(57)【要約】【課題】患者に大腸鏡検査のあらゆる不都合を蒙らせることなく、大腸鏡検査を行なって得られる画像で大腸の内部を見ることを可能にする。【解決手段】対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法を記載する。本方法は、第一のモダリティを用いて対象を走査することにより第一の画像集合を取得する工程（１３０）と、第二のモダリティを用いて対象を走査することにより第二の画像集合を取得する工程（１３２）と、融合された空間を形成するように第一及び第二の画像集合を融合する工程（１３４）と、融合された空間において対象の関心器官に対応する関心領域（ＲＯＩ）を識別する工程（１３６）と、ＲＯＩに少なくとも部分的に従って融合された空間を通る視線経路を形成する工程（１３８）とを含んでいる。【選択図】        図１
2005034649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
融合されたデータ集合を形成するように計算機式断層写真法（ＣＴ）データ、単一光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）データ及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）画像の２以上を融合し（１３４）、
前記融合されたデータ集合において対象の関心器官に対応する関心領域（ＲＯＩ）を識別して（１３６）、
前記融合されたデータ集合を見る視線となる前記融合されたデータを通る経路（１５０）を形成する（１３８）
ことをコンピュータに命令するように構成されているプログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項２】
前記プログラムは、
前記関心器官が、前記関心領域の密度と前記関心領域の外部の領域の密度とに差が生じるように気体及び空気の少なくとも一方により膨脹しているか否かを判定し、
前記関心器官が膨脹している場合に実行されるように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項３】
前記関心領域を識別するために、前記コンピュータ・プログラムは、前記関心領域の前記密度を前記関心領域の外部の領域の前記密度から区別するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項４】
前記経路（１５０）を形成するために、前記コンピュータ・プログラムは、前記関心領域の中心を通る軸線の一点から該軸線に位置する他の一点までの経路（１５０）を形成するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項５】
前記コンピュータ・プログラムは、
前記対象が計算機式断層写真法コロノグラフィについて準備されたか否かを判定し、
前記対象が準備されたと判定したら、前記計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたか否かを判定するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項６】
前記コンピュータ・プログラムは、
前記対象が計算機式断層写真法コロノグラフィについて準備されたか否かを判定し、
前記対象が準備されたと判定したら、前記計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたか否かを判定し、
前記計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたと判定したら、陽電子放出断層写真法走査が行なわれたか否かを判定して、
前記陽電子放出断層写真法走査が行なわれていた場合に実行されように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項７】
前記計算機式断層写真法データ、前記陽電子放出断層写真法データ及び前記計算機式断層写真法データの２以上を融合するために、前記コンピュータ・プログラムは、大腸内腔、大腸内壁及び大腸外壁の融合された空間を得るように前記計算機式断層写真法データ、前記陽電子放出断層写真法データ及び前記計算機式断層写真法データの２以上を融合するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項８】
前記コンピュータ・プログラムは、
計算機式断層写真法コロノグラフィについて前記対象の準備が行なわれたか否かを検査し、
前記準備が行なわれていない場合に実行されるように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項９】
前記コンピュータ・プログラムは、
仰臥位及び伏臥位の計算機式断層写真法取得の少なくとも一方が行なわれていない状態にあるか否かを検査し、
前記仰臥位及び伏臥位の計算機式断層写真法取得の少なくとも一方が行なわれていない状態にある場合に実行されるように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体（５２）。
【請求項１０】
対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合するイメージング・システムであって、
放射線源（１４）と、
放射線検出器（１８、５４）と、
前記放射線源（１４）及び前記放射線検出器（１８、５４）に動作に関して結合されているコントローラ（３６）とを備えており、該コントローラは、
計算機式断層写真法（ＣＴ）コロノグラフィを行なうことにより形成される計算機式断層写真法画像を取得し（１３０）、
前記対象の大腸の陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）走査を行なうことにより形成される陽電子放出断層写真法画像を取得し（１３２）、
融合された空間を形成するように前記計算機式断層写真法画像と前記陽電子放出断層写真法画像とを融合し（１３４）、
