小値のそれぞれを基準とした閾値を設定し、それぞれ上限及び下限を示す閾値とする。（例えば、最大値より30%小さいカウント、最小値より10%大きいカウントを、それぞれ上限及び下限の閾値とする。）そして、最大値を基準とした閾値以上のカウントと最小値を基準とした閾値以下のカウントを切り捨て、残ったピクセルを、タイムアクティビティーカーブの作成に用いるピクセルとして抽出する事ができる。
【００６４】
タイムアクティビティーカーブは、各時間点において上記抽出されたピクセルのカウント平均値を算出し、放射性医薬品投与後の経過時間に対してプロットする事により、得ることができる。
【００６５】
脳血流量定量装置10は、上記作成したタイムアクティビティーカーブに、下記式（５）：
0005713868.tif 000050
をフィッティングさせることにより、k1Cfおよびk2を求める（ステップS14）。
【００６６】
そして脳血流量定量装置10は、上記で算出したk1Cfおよびk2とから、下記式（６）：
0005713868.tif 000051
に基づいて、Cf・Vdを求め（ステップS15）、データベース30からｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式を読み出し、上記Cf・Vdを当該相間式に適用して、mCfを求める（ステップS16）。
【００６７】
次いで、脳血流量定量装置10は、データベース30から標準入力関数S(t)を読み出し、上記で求めたmCfおよび第１の頭部核医学画像データに、下記式（３）または（４）：
0005713868.tif 000052
0005713868.tif 000053
を適用し、第１の頭部核医学画像データに基づく単位領域あたりの脳血流量k1を求める（ステップS17）。
【００６８】
図2は、第１の頭部核医学画像データに基づく脳血流量を算出するステップ（ステップS17、以下、「第１の脳血流量算出ステップ」という）における処理の流れを示す図である。脳血流量定量装置10は、mCfとデータベース30から読み出した標準入力関数S(t)とを上記式（３）または（４）に代入し、核医学画像のカウント値B(t)（式（３）を用いて定量する場合）または上記式（４）の左辺（式（４）を用いて定量する場合）に対応する脳血流量k1を表すテーブルを作成する（ステップS21）。
【００６９】
テーブルの作成は、公知の方法を用いて行う事ができる。例えば、定量に用いる頭部核医学画像における全ピクセルの最小カウントから最大カウントまでの全てのカウント値に対応する脳血流量k1をフィッティングによって求め、これをテーブルとしてまとめるといった方法を用いる事ができる。このとき、分配係数Vdの値を、予め公知の方法にて決定された値とし、上記式（３）または（４）に代入しておいても良い。これにより、フィッティングに用いるパラメータの数を減らす事ができ、k1の算出精度を向上させる事ができる。
【００７０】
なお、脳血流量の算出に用いる頭部核医学画像は、上記ステップS11にて取得した第１の頭部核医学画像データから時間的に連続した複数の画像を選択して用いることができる。例えば、上記式（３）に基づいて定量を行う場合には、選択された画像におけるピクセルごとに、全ての時間点にわたってカウント値の和をとり、放射能カウントB(t)とする。そして、選択された一連の画像の撮像時刻のうち、最も早い撮像時刻と最も遅い撮像時刻の中間にあたる時刻を、画像データの取得時刻tとする。例えば、１フェーズ2分で15フェーズ撮像を行って得られた一連の画像データのうち、６〜１５フェーズのデータを用いて定量を行う場合は、データ取得時刻tを２０分として計算に用いる。
【００７１】
脳血流量定量装置10は、各ピクセルにおいて求めたカウント値B(t)に対応する脳血流量k1の値を、テーブルより読み出す（ステップS22）。そして、脳血流量定量装置10は、脳血流量k1の定量処理を、脳血流量k1を求めた全てのピクセルについて行ったか否かを判定し（ステップS23）、全ピクセルについて終了していない場合には（ステップS23でNo）、残りのピクセルについて定量処理（ステップS22）を行う。そして、全てのピクセルについて定量処理が完了した場合には（ステップS23でYes）、脳血流量算出処理を完了する。
【００７２】
なお、本例では、作成したテーブルから脳血流量k1を読み出す場合について示したが、他の方法を用いる事ももちろん可能である。例えば、上記テーブルの作成を行わず、脳血流量k1を求めたい全領域につき、当該カウント値に対応する脳血流量k1を、フィッティングによって求めても良い。
【００７３】
第１の脳血流算出ステップが完了したら、脳血流定量装置10は、mCfおよび第２の頭部核医学画像データに下記式（１）または（２）：
0005713868.tif 000054
0005713868.tif 000055
を適用し、第２の頭部核医学画像データに基づく単位領域あたりの脳血流量k1dを求める（ステップS18、以下、「第２の脳血流量算出ステップ」という）。
【００７４】
第２の脳血流量算出ステップ（ステップS18）において、上記式（１）または（２）を用いる点は、最も特徴的な部分である。第１の放射性薬剤投与にて投与された放射性薬剤による残存放射能が第２の頭部核医学画像データにおけるカウント値に与える影響を式（１）および式（２）における右辺第１項において考慮しつつ、標準入力関数の形状についても、第１の放射性薬剤投与にて投与された放射性薬剤の残存量を考慮している。脳血流量の定量にあたり、第２の放射性薬剤投与時刻t3までは式（３）または（４）を用い、t3以降は式（１）または（２）を用いる事によって、薬剤負荷試験における安静時および薬剤負荷時の脳血流量を、１日で精度良く求める事が可能となる。
【００７５】
