(57)【要約】  ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を登録するための適応テンプレート画像が、１以上の制御パラメータに応じて、テンプレート画像の各ボクセルに対する値の変動性を有するテンプレート画像モデルを備える。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を登録するための適応テンプレート画像であって、１以上の制御パラメータに応じて、テンプレート画像の各ボクセルに対する値の変動性を有するテンプレート画像モデルを含む適応テンプレート画像。
【請求項２】
各ボクセルの値の変動性が、無病状態に対応する値から疾病状態に対応する値までである、請求項１記載の適応テンプレート画像。
【請求項３】
各ボクセルの値の変動性が、造影剤の正常取込みレベルに対応する値から造影剤の異常取込みレベルに対応する値までである、請求項１記載の適応テンプレート画像。
【請求項４】
取込みレベルが脳の灰白質中で測定される、請求項３記載の適応テンプレート画像。
【請求項５】
造影剤がアミロイド造影剤を含む、請求項３記載の適応テンプレート画像。
【請求項６】
各ボクセルの値の変動性が、灰白質中の正常アミロイドレベルに対応する値から灰白質中の上昇アミロイドレベルに対応する値までである、請求項５記載の適応テンプレート画像。
【請求項７】
造影剤がフルテメタモールを含む、請求項６記載の適応テンプレート画像。
【請求項８】
造影剤がドーパミン輸送剤を含む、請求項３記載の適応テンプレート画像。
【請求項９】
造影剤がＤａＴＳＣＡＮを含み、線条体について取込みレベルを判定する、請求項８記載の適応テンプレート画像。
【請求項１０】
制御パラメータが、適応テンプレート画像のボクセルの値を変更するように選択できる、請求項１記載の適応テンプレート画像。
【請求項１１】
制御パラメータが、空間標準化最適化プロセスの一部として選択される、請求項１記載の適応テンプレート画像。
【請求項１２】
ボクセルの値が次式で定義される、請求項１記載の適応テンプレート画像。
Ｉitemplate＝Ｉi0＋Ｉislopeｘ
式中、Ｉitemplateは適応テンプレート画像のボクセルｉの値であり、Ｉi0はそのボクセルにおける造影剤の正常取込みレベルに対応する値を表し、Ｉislopeは、制御パラメータｘに対してそのボクセルにおける造影剤の高取込みレベルに対応する造影剤の最大追加取込み量に対応する。
【請求項１３】
Ｉ0及びＩslopeが、異なるレベルの疾病状態にわたる複数の画像の回帰解析を使用して判定される、請求項１２記載の適応テンプレート画像。
【請求項１４】
ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録する方法であって、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化する段階と、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定する段階と、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得る段階と
を含む方法。
【請求項１５】
変更段階が、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に最大限まで収束しているか否かを判定することをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
空間標準化段階が、
個々のＰＥＴ画像に線形及び非線形変換を実行して、適応テンプレート画像と個々のＰＥＴ画像との一致を見出す
段階を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
線形変換が、並進、回転及びスケーリングからなる群の１以上を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ＰＥＴ画像を適応テンプレートに登録するためのシステムであって、
所定の開始パラメータを用いて動画を変換する手段と、
テンプレートモデルの供給源と、
適応テンプレートが得られるように制御パラメータを用いてテンプレートモデルを修正する手段と、
変換動画を適応テンプレートと比較する手段と、
変換動画に適用する新しいパラメータ及び適応テンプレートのための新しい制御パラメータを選択する手段と、
新しいパラメータを用いて変換動画を変換する手段と、
新しいテンプレート制御パラメータを用いて適応テンプレートを調節するための手段と、
変換動画が適応テンプレートに十分に収束したときに、変換動画を記憶するための手段と
を含むシステム。
【請求項１９】
請求項１記載の適応テンプレートを使用するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備えた、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備えた、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータ可読プログラムコードを実行することにより、プロセッサが請求項１４記載の方法の段階を実施する記憶媒体。
