(57)【要約】  非一時的コンピュータ可読媒体が、画像再構成方法１００を行うように少なくとも１つの電子プロセッサ２０を含むワークステーション１８によって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。方法は、画像取得デバイス１２によって取得される標的解剖学的構造の概観画像を受信するステップと、受信した概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択するステップと、イメージングボリュームの選択された軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレーム及びトレーリングフレームの軸方向境界を最適化するステップと、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するように、ＰＥＴイメージングデバイス１４を操作するステップであって、リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後にトレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得することを含む、上記ステップと、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの少なくとも一方について取得されたＰＥＴイメージングデータを使用して行われる軸方向ＦＯＶ外散乱補正を含む、選択されたイメージングボリュームの画像を生成するようにＰＥＴイメージングデータを再構成するステップとを含む。
2021503081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像再構成方法を行うために少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記画像再構成方法は、
画像取得デバイスによって取得される標的解剖学的構造の概観画像を受信するステップと、
受信した前記概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択するステップと、
前記イメージングボリュームの選択された前記軸方向ＦＯＶに対するリーディングフレーム及びトレーリングフレームの一方のオーバーラップを最適化するステップと、
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するための、ＰＥＴイメージングデバイスが作動するステップであって、前記リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、前記イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に前記トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得することを含む、作動するステップと、
前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームの最適化された少なくとも一方から取得される前記ＰＥＴイメージングデータを使用して行われる軸方向ＦＯＶ外散乱補正を含む、選択された前記イメージングボリュームの画像を生成するように前記ＰＥＴイメージングデータを再構成するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２】
前記イメージングボリュームは、各フレーム間のオーバーラップを含む複数のフレームを含み、
前記非一時的コンピュータ可読媒体は更に、様々なイメージング手順について前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップを記載するルックアップテーブルを格納し、
前記最適化するステップは、
前記リーディングフレームの前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶとのオーバーラップを最適化するステップであって、前記オーバーラップは、前記ルックアップテーブルを使用して選択される、最適化するステップ、及び、
前記トレーリングフレームの前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶとのオーバーラップを最適化するステップであって、前記オーバーラップは、前記ルックアップテーブルを使用して選択される、最適化するステップ、
の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３】
前記最適化するステップは、
前記概観画像を提示するための表示デバイスを作動するステップと、
前記表示デバイスを使用するグラフィカルユーザインターフェースを使用して、ユーザ入力デバイスを介してユーザ入力を受信するステップと、
を含み、
前記ユーザ入力は、前記リーディングフレームの少なくとも１つのオーバーラップ及び前記トレーリングフレームの少なくとも１つのオーバーラップをマークする、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４】
前記最適化するステップは、
前記リーディングフレームのオーバーラップ及び前記トレーリングフレームのオーバーラップの両方を最適化するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項５】
前記最適化するステップは、
前記リーディングフレームについて、オーバーラップを最適化し、これにより、前記トレーリングフレームのオーバーラップはデフォルト値に固定されるステップと、
前記トレーリングフレームについて、オーバーラップを最適化し、これにより、前記リーディングフレームのオーバーラップはデフォルト値に固定されるステップと、
を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項６】
前記最適化するステップは、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対して前記リーディングフレームのオーバーラップを最適化するステップと、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対して前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するステップと、