前記融合された空間において前記大腸に対応する関心領域（ＲＯＩ）を識別して（１３６）、
前記関心領域に部分的に従って関心のある前記融合された空間を通る視線経路（１５０）を形成する（１３８）ように構成されている、イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、イメージング・システムに関し、さらに具体的には、対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌による多数の死亡が大腸癌（colorectal cancer：ＣＲＣ）に起因する。５０歳代以上ではＣＲＣの有病率が増加する。ＣＲＣの十分な成長に至らない不完全有病率は年齢と共に増加する。しかしながら、ポリペクトミーすなわちポリープの切除の後には癌の発症は減少する。多くの癌は、既往の腺腫性ポリープから生ずると考えられている。これらのポリープの検出及び切除によってＣＲＣの発症を防ぐことができるので、検出及び切除はＣＲＣの有病率及びＣＲＣによる死亡率の減少に関連付けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
広く行なわれている大腸スクリーニング及び予防努力は幾つかの実地上の障害によって阻まれる。例えば、便潜血検査及びＳ状結腸鏡検査は、患者の５０％以上において不感受性であることが判明している。この不感受性は、病変からの出血がないか或いは散発的であるという理由で、また全ポリープの半数がＳ状結腸鏡の到達範囲外にあるという理由で生ずる。バリウム注腸検査の結果は、技術が適正であるかどうかに左右され、正確な結果を得るためには相当な経験が必要である。
【０００４】
大腸鏡検査を大腸スクリーニングの参照基準と見做す医師もあるが、大腸鏡検査は重篤な合併症を起こす可能性があり、また高額である。さらに、大腸鏡検査は患者にとって不都合かつ不快な処置である。例えば、患者は通常、大腸鏡検査の１日前又は２日前から固形物摂取を止めて水のような透明な液体以外は摂取しないように要求される。患者は大腸鏡検査の前日に緩下剤を服用するように要求されることがあり、また大腸鏡検査の当日にも緩下剤を服用するように要求されることもある。検査時は、大腸内部の目視検査を可能にするために患者の腸にカメラが挿入される。患者は鎮静剤を投与されるが、このために検査後に不快感及び悪心を覚えることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一観点では、対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法を記載する。この方法は、第一のモダリティを用いて対象を走査することにより第一の画像集合を取得する工程と、第二のモダリティを用いて対象を走査することにより第二の画像集合を取得する工程と、融合された空間を形成するように第一及び第二の画像集合を融合する工程と、融合された空間において対象の関心器官に対応する関心領域（ＲＯＩ）を識別する工程と、ＲＯＩに少なくとも部分的に従って融合された空間を通る視線経路を形成する工程とを含んでいる。
【０００６】
他の観点では、プログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体を記載する。このプログラムは、融合されたデータ集合を形成するように計算機式断層写真法（ＣＴ）データ、単一光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）データ及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）画像の２以上を融合し、融合されたデータ集合において対象の関心器官に対応するＲＯＩを識別し、融合されたデータ集合を見る視線となる融合されたデータを通る経路を形成することをコンピュータに命令するように構成されている。
【０００７】
さらに他の観点では、コンピュータを記載する。このコンピュータは、融合された空間を形成するようにＣＴ画像とＰＥＴ画像とを融合し、融合された空間において対象の関心器官に対応するＲＯＩを識別し、ＲＯＩに少なくとも部分的に従って融合された空間を通る視線経路を形成するようにプログラムされている。
【０００８】
さらに他の観点では、対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合するイメージング・システムを記載する。このイメージング・システムは、放射線源と、放射線検出器と、放射線源及び放射線検出器に動作に関して結合されているコントローラとを含んでいる。このコントローラは、ＣＴコロノグラフィを行なうことにより形成されるＣＴ画像を取得し、対象の大腸のＰＥＴ走査を行なうことにより形成されるＰＥＴ画像を取得し、融合された空間を形成するようにＣＴ画像とＰＥＴ画像とを融合し、融合された空間において大腸に対応するＲＯＩを識別して、ＲＯＩに部分的に従って関心のある融合された空間を通る視線経路を形成するように構成されている。
【０００９】
他の観点では、対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合するイメージング・システムを記載する。このイメージング・システムは、放射線源と、放射線検出器と、放射線源及び放射線検出器に動作に関して結合されているコントローラとを含んでいる。このコントローラは、第一のモダリティを用いて対象を走査することにより形成されるＣＴ画像を取得し、第二のモダリティを用いて対象を走査することにより形成されるＰＥＴ画像を取得し、融合された空間を形成するようにＣＴ画像とＰＥＴ画像とを融合し、融合された空間において対象の関心器官に対応するＲＯＩを識別し、ＲＯＩに少なくとも部分的に従って融合された空間を通る視線経路を形成するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム構成においては、Ｘ線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビームは、デカルト座標系のＸＹ平面であって一般に「イメージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは患者等の撮像対象を透過する。ビームは対象によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光される減弱した放射線ビームの強度は、対象によるＸ線ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置でのビーム強度の測定値である別個の電気信号を発生する。全ての検出器からの減弱測定値を別個に取得して透過プロファイル（断面）を形成する。