好ましい態様において、時刻t1、t2は、Dicomタグ情報（Dicom形式で保存された場合）のような画像情報データとして、取得された画像データと共にコンピュータに取り込まれる情報に基づいて決定される。例えば、通常の核医学画像診断装置では、画像の撮像開始時刻及び撮像終了時刻が画像データに関連付けて記憶されており、これらのデータは、コンピュータが画像データを取得した際に、同時にコンピュータに取り込まれる。そして、ユーザーにより別途入力された放射性医薬品の投与時刻を利用すれば、時刻t1及びt2は、容易に算出する事ができる。ユーザーによる放射性医薬品の投与時刻の入力は、例示的実施形態である方法によって脳血流量の計算を行うコンピュータのユーザーインターフェース上で直接行っても良いが、撮像を行った核医学画像診断装置におけるユーザーインターフェース上で入力されたものであっても良い。核医学画像診断装置のおけるユーザーインターフェース上で当該時刻の入力を行った場合には、当該時刻の情報は、撮像開始時刻及び終了時刻等と共に、画像情報データとして、画像データと同時にコンピュータに取り込むことができる。
【００７６】
また、検査方法によっては、放射性医薬品の投与と同時に撮像を開始する場合がある。このような場合は、撮像開始時刻及び撮像終了時刻から、直接t1及びt2を求める事ができる。
【００７７】
なお、t1及びt2は、例示的実施形態である方法を実行するコンピュータのユーザーインターフェース上で、直接ユーザーによって入力されたものであってももちろん良い。
【００７８】
以上、t1及びt2を例にとってコンピュータがパラメータを入手する方法について記載したが、他のパラメータ、例えばt0, t3, t5, t6についても、同様の方法によりコンピュータに取り込まれることができる。」
【００７９】
図３は、薬剤負荷試験を行った場合における標準入力関数の一例である。実施例では、第２の放射性薬剤投与まで（t≦t3）の標準入力関数をS(t)とし、第２の放射性薬剤投与後（t≧t3）における標準入力関数を(S(t)+S(t-t3))としている。このように、第２の放射性薬剤投与後、すなわちt≧t3においては、第１の放射性薬剤投与に基づく入力に、第２の放射性薬剤投与による入力が加算された形状となる。
【００８０】
図４は、薬剤負荷試験を行った場合におけるSPECTカウントの経時変化を示すデータの一例であり、点が実測値である。図４において、第２の放射性薬剤投与まで（t≦t3）および第２の放射性薬剤投与後（t≧t3）のそれぞれについて、上記式（４）および（２）を用いてフィッティングを行った結果を実線にて示すが、実測値と計算値とは非常に良い一致を示している。このように、実施例にて用いた式は、実際のデータを、良好に反映した結果を与えうる事が示される。
【００８１】
第２の脳血流算出ステップ（ステップS18）における処理の流れを示すフローチャートを、図５に示す。第２の脳血流量算出ステップにおいても、第１の脳血流量算出ステップと同様に、テーブル作成ステップ（ステップS31）および脳血流量読み出しステップ（ステップS32）を、全ピクセルについて実行する（ステップS33）。
【００８２】
脳血流量定量装置10は、求めた脳血流量k1およびk1dを、ディスプレイといった出力機器によって出力する（ステップS19）。出力は、種々の態様により行う事ができる。例えば、k1を例にとると、第１の頭部核医学画像における各ピクセルについて求めた脳血流量k1の値を、対応するピクセルに、脳血流量の定量値に応じた輝度や色によって表示する方法や、各ピクセルの位置を座標等の数値で表し、その数値に対応させる形で脳血流量k1を数値により表示するといった方法を用いることができる。
〔脳血流量定量装置の構成〕
【００８３】
図６は、脳血流量定量装置10の最も好ましい態様における構成を示す図である。脳血流量定量装置は、後述する脳血流量定量プログラム300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。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、頭部核医学画像としてSPECT画像を用いているが、これに限定する必要は無い。本発明の実施形態は、SPECT画像の他、PET画像やプラナー像など、他の頭部核医学画像をも対象とすることが可能である。
【００８５】
好ましい態様において、脳血流量定量装置10は、データベース30、核医学画像データ取得部40、タイムアクティビティーカーブ作成部50、第１のパラメータ算出部60、第２のパラメータ算出部70、第３のパラメータ算出部80、第１の脳血流量算出部90、第２の脳血流量算出部100、出力部110とから構成されている。好ましい態様において、脳血流量定量装置10は、SPECT装置200と電気通信回線を介して結合されており、SPECT装置200は、γカメラ210と画像再構成部220とを備えている。この例では、γカメラ210によって取得された投影データは、画像再構成部220により一連の断層画像に再構成される。
【００８６】
図７は、脳血流量定量装置10の最も好ましい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、脳血流量定量装置10は、CPU230と、メモリ240と、モニタ等の出力機器250と、通信インターフェース260と、キーボード等の入力装置270とが、バス280を介して接続されている。脳血流量定量装置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260は、SPECT装置200と接続するために用いられる。また、メモリ240には、脳血流量定量プログラム300が記憶されている。
【００８７】