を含み、
前記リーディングフレームのオーバーラップは、前記トレーリングフレームの前記軸方向境界の最適化とは別個に且つ独立して最適化される、請求項１から５のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７】
前記最適化するステップは、
前記ＰＥＴイメージングデータの取得に使用される放射性医薬品を蓄積する状態に生理学的にされるよう少なくとも１つの領域とのオーバーラップを最大化することを含む目的に対して、前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するステップを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８】
前記最適化するステップは、
前記軸方向ＦＯＶの前記軸方向境界に位置するエッジスライスにおける前記ＰＥＴイメージングデータの標的感度を含む目的に対して、前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するステップを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９】
前記軸方向ＦＯＶの前記軸方向境界に位置するエッジスライスにおける前記ＰＥＴイメージングデータの標的感度を得るために、前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得するためのフレーム取得時間を最適化するステップを更に含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１０】
前記標的感度の増加は、ピーク値の少なくとも５％であり、
前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップは５０％よりも大きい、請求項８又は９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記イメージングボリュームは、心臓イメージングボリュームであり、
前記最適化するステップは、
肝臓を含むように前記リーディングフレーム又は前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
標的解剖学的構造の概観画像を取得する画像取得デバイスと、
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するＰＥＴイメージングデバイスと、
少なくとも１つの電子プロセッサと、
を含み、
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記標的解剖学的構造の前記概観画像を受信し、
受信した前記概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択し、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレーム及びトレーリングフレームの一方のオーバーラップ及びフレーム取得時間を最適化し、
前記リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、前記メージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に、前記トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得するように前記ＰＥＴイメージングデバイスを制御し、
前記イメージングボリュームの画像を生成するように前記ＰＥＴイメージングデータを再構成するようにプログラムされ、
前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームの一方のオーバーラップ及びフレーム取得時間は、前記軸方向ＦＯＶの前記軸方向境界に位置するエッジスライスにおける前記ＰＥＴイメージングデータの標的感度を得るように最適化される、イメージングシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記リーディングフレームの前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶとのオーバーラップを最適化し、
前記トレーリングフレームの前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶとのオーバーラップを最適化するようにプログラムされ、
これらオーバーラップは、少なくとも様々なイメージング手順についてのオーバーラップ値を記載するルックアップテーブルを使用して選択される、請求項１２に記載のイメージングシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記概観画像を提示するように表示デバイスを操作し、
前記表示デバイスを使用するグラフィカルユーザインターフェースを使用して、ユーザ入力デバイスを介してユーザ入力を受信するようにプログラムされ、
前記ユーザ入力は、前記リーディングフレームのオーバーラップ及び前記トレーリングフレームのオーバーラップをマークする、請求項１２に記載のイメージングシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記リーディングフレームのオーバーラップ及び前記トレーリングフレームのオーバーラップの両方を最適化するようにプログラムされる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記リーディングフレームについて、オーバーラップを最適化し、これにより、前記トレーリングフレームのオーバーラップはデフォルト値に固定され、