【請求項２１】
適応テンプレートを構築する方法であって、
対象領域の造影剤取込みを示す、基準空間に変換された１組の入力ＰＥＴ画像から平均画像を計算する段階と、
基準空間に変換された１組の画像の各ボクセルについて回帰モデルを計算する段階であって、従属変数が、入力画像のボクセル強度を表し、造影剤の正常取込みレベルから造影剤の高取込みレベルまでのスケール上でボクセルが位置する「真の」値を、各入力画像について表す一部の変数に回帰する段階と
を含む方法。
【請求項２２】
正常取込みレベルがＡβ−に対応し、高取込みレベルがＡβ＋に対応する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
造影剤がアミロイド造影剤である、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
造影剤がフルテメタモールを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
同時登録された解剖学的画像を使用して、１組の入力ＰＥＴ画像が基準空間に変換されている、請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
記憶装置と、
被験者の脳からの陽電子放射を検出するための検出器であって記憶装置に記憶された陽電子放射を表す信号を発生する被験者の脳からの陽電子放射を検出するための検出器と、
画像プロセッサと
を備える陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムであって、画像プロセッサが、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得る
ようにプログラムされる、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システム。
【請求項２７】
ＳＳＰデータセットに基づいて脳の画像を表示するためのディスプレイをさらに備える、請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するための画像プロセッサを備える陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムであって、
画像プロセッサが、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得るようにプログラムされるシステム。
【請求項２９】
ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するコンピュータ実装方法であって、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得る
ことを含む方法。
【請求項３０】
適応テンプレートを構築するコンピュータ実装方法であって、
対象領域の造影剤取込みを示す、基準空間に変換された１組の入力ＰＥＴ画像から平均画像を計算する段階と、
基準空間に変換された１組の画像の各ボクセルについて回帰モデルを計算する段階であって、従属変数が、入力画像のボクセル強度を表し、造影剤の正常取込みレベルから造影剤の高取込みレベルまでのスケール上でボクセルが位置する「真の」値を、各入力画像について表す一部の変数に回帰する段階と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像解析及び単光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）の分野に関する。より詳細には、本発明は、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ画像の空間標準化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ撮像データから個体間の定量分析を自動で行うときに、異なる個体から得た画像を、個体間の比較を行うことのできる共通基準空間に変換するために使用可能な、ロバストかつ正確な空間標準化方法を有することが重要である。これは、異なる器官の画像、例えば脳の画像を、異なる個体の器官が同一の位置、大きさ、及び形状を有する標準解剖学的空間に変換して、異なる個体間での比較を可能にすることを意味する。これは、撮像データからの関心体積（ＶＯＩ）解析及びボクセルに基づく解析の両方に関連する。
【０００３】
ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ画像の空間標準化について、個々のＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ画像又は同時登録された解剖学的画像を使用して、個々の画像と基準空間に位置するテンプレート画像との空間変換を見出すことができる。大部分の適用において、解剖学的情報を使用することにより、良好な空間標準化の可能性が高まる。しかしながら、方法を解剖学的画像に依存させる際に、折り合いが生じる。例えば、解剖学的画像を入手できない場合、選択肢としては、解析を完全に禁止するか、又はＰＥＴ／ＳＰＥＣＴに基づく代わりの方法を使用することになるが、これによって異なる結果が生じる。
【０００４】
したがって、当技術分野において、特に、アミロイド造影剤を使用する画像等のＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ画像のための、ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像自体のみに依存する空間標準化方法が必要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】FRIPP J ET AL: Generative atlases and atlas selection for C11-PIB PET-PET registration of elderly, mild cognitive impaired and Alzheimer disease patients", BIOMEDICAL IMAGING: FROM NANO TO MACRO, 2008. ISBI 2008. 5TH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 14 MAY 2008 (2008-05-14), pages 1155-1158, XPO31271250, ISBN: 978-1-4244-2002-5, section "1. Introduction", section "2.2 Image Acquisition Protocols", section "2.3 Registration", section "2.4 Atlases and generative atlas", section "2.5 Registration Experiments", figure 4
【発明の概要】
【０００６】
先行技術の必要を考慮して、本発明は、空間標準化方法と一体化したモデル制御適応テンプレート画像を提供する。本発明を、例示的なものとして、限定することなく、アミロイド造影剤等の造影剤に適用することができる。
【０００７】
一実施形態では、本発明は、テンプレート画像モデルを含む、ＰＥＴ画像を登録するための適応テンプレート画像であって、テンプレート画像の各ボクセルの値が、１以上の制御パラメータに応じて変動する（すなわち、変動性を有する）適応テンプレート画像を提供する。
【０００８】
別の実施形態では、本発明は、アルツハイマー病（ＡＤ）、軽度認知障害（ＭＣＩ）の患者、及び正常な取込みパターン、高い取込みパターン、又は低い取込みパターンを表す個体から得た撮像データを登録する特定の問題に向けられる。
【０００９】
一実施形態では、各ボクセルの値の変動性が、造影剤の正常取込みレベルに対応する値と、造影剤の異常取込みレベルに対応する値との間の範囲にある。
【００１０】
例えば、造影剤の取込みレベルを、脳の灰白質について表示／検出することができる。異常取込みレベルは、造影剤の比較的高い又は比較的低い取込みレベルから生じ得る。
【００１１】
別の実施形態では、各ボクセルの値の変動性が、灰白質中の正常アミロイドレベルに対応する値と、灰白質中の上昇アミロイドレベルに対応する値との間の範囲にある。造影剤は［18Ｆ］フルテメタモール（Flutemetamol）であってもよく、灰白質中の高取込みレベルは上昇アミロイドレベルの指標である。造影剤はＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社（英国アマシャム）から市販のＤａＴＳＣＡＮ（登録商標）であってもよく、線条体中の低取込みレベルは低ドーパミン輸送レベルの指標である。
【００１２】
別の実施形態では、本発明は、ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を適応テンプレート画像に登録する方法であって、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化する段階と、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定する段階と、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得る段階と
を含む方法を提供する。
【００１３】
別の実施形態では、本発明は、適応テンプレートを構築する方法であって、
対象領域の造影剤取込みを示す、基準空間に変換された１組の入力ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ画像から平均画像を計算する段階と、