好ましい態様において、データベース30は、少なくとも、ｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式および標準入力関数とを格納している。標準入力関数は、公知の方法（例えば、文献（Hidehiro Iida et al, The Journal of Nuclear Medicine, December 1994, Vol.35, No.12, pp 2019-2030）記載の方法）にて求めたものを利用可能である。ｍCfとCf・Vdとの関係を表す相間式は、複数の被験者においてmCfとCf・Vdとを求め、Cf・Vdに対してmCfをプロットしたグラフを直線近似して求める事ができる。なお、mCfは、動脈採血データを用いて公知の方法により求めることができ、Cf・Vdは、タイムアクティビティーカーブを２コンパートメントモデル式へフィッティングさせる事により求める事ができる。
【００８８】
核医学画像データ取得部40は、上述したステップS11およびステップS12に係る処理を実行する。具体的には、時間的に連続した複数の頭部核医学画像データ（第１の頭部核医学画像データおよび第２の頭部核医学画像データ）をSPECT装置から取得する。ここで取得した第１の頭部核医学画像データは、タイムアクティビティーカーブの作成に用いる他、脳血流量の定量にも用いられる。本例においては、各時間点における核医学画像データは、空間的に連続した複数の断層画像（好ましくは横断像）により構成されている。
タイムアクティビティーカーブ作成部50は、上述したステップS13に係る処理を実行する。
【００８９】
第１のパラメータ算出部60は、上述したステップS14に係る処理を実行する。
【００９０】
第２のパラメータ算出部70は、上述したステップS15に係る処理を実行する。
【００９１】
第３のパラメータ算出部80は、上述したステップS16に係る処理を実行する。
【００９２】
第１の脳血流量算出部90は、上述したステップS17およびステップS21〜23に係る処理を実行する。
【００９３】
第２の脳血流量算出部100は、上述したステップS18およびステップS31〜33に係る処理を実行する。
【００９４】
そして、出力部110は、上述したステップS19に係る処理を実行する。
【００９５】
以上、脳血流量定量装置10の最も好ましい態様について述べた。
【００９６】
次に、例示的実施形態である脳血流量定量プログラム300について説明する。上述したように、脳血流量定量装置10は、脳血流量定量プログラム300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。
【００９７】
図８は、脳血流量定量プログラムの最も好ましい態様における構成を示す図である。好ましい態様において、脳血流量定量プログラム300は、入力モジュール310と、タイムアクティビティーカーブ作成モジュール320と、第１のパラメータ算出モジュール330と、第２のパラメータ算出モジュール340と、第３のパラメータ算出モジュール350と、第１の脳血流量算出モジュール360と、第２の脳血流量算出モジュール370と、出力モジュール380とにより構成される。
【００９８】
入力モジュール310は、ステップS11およびステップS12に係る処理をコンピュータに実行させる。
【００９９】
タイムアクティビティーカーブ作成モジュール320は、ステップS13に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１００】
第１のパラメータ算出モジュール330は、ステップS14に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０１】
第２のパラメータ算出モジュール340は、ステップS15に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０２】
第３のパラメータ算出モジュール350は、ステップS16に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０３】
第１の脳血流量算出モジュール360は、ステップS17およびステップS21〜23に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０４】
第２の脳血流量算出モジュール370は、ステップS18およびステップS31〜33に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０５】
出力モジュール380は、ステップS19に係る処理をコンピュータに実行させる。
【０１０６】
本発明は、例えば、画像処理プログラム分野において利用する事ができる。
【０１０７】
本発明は様々な形態で実施されることができ、本発明の実施形態には、ここに例示した以外にも非常に多くのバリエーションが存在する。説明された各種の実施例に含まれている個々の特徴は、その特徴が含まれることが直接記載されている実施例と共にしか使用できないものではなく、ここで説明された他の実施例や説明されていない各種の具現化例においても、組み合わせて使用可能である。それらのバリエーションは全て本発明の範囲に含まれるものであり、現在の特許請求の範囲で特許請求がなされているか否かに関わらず、出願人は、特許を受ける権利を有することを主張するものであることに注意されたい。
【図１】
0005713868.tif 000075
【図２】
0005713868.tif 000076
【図３】
0005713868.tif 000077
【図４】
0005713868.tif 000078
【図５】
0005713868.tif 000079
【図６】
0005713868.tif 000080
【図７】
0005713868.tif 000081
【図８】
0005713868.tif 000082