前記トレーリングフレームについて、オーバーラップを最適化し、これにより、前記リーディングフレームのオーバーラップはデフォルト値に固定されるようにプログラムされる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対して前記リーディングフレームのオーバーラップを最適化し、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対して前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するようにプログラムされ、
前記リーディングフレームのオーバーラップは、前記トレーリングフレームの前記軸方向境界の最適化とは別個に且つ独立して最適化される、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記ＰＥＴイメージングデータの取得に使用される放射性医薬品を蓄積する状態に生理学的にされるよう少なくとも１つの領域とのオーバーラップを最大化することを含む目的に対して、前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップを最適化するようにプログラムされる、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項１９】
標的解剖学的構造の概観画像を取得する画像取得デバイスと、
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するＰＥＴイメージングデバイスと、
少なくとも１つの電子プロセッサと、
を含み、
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記標的解剖学的構造の前記概観画像を受信し、
受信した前記概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択し、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレームのオーバーラップを最適化し、
前記イメージングボリュームの前記軸方向ＦＯＶに対してトレーリングフレームのオーバーラップを最適化し、
前記リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、前記イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に、前記トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得するように前記ＰＥＴイメージングデバイスを制御し、
選択された前記軸方向ＦＯＶ、前記リーディングフレームの最適化されたオーバーラップ及び前記トレーリングフレームの最適化されたオーバーラップを含む真の軸方向ＦＯＶを有する前記イメージングボリュームの画像を生成するように前記ＰＥＴイメージングデータを再構成するようにプログラムされ、
前記リーディングフレームの前記軸方向境界は、前記トレーリングフレームの前記軸方向境界の最適化とは別個に且つ独立して最適化される、イメージングシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは更に、
前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームについて取得された前記ＰＥＴイメージングデータを使用して行われる軸方向ＦＯＶ外散乱補正を含む前記イメージングボリュームの画像を生成するように前記ＰＥＴイメージングデータを再構成するか、又は、
前記軸方向ＦＯＶの前記軸方向境界に位置するエッジスライスにおける前記ＰＥＴイメージングデータの標的感度を得るために前記リーディングフレーム及び前記トレーリングフレームのオーバーラップ及びフレーム取得時間を最適化するようにプログラムされる、請求項１９に記載のイメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、概して、医用撮像技術、医用画像解釈技術、画像再構成技術及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）スキャナは、通常、コスト節約の理由から、比較的小さい体軸方向視野（ＡＦＯＶ）を有する。１回のＰＥＴスキャンが頭と足との間の患者の身体の一部しかカバーしない場合、取得データは基本的に軸方向に「切り詰められ」、画像の最初と最後の軸方向スライスにおける及びその付近の品質及び定量化が損なわれる。例えば心臓スキャンは、単一のフレームを使用して行うことができる。
【０００３】
ただし、ＡＦＯＶのカバレッジが１５ｃｍしかない既存のハイブリッドＰＥＴ／コンピュータ断層撮影（ＰＥＴ／ＣＴ）スキャナの場合、エッジスライスの領域における幾何学的感度が低下するため、エッジスライスは中央のスライスよりもノイズが多くなる。したがって、有効で有用なＡＦＯＶは更に減少する。また、ＡＦＯＶが限られていることにより、肝臓といった患者の標的部分における活動からの散乱を正確にモデル化することができない。
【０００４】
市場は費用対効果の高いＰＥＴ／ＣＴに向かう傾向にあるため、軸方向の感度カバレッジを拡大するためにＰＥＴ／ＣＴスキャナに検出器要素を追加することが、費用対効果の高い手段であるとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下は、これらの問題を克服するための新規の且つ改良されたシステム及び方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される一態様では、非一時的コンピュータ可読媒体が、画像再構成方法を行うために少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。方法は、画像取得デバイスによって取得される標的解剖学的構造の概観画像を受信するステップと、受信した概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択するステップと、イメージングボリュームの選択された軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレーム及びトレーリングフレームの軸方向境界を最適化するステップと、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するように、ＰＥＴイメージングデバイスが作動するステップであって、リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後にトレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得することを含む、上記ステップと、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの少なくとも一方について取得されたＰＥＴイメージングデータを使用して行われる軸方向ＦＯＶ外散乱補正を含む、選択されたイメージングボリュームの画像を生成するようにＰＥＴイメージングデータを再構成するステップとを含む。