基準空間に変換された１組の画像の各ボクセルについて回帰モデルを計算する段階であって、従属変数が、入力画像のボクセル強度を表し、造影剤の正常取込みレベルから造影剤の高取込みレベルまでのスケール上でボクセルが位置する「真の」値を、各入力画像について表す一部の変数に回帰する段階と
を含む方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備えた、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータ可読プログラムコードを実行することにより、プロセッサがＰＥＴ画像を本発明の適応テンプレート画像に登録する方法の段階を実施する記憶媒体をさらに提供する。
【００１５】
本発明は、本発明の適応テンプレートを使用するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備えた、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体をさらに提供する。
【００１６】
本発明は、ＰＥＴ画像を適応テンプレートに登録するためのシステムであって、
所定の開始パラメータを用いて動画を変換する手段と、
テンプレートモデルの供給源と、
適応テンプレートが得られるように制御パラメータを用いてテンプレートモデルを修正する手段と、
変換動画を適応テンプレートと比較する手段と、
変換画像に適用する新しいパラメータ及び適応テンプレートのための新しい制御パラメータを選択する手段と、
新しいパラメータを用いて変換動画を変換する手段と、
新しいテンプレート制御パラメータを用いて適応テンプレートを調節するための手段と、変換動画が適応テンプレートに十分に収束したときに、変換動画を記憶するための手段と
を含むシステムを提供する。
【００１７】
本発明は、
記憶装置と、
被験者の脳からの陽電子放射を検出するための検出器であって記憶装置に記憶された陽電子放射を表す信号を発生する被験者の脳からの陽電子放射を検出するための検出器と、
画像プロセッサとを備え、画像プロセッサが、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得るようにプログラムされる、
陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムをさらに提供する。
【００１８】
このシステムは、ＳＳＰデータセットに基づいて脳の画像を表示するためのディスプレイを備えるものとさらに考えられる。
【００１９】
本発明は、ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するための画像プロセッサを備えた陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムであって、
画像プロセッサが、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得る
ようにプログラムされる
システムをさらに提供する。
【００２０】
本発明は、ＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するコンピュータ実装方法であって、
個々のＰＥＴ画像を基準空間内に位置する適応テンプレート画像に空間標準化し、
空間標準化された個々のＰＥＴ画像を適応テンプレート画像と比較して、両者が十分に収束しているか否かを判定し、
比較段階において、空間標準化された個々のＰＥＴ画像が適応テンプレート画像に十分に収束されていると判定されなかった場合に、個々のＰＥＴ画像についてテンプレート画像を制御するパラメータ及び空間変換を制御するパラメータを変更して、変更テンプレート画像及び更新・空間変換された個々のＰＥＴ画像を得ること
を含む方法をさらに提供する。
【００２１】
本発明は、適応テンプレートを構築するコンピュータ実装方法であって、
対象領域の造影剤取込みを示す、基準空間に変換された１組の入力ＰＥＴ画像から平均画像を計算する段階と、
基準空間に変換された１組の画像の各ボクセルについて回帰モデルを計算する段階であって、従属変数が、入力画像のボクセル強度を表し、造影剤の正常取込みレベルから造影剤の高取込みレベルまでのスケール上でボクセルが位置する「真の」値を、各入力画像について表す一部の変数に回帰する段階と
を含む方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アミロイド陽性（Ａβ＋）及びアミロイド陰性（Ａβ−）スキャンにおける一般的なフルテメタモール取込みパターンを示す図である。
【図２】新規拡張機能を含む完全な画像登録手順の概要を示す図である。
【図３】Ａβ−及びＡβ＋スキャンの２つの異なる群の全被験者についての、複合領域ＣＯＭSUVRの計算された平均ＳＵＶＲ値を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、結果として生じる傾斜画像及び切片画像を示す図である。
【図５】本発明のテンプレート画像を示す図である。