【０００７】
別の開示される態様では、イメージングシステムが、標的解剖学的構造の概観画像を取得する画像取得デバイスと、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するＰＥＴイメージングデバイスとを含む。少なくとも１つの電子プロセッサが、標的解剖学的構造の概観画像を受信し、受信した概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択し、イメージングボリュームの軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレーム及びトレーリングフレームの一方のオーバーラップ及びフレーム取得時間を最適化し、リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、メージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に、トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得するようにＰＥＴイメージングデバイスを制御し、イメージングボリュームの画像を生成するようにＰＥＴイメージングデータを再構成するようにプログラムされる。リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップ及びフレーム取得時間は、軸方向ＦＯＶのオーバーラップに位置するエッジスライスにおけるＰＥＴイメージングデータの標的感度を得るように最適化される。
【０００８】
別の開示される態様では、イメージングシステムが、標的解剖学的構造の概観画像を取得する画像取得デバイスと、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングデータを取得するＰＥＴイメージングデバイスとを含む。少なくとも１つの電子プロセッサが、標的解剖学的構造の概観画像を受信し、受信した概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＦＯＶ）を選択し、イメージングボリュームの軸方向ＦＯＶに対してリーディングフレームのオーバーラップを最適化し、イメージングボリュームの軸方向ＦＯＶに対してトレーリングフレームのオーバーラップを最適化し、リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に、トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得するようにＰＥＴイメージングデバイスを制御し、選択された軸方向ＦＯＶ、リーディングフレームの最適化されたオーバーラップ及びトレーリングフレームの最適化されたオーバーラップを含む真の軸方向ＦＯＶを有するイメージングボリュームの画像を生成するようにＰＥＴイメージングデータを再構成するようにプログラムされる。リーディングフレームのオーバーラップは、トレーリングフレームのオーバーラップの最適化とは別個に且つ独立して最適化される。
【０００９】
１つの利点は、費用対効果の高いイメージングデバイスが提供される点にある。
【００１０】
別の利点は、全体の画質が向上されるイメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１１】
別の利点は、エッジスライスのより優れたカバレッジを提供する（又は、別の言い方をすれば、エッジスライスの感度が向上される）イメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１２】
別の利点は、軸方向視野が拡大されるイメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１３】
別の利点は、より正確に散乱が補正されるイメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１４】
別の利点は、フレームの総数を減らすように作られたリーディング画像フレーム及びトレーリング画像フレームを含むイメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１５】
別の利点は、スキャン時間を短縮するように作られたリーディング画像フレーム及びトレーリング画像フレームを含むイメージングデバイス又は方法が提供される点にある。
【００１６】
本開示を読み、理解すれば当業者には明らかとなるように、所与の実施形態は、前述の利点のいずれも提供しないか、１つ、２つ以上若しくはすべての利点を提供するか、及び／又は、他の利点を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成、また、様々なステップ及びステップの構成の形を取ってよい。図面は、好適な実施形態を例示するに過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１８】
【図１】図１は、一態様による画像再構成システムを図示する。
【図２】図２は、図１のシステムの例示的なフローチャート動作を示す。
【図３】図３は、図１のシステムの例示的な動作を例示的に示す。
【図４】図４は、図１の画像再構成システムによって取得された画像研究のための感度を比較するグラフを例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は、１つ以上の軸方向フレームを使用するＰＥＴイメージングにおける改良に関する。考えられる例示的な実施態様では、約１５ｃｍのシステム軸方向範囲を有する単一のフレームを用いるＰＥＴ／ＣＴを使用して心臓ＰＥＴイメージングが行われる。実際には、このＦＯＶの軸方向の端部でのエッジ効果により、外側端部の軸方向スライスが劣化するか又は使用できなくなり、有効な軸方向幅が約１２ｃｍになることが分かっている。これは、正常な心臓を包含するのにかろうじて十分な大きさであり、心臓が正常よりも大きい場合、又は、ＰＥＴスキャナにおける心臓の軸方向位置が軸方向に沿ったＦＯＶの中心に完全に揃っていない場合は、心臓が切り詰められる可能性がある。エッジスライスの劣化には、２つの原因、即ち、（１）ＦＯＶ外からの散乱、及び、（２）低感度（エッジスライスの感度は、エッジスライスの合計カウントのＦＯＶ中心にある軸方向スライスの合計カウントに対する比と見なすことができる）がある。
【００２０】
ＦＯＶ外からの散乱を相殺する既知のやり方は、単一のフレームＦＯＶの両端部を標準の３０％〜５０％だけオーバーラップする追加のリーディングフレーム及びトレーリングフレームを、同じ１フレーム当たりの取得時間で取得することである。この追加データにより、散乱を正確に推定及び補正することができ、また、リーディングフレーム及びトレーリングフレームにおいて取得されたデータがそれぞれに近接するエッジスライスに追加されると、感度が増加する。しかし、リーディングフレーム及びトレーリングフレームを取得することにより、イメージングデータの収集時間が長くなる。
【００２１】
本明細書に開示する改良では、シミュレーションにおいて、エッジスライスの感度のわずかな増加であっても、大幅な画像改善が得られることが分かった。５％の低い感度増加でも、エッジスライスを使用可能にするのに十分であり、これにより、前述の例の１５ｃｍのデザイン基準のＦＯＶ全体が復元される。本明細書では、これに基づいて、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの取得時間を大幅に削減する、例えばイメージングフレームの取得時間の数パーセントにまで削減することができるため、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの取得によってワークフローが過度に遅延することはないことが認識されている。
【００２２】
散乱補正のために、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップ量は、それぞれ、画像プロトコルに合わせて最適化することができる。例えば心臓ＰＥＴの場合、トレーリングフレームは肝臓を捕捉する。肝臓は、通常、高濃度の放射性医薬品を蓄積するため、ＦＯＶ外の大きい散乱源となる。この場合、トレーリングフレームは、肝臓の大部分又は全部を捕捉するためにＦＯＶの外側に十分に軸方向に伸びる必要がある。つまり、トレーリングフレームのイメージングフレームとのオーバーラップは小さい。一例では３０％である。一方、心臓の上方には放射性医薬品の濃度が高くなる傾向がある解剖学的構造は存在しないため、リーディングフレームは、イメージングフレーム又はボリュームと大きいオーバーラップを有することができる。
【００２３】
これらの見解を基に、ワークフローへの影響を最小限に抑えながらリーディングフレーム及びトレーリングフレームの価値を高める最適化プロセスを以下に開示する。１つのアプローチでは、最初のＣＴ概観（surview）画像が取得され、イメージングフレームが、ＣＴ概観画像において観察された心臓の輪郭に基づいて配置される。次に、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのそれぞれの軸方向範囲及び／又はオーバーラップが最適化される。これは、各手順（例えば心臓ＰＥＴ手順）でのこれらのフレームのオーバーラップの割合及び／又は軸方向範囲を記載するルックアップテーブルを使用して行うことができる。更に又は或いは、肝臓又は他のＦＯＶ外の散乱源がＣＴ概観画像内で認められる場合、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）が提供され、ユーザは、このＧＵＩを介して、リーディングフレーム及び／又はトレーリングフレームの所望の軸方向範囲を手動でマークすることができる。次に、選択された軸方向範囲とエッジスライスの閾値感度とに基づいて、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのそれぞれの取得時間が決定される。例えば取得時間は、エッジスライスで５％の感度があるように選択することができる。
【００２４】
幾つかの例では、イメージングフレームの取得時間は、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの取得時間を相殺するために短縮することができるが、これは、ワークフロー時間に影響を与えないように、事実上、画質が犠牲になる。
【００２５】
図１を参照すると、例示的な医用イメージングシステム１０が示されている。図１に示すように、システム１０は、画像取得デバイス１２を含む。一例では、画像取得デバイス１２は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）デバイスを含んでよい。他の例では、画像取得デバイス１２は、任意の他の適切な画像取得デバイス（例えば磁気共鳴（ＭＲ）デバイス）であってよい。イメージングシステム１０はまた、放出型イメージングデバイス１４（例えば陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイス又は単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）デバイス）を含む。本明細書で言及されるように、放出型イメージングデバイス１４は、ＰＥＴイメージングデバイス（又は、幾つかの例では、飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴイメージングデバイス）である。患者を検査領域１７に入れるために患者テーブル１６が配置される。より具体的には、患者テーブル１６は、腹臥又は仰臥位の患者を、ＣＴイメージングのためにＣＴスキャナ１２の検査領域に、又は、ＰＥＴイメージングのためにＰＥＴスキャナ１４の検査領域に軸方向に移動させることができる。したがって、例示する例では、画像取得デバイス１２及びＰＥＴイメージングデバイス１４は、ハイブリッドＰＥＴ／ＣＴデバイス又はＴＯＦ  ＰＥＴ／ＭＲデバイスとして組み合わされる。