【図６】本発明を実行するためのシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、造影剤使用時の空間標準化方法を提供する。フルテメタモールスキャン自体のみに依存する、［18Ｆ］フルテメタモールアミロイド造影剤によるスキャンについての特定の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、他の撮像の適用に使用される他の造影剤にも適用可能である。例えば、本発明を、脳内の低い取込みが病気を示すＤａＴＳＣＡＮ撮影に使用することもできる。
【００２４】
フルテメタモールスキャンにおける取込みパターンは、正常な被験者（Ａβ−）と灰白質中に高いアミロイドを有する被験者（Ａβ＋）とで大きく異なり得る。したがって、空間標準化方法は適応テンプレート機構によって拡張されており、この適応テンプレート機構は、画像登録プロセス中にテンプレート画像を空間変換パラメータに伴って変更して、登録されているスキャンにより類似したものにする。この拡張機能を使用することにより、方法は、Ａβ−から非常に高いＡβ＋までのアミロイドスケール全体にわたるスキャンを正確に空間標準化することができる。
【００２５】
本発明は、Ａβ−からＡβ＋までのスケールに沿って画像全体の一般的な取込みパターンがどのように変動するかについてのモデルを作成することにより、これを解決する。以下に示すモデルでは、画像の各ボクセルについての１つのパラメータ線形回帰モデルを使用して依存性を表すが、一般に、複数のパラメータへの取込みパターン依存性を表すより高度なモデルも、本発明により考えられる。モデルは、別の前処理段階において一度だけ構築された後、方法の内部として固定される。以下で説明する方法はフルテメタモールについて開発されたものであるが、他のＰＥＴアミロイドトレーサが全く同一の特徴を呈することに注目されたい。さらに、説明する方法は一般的なものであり、本発明の方法をＰＥＴアミロイドスキャンのみに限定するものはない。画像が登録されている一般的な変動モードについてのモデルを作成可能であれば、適応テンプレート方法は、他の造影剤並びにＰＥＴ及びＳＰＥＣＴの適用に使用される可能性を有する。以下に提示する例はＰＥＴの適用に向けたものであるが、本発明はＳＰＥＣＴの適用にも当てはまる。
【００２６】
前述したように、本発明は、画像についてのパラメータの１以上、画像テンプレート、又は両方を変更することができる。例えば、空間変換についてのパラメータは、本発明により変更可能な合計で最大９個のパラメータに関して、各軸に沿った並進（３つの考えられるパラメータを提供）、各軸に沿ったスケーリング（別の３つの考えられるパラメータを提供）、及び各軸周りの回転（さらなる３つのパラメータを提供）を含むことができる。加えて、画像と適応テンプレートとの形状差を考慮するパラメータは、本発明により変更可能なさらなるパラメータを提供する。Ａβ＋及びＡβ−スキャンにおける一般的なフルテメタモール取込みパターンの図が、図１に示される。Ａβ＋は皮質灰白質における活動がはるかに多く、白質の活動が２つの場合において略同一であっても、白質と灰白質との間の相対活動パターンがある程度逆転することに注目されたい。これは、Ａβ−の白質における最も高い活動を有する状態から、反対の、Ａβ＋の灰白質における最も高い、又は少なくとも高い活動を有する状態になることである。
【００２７】
空間標準化は、患者空間から標準空間へスキャンを変換することにより、異なる被験者からのデータを比較できるようにするプロセスである。一般的に、これは、患者のスキャンがテンプレート画像と比較され、できる限りテンプレートに類似するように幾何学的に変換される反復プロセスを通じて実行される。しかしながら、上記のパターンを観察すると、これらのタイプの画像の両方を、共通のテンプレート画像と比較することによって正確かつロバストに登録することのできる、空間標準化方法のための類似性測定基準を選択する自明な方法はないことがわかる。
【００２８】
したがって、本発明は、標準の画像登録方法と共に使用される、考えられるテンプレート画像の数が無限である拡張機能を提供する。基本的に、１つの特定のテンプレート画像が明確に選択されることはない。代わりに、テンプレートの強度が登録中に連続して変更されて、テンプレートを空間変換パラメータに伴って収束させ、登録されている画像に最適に適合させる。新規拡張機能を含む完全な画像登録手順の概要が図２に示される。
【００２９】