【００２６】
システム１０はまた、少なくとも１つの電子プロセッサ２０、少なくとも１つのユーザ入力デバイス２２（例えばマウス、キーボード、トラックボール等）及び表示デバイス２４といった典型的なコンポーネントを有するコンピュータ、ワークステーション又は他の電子データ処理デバイス１８を含む。幾つかの実施形態では、表示デバイス２４は、コンピュータ１８とは別個のコンポーネントであってよい。ワークステーション１８はまた、１つ以上のデータベース（例えば電子医療記録（ＥＭＲ）データベース、放射線情報システム（ＲＩＳ）及び／又は画像保管及び通信システム（ＰＡＣＳ）データベース）を格納した１つ以上の非一時的記憶媒体２６（例えば磁気ディスク、ＲＡＩＤ若しくは他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的に消去可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光学記憶媒体又はこれらの様々な組み合わせ）を含んでよい。表示デバイス２４は、ユーザ入力デバイス２２からのユーザ入力を受信する１つ以上のフィールドを含むグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）３０を表示する。
【００２７】
少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、１つ以上の非一時的記憶媒体２６と動作可能に接続される。非一時的記憶媒体２６は更に、画像再構成方法又はプロセス１００を行うことを含む開示する動作を行うように、少なくとも１つの電子プロセッサ２０によって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。幾つかの例では、画像再構成方法又はプロセス１００は、少なくとも部分的にクラウド処理によって行われてよい。
【００２８】
図２を参照すると、画像再構成方法１００の例示的な実施形態が、フローチャートとして図示されている。プロセスを開始するために、画像取得デバイス１２（例えばＣＴイメージングデバイス）が少なくとも１つの電子プロセッサ２０によって設定又は制御されて、標的解剖学的構造（例えば心臓）の概観画像を取得する。ステップ１０２において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ＣＴイメージングデバイス１２によって取得された心臓の概観画像を受信するようにプログラムされる。
【００２９】
ステップ１０４において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、受信した概観画像を使用して、イメージングボリュームの軸方向視野（ＡＦＯＶ）（スキャンされる軸方向範囲とも呼ばれる）を選択するようにプログラムされる。例えば少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ＡＦＯＶを自動的に選択するようにプログラムされていてもよい。他の実施形態では、概観画像が表示デバイス２４に表示されて、医療専門家（例えば医師、技術者等）が、ＧＵＩ３０上でのユーザ入力デバイス２２からの入力（例えばマウスクリック、キーボードのキーストローク）を介してＡＦＯＶを選択することができる。
【００３０】
ステップ１０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、イメージングボリュームの選択された軸方向ＦＯＶに対するリーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップエリア（本明細書ではオーバーラップとも呼ばれる）を最適化するようにプログラムされる。一例では、概観画像が表示デバイス２４に表示されると、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ユーザ入力デバイス２２を介してユーザから少なくとも１つのユーザ入力（例えばマウスクリック、キーストローク）を受信するようにプログラムされる。ユーザ入力は、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのそれぞれの１つ以上のオーバーラップの選択を示す。別の例では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、イメージングボリュームのＡＦＯＶに合わせてリーディングフレームのオーバーラップ及びトレーリングフレームのオーバーラップを最適化するようにプログラムされる。トレーリングフレームのオーバーラップ及びリーディングフレームのオーバーラップは、例えば様々なＰＥＴイメージング手順（例えば心臓ＰＥＴ、脳ＰＥＴ等）のオーバーラップ値を少なくとも記載するルックアップテーブル２８を使用して選択することができる。ルックアップテーブルは、非一時的記憶媒体２６に格納されていてよい。
【００３１】
幾つかの実施形態では、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのそれぞれのオーバーラップの両方が最適化される。この最適化は、例えばユーザーインターフェイスにおいて、リーディングフレーム及び／又はトレーリングフレームの外側の軸方向の境界又は端部をドラッグすることによって行うことができる。他の実施形態では、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップの一方が最適化される一方で、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの他方のオーバーラップは、工場で最適化された固定値に設定される。幾つかの実施形態では、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのそれぞれのオーバーラップの両方が、互いに別々に且つ独立して、イメージングボリュームのＡＦＯＶに対してそれぞれ最適化される。