まず、テンプレートモデルを設ける段階１００が実行される。段階１００は、本発明の適応テンプレートを準備するために設計時期において一度実行される前処理段階である。別個に、被験者のＰＥＴ又はＳＰＥＣＴスキャン等の動画（すなわち、患者画像）１１０が撮影され、動画についての開始パラメータを選択する段階１２０が実行される。段階１２０には、テンプレート制御開始パラメータを選択する段階が含まれる。つまり、以下の段階が、その後、収束に至るまで反復される。次に、適応テンプレートのための制御パラメータ及び段階１００によるモデルを使用して、適応テンプレートが構築される１３０。開始パラメータを用いて動画を調節する変換段階１４０が実行される。その後、変換動画と適応テンプレートとの間で類似性を比較する比較段階１５０が実行される。この段階で、類似性測定基準が、テンプレート画像及び変換動画のボクセル値から評価される。動画及び適応テンプレートが十分又は最大に収束していることがわかると、段階１６０で、動画の登録が完了する。動画及び適応テンプレートが十分又は最大に収束していない場合、動画及びテンプレート制御パラメータの両方について新しいパラメータを選択する段階１７０が実行される。その後、変換段階１４０が、今度は、段階１７０中に選択されたパラメータを用いて繰り返される。加えて、段階１３０が繰り返され、既存の適応テンプレートが、段階１７０中に選択された新しいテンプレート制御パラメータによって修正される。新しく変換動画及び適応テンプレートを使用して、比較段階１５０が再び実行される。方法が収束していない場合、別の組の適応テンプレート及び変換パラメータが最適化方法により選択され、類似性測定基準の新しい評価が行われる。本発明は、最適化方法が任意の数値最適化方法であってもよいと考える。
【００３０】
画像間の類似性を記述する関数の値が、手順に適したものと思われるレベルに達したときに、収束を十分に達成することができる。画像間の類似性を記述する関数の値が、最大値に達したとき、すなわち基準空間内のテンプレート画像と変換画像との最大の類似性を示すときに、収束が達成されることが望ましい。本発明は任意の適切な類似性測定基準を適用可能であると考えるが、類似性測定基準は、例えば相互関係又は相互情報に基づいていてもよい。
【００３１】
前処理段階１００は一度実行され、追加のパラメータ又はテンプレートモデルを制御するパラメータが登録パラメータに加えられて、形状変化を制御するパラメータと同様に最適化方法により変更される。以下で、フルテメタモールＰＥＴスキャンに適したものであるとわかっている、１パラメータ線形テンプレートモデルの作成について詳細に説明する。
【００３２】
本発明は、本発明の方法を実行するための実行可能プログラムを有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を設けるものと考えられる。このコンピュータ可読記憶媒体は、本発明の方法を実行するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備え、コンピュータ可読プログラムコードを実行することにより、プロセッサが本発明の方法の段階を実行するようになっている。加えて、本発明は、本発明の空間標準化方法を実行するために、本発明の適応テンプレートモデルを使用するものと考えられる。開始パラメータはすべての手順について一定であってもよく、更新パラメータはプロセスにより自動的に選択され得る。
適応テンプレート画像モデル
以下の例では、均一な２×２×２ｍｍボクセルサイズにサンプリングされたＭｏｎｔｒｅａｌ  Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＭＮＩ）基準空間を、テンプレート画像についての標準空間として使用する。１組のフルテメタモール入力画像が設けられて、本発明のテンプレートを作成するが、この画像はすでに、ＭＲベースの空間標準化方法を使用してこの空間に空間標準化されている。
【００３３】
通常、空間標準化のためのテンプレート画像を作成するときに、これらの空間標準化された入力画像を撮影して、入力画像から平均画像を計算する。次に、この平均画像を基準空間に位置させ、画像登録方法を使用することにより、この平均画像を新しい見えない画像を空間標準化するために使用して、新しい画像をテンプレート平均画像に一致させる変換を見出すことができる。
【００３４】
しかしながら、前述したように、この手法による問題は、平均画像が、特定のアミロイドレベルについての１つの一般的な画像パターン、すなわちＡβ−、Ａβ＋のパターン、又はこれらの間のものしか表していないことである。画像パターンの変動性のモデルを作成可能にするためには、本発明は、代わりに、テンプレート画像の各ボクセルについての回帰モデルを計算する。この回帰モデルでは、入力画像のボクセル強度である従属変数が、理想的には、Ａβ−から非常に深刻なＡβ＋までのスケール上で画像が位置する「真の」値を、各入力画像について表す一部の変数に回帰する。
【００３５】
実際には、このような真の値を抽出することは不可能であるが、どれだけのＡβを灰白質が含むかについての一次元スケール上で、各スキャンについてのロバストな推定値を見出すことに主に関与していれば、この手法によってこのようなロバストな推定値がもたらされる。したがって、本発明は、アルツハイマー病患者のＡβによって最も影響を受けているとわかる領域を覆う大きな複合領域（ＣＯＭ）内で、平均標準取込み率の値（ＳＵＶＲ）をすべての入力画像について計算する。これらの領域は、前頭前皮質、頭頂皮質、楔前部、側頭皮質、前帯状皮質及び後帯状皮質であった。
【００３６】
Ａβ−及びＡβ＋スキャンの２つの異なる群の全被験者についての、複合領域ＣＯＭSUVRの計算されたＳＵＶＲ値を示す図が、図３に示される。
【００３７】
これにより、本発明が、ＣＯＭ内に非常に低いフルテメタモール取込みを有するＡβ−被験者から非常に高いフルテメタモール取込みを有するＡβ＋被験者までの全範囲にわたって良好なサンプリングを使用することがわかる。
【００３８】
次の段階で、線形回帰モデルをテンプレート画像マトリックスの各ボクセルｉについて適用して、その特定のボクセルｙiのＣＯＭSUVR値への依存性を式１により表す。
【００３９】
【数１】
2014530352.tif 000003
対応するＣＯＭSUVR値に回帰したすべての入力画像にわたってこのモデルを適用することにより、式２による切片画像及び傾斜画像を提供する。
【００４０】
【数２】
2014530352.tif 000004
切片画像は、ＣＯＭSUVRスケールの下部に位置する完全に正常な被験者のパターンに対応することになる。一方、傾斜画像は、ＣＯＭSUVRスケール上で下部から上部へ移動するときに最大変化が生じる画像の部分について、最も高い値を有することになる。これによって生じる画像が図４に示される。
【００４１】
これらの画像から、本発明は、Ａβ−からＡβ＋の範囲にわたるＣＯＭSUVRスケール全体に沿って合成模擬画像を作成する。これは、式３によるＩSlopeからＩ0の乗法スケーリング部分を加えることによって行われる。
【００４２】
【数３】
2014530352.tif 000005
スケールファクタｘの値０．０は、Ａβ−被験者のパターンを表すＩ0自体に対応し、値１．０は、ＣＯＭSUVRスケールの上限のＡβ＋被験者に対応する。この式から、本発明は、ＩSlopeにより定義された線形経路に沿った任意のｘについて合成画像を作成することができる。図５は、ｘの値０．０〜１．０に及ぶこのような合成画像を０．２ずつ示す。
【００４３】
このような合成画像を、空間標準化方法の適応テンプレートとして使用する。適応テンプレートモデルとしての傾斜画像ＩSlope及び切片画像Ｉ0は、単一のパラメータｘにより制御される。このパラメータｘは、その後、画像登録アルゴリズムにより、他のパラメータのいずれかと同様に調節され、したがって、テンプレート画像は、ｘパラメータが変化するときにはいつでも更新される。
【００４４】
次に図６を参照すると、本発明の方法は、システム２００により実行されるものと考えられる。システム２００は、ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴスキャンを実行するためのスキャナ２１０、スキャン画像、例えば、患者画像（動画とも呼ばれる）を受信するためのコンピュータ２２０、及び適応テンプレートを提供するためのデータベース２３０を備える。コンピュータ２２０は、一般的に、ディスプレイ２２２、キーボード２２４ａ及びマウス２２４ｂ等の入力装置２２４、並びにプロセッサ２２６を備える。プロセッサ２２６は、一般的に、データベース２３０からの適応テンプレート及びスキャナ２１０からの動画を使用して本発明の方法を実行するためのソフトウエアを備える。加えて、プロセッサ２２６は、本発明の適応テンプレートを使用するため、及びスキャナ２１０からの動画を使用して、ＰＥＴ画像を本発明の方法による適応テンプレート画像に登録するための実行可能プログラムを有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を備えるものと考えられる。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、本発明の適応テンプレートを使用するため、及びＰＥＴ画像を適応テンプレート画像に登録するための指示を含むコンピュータ可読プログラムコードを備える。スキャナ２１０、コンピュータ２２０、及びデータベース２３０間の接続は、ハードウェア、無線、又はこれらの任意の組合せ等の、当技術分野で公知の任意の手段によるものであると考えられる。加えて、本発明は、プロセッサ２２６及びデータベース２３０を接続して、本発明の方法の完了時に、プロセッサ２２６が更新された適応テンプレートをデータベース２３０に戻すことができるようにすることを考慮する。
【００４５】
本発明の特定の実施形態について図示し説明したが、本発明の教示から逸脱することなく変更及び改変を行うことができることが当業者に自明であろう。前述した説明及び添付図面に示した内容は、例示的なものとして提示されているにすぎず、限定するものではない。本発明の実際の範囲は、先行技術に基づく適切な観点から見た添付の特許請求の範囲に定められるものである。
【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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【国際調査報告】
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