【００３２】
ステップ１０８において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ＰＥＴイメージングデバイス１４を操作してＰＥＴイメージングデータを取得するようにプログラムされる。これには、リーディングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得した後に、イメージングボリュームのＰＥＴイメージングデータを取得し、その後に、トレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータを取得することが含まれる。
【００３３】
他の実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ＰＥＴイメージングデータの取得に使用される放射性医薬品を蓄積する状態に生理学的にされた少なくとも１つの領域のカバレッジを最大化することを含む目的に対して、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップを最適化するようにプログラムされる。例えば心臓のＰＥＴの場合、概観画像に示される標的解剖学的構造は心臓であり、心臓ＰＥＴイメージングデータの取得に通常使用される種類の放射性医薬品を蓄積する状態に生理学的にされる領域の少なくとも１つは肝臓である。したがって、リーディングフレーム又はトレーリングフレームのオーバーラップ（どちらも心臓の下に配置されるので肝臓とオーバーラップする）は、肝臓を包含するように最適化される。手動アプローチでは、ＣＴ概観画像がディスプレイ２４に表示される。通常、ＣＴでは、少なくとも心臓及び肝臓の輪郭が可視であるので、ユーザは表示された概観画像で心臓及び肝臓の両方を確認して、ＧＵＩ３０を操作して、近接するリーディングフレーム又はトレーリングフレームのオーバーラップが肝臓を含むように設定することができる。或いは、自動アプローチでは、ＣＴ概観画像は自動的にセグメント化されて肝臓のオーバーラップが特定され、近接するリーディングフレーム又はトレーリングフレームのオーバーラップがセグメント化された肝臓領域を含むように自動的に設定される。
【００３４】
更に又は或いは、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの最適化の別の目的には、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップ及び／又は取得時間を決定して、ＡＦＯＶの軸方向境界に位置するエッジスライスにおけるＰＥＴイメージングデータの標的感度を提供することが含まれる。幾つかの例では、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップが最適化されて、エッジスライスの標的感度が提供される。他の例では、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのＰＥＴイメージングデータのフレーム取得時間が最適化されて、ＡＦＯＶのエッジスライスの標的感度増加が提供される。シミュレーションによると、ピーク値の少なくとも５％の標的感度増加が、エッジスライスを診断目的に使用可能にして、完全なＡＦＯＶを臨床的に有用にすることを保証するのに十分であることが予想される。本明細書では、５％以上のこの比較的低い感度増加に基づくと、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの取得時間を、例えばイメージングフレームの取得時間の数パーセントまで大幅に短縮することができる一方で、エッジスライスにおいて十分な「追加」データを依然として提供して、使用可能な感度を確実に実現するので、リーディングフレーム及びトレーリングフレームの取得によってワークフローが過度に遅延されることはないことが認識される。
【００３５】
幾つかの例では、全体の取得時間は、次式：
ＴＯ＝ＴＬ＋ＴＰ＋ＴＴ          式（１）
に従って表すことができる。ここで、ＴＯは、全体の取得時間であり、ＴＬは、リーディングフレームの取得時間であり、ＴＰは、現在のフレームの取得時間であり、ＴＴは、トレーリングフレームの取得時間である。全体の取得時間ＴＯの増加に制限がある場合、非ゼロのＴＬ及びＴＴを追加すると、埋め合わせとしてＴＰが減少し、また、患者テーブルを新しいスキャン位置にシフトするのに必要な時間が少なくなる。
【００３６】
リーディングフレームと現在のフレームとの軸方向オーバーラップの量ＯＬ、及び、トレーリングフレームと現在のフレームとの軸方向オーバーラップの量ＯＴはまた、次式：
ＣＰ＝ＳＬ∩Ｐ（ＯＬ）ＴＬ＋ＳＰＴＰ＋ＳＴ∩Ｐ（ＯＴ）ＴＴ          式（２）
に表されるように、現在のイメージングフレームによって決定される関心のプライマリボリュームでの取得中に検出されるカウントの量ＣＰを決定する。ここで、ＳＰは、単位時間当たりのプライマリフレームで検出されたカウントの量であり、ＳＬ∩Ｐ（ＯＬ）及びＳＴ∩Ｐ（ＯＴ）は、それぞれ、プライマリイメージングボリュームに寄与するリーディングフレーム及びトレーリングフレームにおいて検出されるカウントの量である。式１及び式２を使用して、プライマリイメージングフレームの各ボリュームエレメントにおいて検出されるカウントＣＰｉを更に決定することができる。ＣＰｉの正確な式は、幾何学的感度プロファイル、検出器効率、オーバーラップの量に依存し、ＣＰｉに必要な最小値を達成するために、次の最適化可能なパラメータ：ＯＬ、ＯＴ、ＴＬ、ＴＰ及びＴＴを使用する。
【００３７】
ステップ１１０において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、ＰＥＴイメージングデータを再構成して、リーディングフレーム及びトレーリングフレームから取得されたＰＥＴイメージングデータを使用して行われるＡＦＯＶ外散乱補正を含む選択されたイメージングボリュームの画像を生成するようにプログラムされる。短いリーディングフレーム及びトレーリングフレームからのデータもまた再構成に使用されて、関心の再構成されたフレームのエッジスライスにおける又はその付近でのノイズレベルを低減する（つまり、リーディングフレーム及びトレーリングフレームから追加されたデータにより、エッジスライスの感度が十分に増加されて、ノイズレベルが臨床的に許容可能なレベルに下げられる）。幾つかの例では、再構成されたイメージングボリュームは、選択された軸方向ＦＯＶ、リーディングフレームの最適化されたオーバーラップ及びトレーリングフレームの最適化されたオーバーラップを含む真の軸方向ＦＯＶを含むことができる。
【００３８】
本明細書に開示されるように、散乱補正のために、リーディングフレーム及びトレーリングフレームのオーバーラップの量は、それぞれ、画像プロトコルに合わせて最適化することができる。例えば心臓ＰＥＴの場合、トレーリングフレームが、通常高濃度の放射性医薬品を蓄積することによりＦＯＶ外の大きい散乱源である肝臓を捕捉する場合、プライマリフレームとトレーリングフレームとのオーバーラップを、例えば一例では５０％から３０％に低減することによって、トレーリングフレームをＦＯＶの外側で軸方向に十分に伸ばして、肝臓の大部分又は全部を捕捉することができる。一方、心臓の上方には放射性医薬品の濃度が高くなる傾向のある解剖学的構造は存在しないため、この場合のリーディングフレームは、イメージングフレームと大きいオーバーラップを有することができる。特定の方向に軸方向ＦＯＶを更に延長する必要がない場合は、リーディングフレーム又はトレーリングフレームがプライマリフレームと完全にオーバーラップする（したがって、画像取得プロトコルから消える）ことも予測することができる。
【００３９】
図３は、ＣＴスキャナ又は他の画像取得デバイス１２によって取得される概観画像の（例えば図１のディスプレイ２４上の）表示例を例示的に示す。概観画像は、患者台又は患者支持体１６上の患者Ｐを示している。心臓の画像Ｈ及び肝臓の画像Ｌも示している。図３に示すように、ＰＥＴイメージングによって取得される現在のフレーム、即ち、プライマリフレーム３２（実線で示す）の境界の図式描写が、リーディングフレーム３４（即ち、現在のフレームの前に配置され、現在のフレームとオーバーラップするフレーム）の境界及びトレーリングフレーム３６（例えば現在のフレームとオーバーラップし、現在のフレームの後に配置されたフレーム）の境界の図式描写と共に概観画像に重ね合わされている。ユーザは、ＧＵＩ３０を使用して、リーディングフレーム３４及びトレーリングフレーム３６のオーバーラップを調整することができる。例えば図３は、トレーリングフレーム３６が肝臓Ｌを含むようにトレーリングフレーム３６のオーバーラップを調整するために使用されるマウスポインタ３７を示す。自動実施形態では、自動セグメンテーションを使用して心臓Ｈ及び肝臓Ｌの境界が描写され、これらの自動的に決定された境界を使用して、トレーリングフレーム３６のオーバーラップが設定される。
【００４０】
幾つかの例では、リーディングフレーム及び／又はトレーリングフレームのプライマリフレームとのオーバーラップは、（業界標準の１５％〜５０％ではなく）８０％のオーバーラップといったように通常のオーバーラップよりもはるかに大きい。大きいオーバーラップを使用することにより、リーディングフレーム及びトレーリングフレームからのイベントの大部分が、プライマリフレームの再構成に直接貢献することができる。この結果、リーディングフレーム／トレーリングフレームの選択により多くの時間をかけて、より正確な散乱補正又は感度のためにこれらのフレームの統計値を向上させる一方で、カウントの大部分をプライマリフレームの画像の再構成に直接使用することができる。
【００４１】
図４は、この感度原理の一例を示す。図４は、９０秒の単一の標準フレーム取得を含む第１のシミュレーション研究３８と、それぞれ７０％のフレームオーバーラップを有する１０秒のリーディングフレーム及びトレーリングフレームを追加した８０秒の単一フレーム取得を含む第２のシミュレーション研究４０とを示すグラフを示す。図４は、軸方向フレームの関数としての第１の研究３８及び第２の研究４０の対応する感度を示す。第２の研究４０（つまり、リーディングフレーム及びトレーリングフレームを含む）の感度は、第１の研究３８（つまり、プライマリフレームのみを含む）の感度よりも高い。この結果、全体の取得時間は１０秒しか増加しないが、エッジスライスのカウント統計値が向上し、ＦＯＶ外の活動推定が正確にサンプリングされるという利点が追加される。
【００４２】
幾つかの実施形態では、特にＴＯＦ非減衰補正（ＮＡＣ）再構成を使用する場合、リーディングフレーム／トレーリングフレームによってカバーされる標的解剖学的構造の拡張部分について画像取得デバイス１２によって取得されるＣＴスキャンは、必ずしも必要ではない。これにより、ＣＴオーバースキャンによる患者線量の増加の懸念を回避することができる。ＴＯＦ  ＮＡＣ又はＴＯＦ派生ＡＣ再構成は、正確な散乱のモデリング及び補正に十分な精度でリーディングフレーム及び／又はトレーリングフレームにおける活動分布を復元する。再構成されたリーディングフレーム及びプライマリフレームのオーバーラップ領域を使用して、リーディングフレーム／トレーリングフレーム画像をプライマリフレーム画像に正規化することができるため、結果のリーディング画像／トレーリング画像は散乱補正に十分である。
【００４３】
他の実施形態では、散乱モデリング精度を向上させるために、リーディングフレーム及び／又はトレーリングフレームからの画像のフィルタリングが必要な場合がある。関心のフレームの再構成を向上させるために、スキャン時間によって、短いリーディングスキャン画像及び／又はトレーリングスキャン画像を拡大することができる。
【００４４】
本開示は、好適な実施形態を参照して説明した。前述の詳細な説明を読んで理解すると、他の人が修正態様及び変更態様を想到することができるであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、このようなすべての修正態様及び変更態様を含むと解釈されることが意図されている。
【図１】
2021503081.tif 000003
【図２】
2021503081.tif 000004
【図３】
2021503081.tif 000005
【図４】
2021503081.tif 000006
【国際調査報告】
2021503081.tif 000007
2021503081.tif 000008
2021503081.tif 000009