【００１１】
第三世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが撮像対象と交差する角度が定常的に変化するように撮像平面内で撮像対象の周りをガントリと共に回転する。一つのガントリ角度での検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。対象の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が一回転する間に様々なガントリ角度すなわちビュー角度において形成される一組のビューを含んでいる。
【００１２】
アキシャル・スキャン（軸方向走査）では、投影データを処理して、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。一組の投影データから画像を再構成する一方法に、当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれるものがある。この方法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」または「ハンスフィールド単位」と呼ばれる整数へ変換し、これらの整数を用いて陰極線管表示器上の対応するピクセルの輝度を制御する。陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）スキャナは、マップ又は対象減弱を生成し得るという点でＣＴの場合と同様の方法を取り入れている。この減弱測定を行なう一つの方法は、陽電子放出性の放射性核種を含んだ回転棒（ロッド）型線源の利用を含んでいる。ロッドは患者ボアの外部で且つＰＥＴ検出器リングの径の内部で回転する。ロッドにおいて生ずる消滅によって１個のフォトンが近い側の検出器へ送られる一方で、対になったもう１個のフォトンが、ＣＴのＸ線と同様の態様で関心対象を横断する。この方法から得られるデータはＣＴの方法から得られるデータと本質的に同じ情報を含んでいるが、得られるデータの統計学的品質が異なる。回転ロッドの場合には、統計学的品質は、最も一般的なＣＴ走査よりも何桁もの大きさで劣る。ＰＥＴの目的のためには、この態様で取得されたデータを用いて５１１ｋｅＶフォトンによって対象内に観察される減弱を補正しており、この補正はしばしば、ＰＥＴデータについて行なわれるもっとも重要な補正となっている。
【００１３】
全走査時間を短縮するために、「ヘリカル」・スキャン（螺旋走査）を行なうことができる。「ヘリカル」・スキャンを行なうためには、所定の数のスライスのデータを取得しながら患者を移動させる。かかるシステムは、一回のファン・ビーム・ヘリカル・スキャンから単一の螺旋を生成する。ファン・ビームによって悉く写像された螺旋から投影データが得られ、投影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。
【００１４】
ヘリカル・スキャンのための再構成アルゴリズムは典型的には、収集したデータにビュー角度及び検出器チャネル番号の関数として加重する螺旋加重アルゴリズムを用いる。明確に述べると、フィルタ補正逆投影法の前に、ガントリ角度及び検出器角度の両方の関数である螺旋加重ファクタに従ってデータに加重する。次いで、加重したデータを処理してＣＴ数を生成すると共に、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。
【００１５】
少なくとも幾つかのＣＴシステムは、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）も実行するように構成されており、ＰＥＴ−ＣＴシステムと呼ばれている。陽電子は、サイクロトロン又は他の装置を用いて生成される放射性核種によって放出される正に荷電した電子（反電子）である。診断撮像で最も多く用いられる放射性核種は、フッ素１８（１８Ｆ）、炭素１１（１１Ｃ）、窒素１３（１３Ｎ）及び酸素１５（１５Ｏ）である。放射性核種は、グルコース又は二酸化炭素のような物質に組み入れられることにより、「放射性医薬品」と呼ばれる放射性トレーサとして用いられる。放射性医薬品の一般的な用途の一つは医療撮像分野である。
【００１６】
放射性医薬品を撮像に用いるために、放射性医薬品は患者に注射されて、撮像したい器官又は血管等に蓄積する。特定の放射性医薬品は幾つかの器官内で濃縮されることが知られており、又は血管の場合には特定の放射性医薬品は血管壁によって吸収されないことが知られている。濃縮の過程はしばしば、グルコース代謝、脂肪酸代謝及びタンパク質合成等の過程に関わる。以下では、説明を簡単にするために、血管を含めた被撮像器官を一般的に「関心器官」と呼ぶこととし、本発明を仮説的な関心器官に関して説明する。
【００１７】
放射性医薬品が関心器官の内部で濃縮された後に、放射性核種は崩壊すると同時に陽電子を放出する。陽電子は極く短距離を進んだ後に電子と遭遇し、陽電子と電子とが遭遇すると陽電子は消滅して２個の光子すなわちγ線に変わる。この消滅事象は、医療撮像、特にＰＥＴを用いた医療撮像に関係する二つの特徴によって特徴付けられる。第一に、各々のγ線は消滅時に約５１１ｋｅＶのエネルギを有する。第二に、２本のγ線は略正反対の方向へ向かう。
【００１８】
ＰＥＴ撮像では、消滅の概略位置を三次元で識別することができれば、関心器官での放射性医薬品の濃度の三次元画像を再構成して観測することができる。消滅位置を検出するために、ＰＥＴカメラが用いられる。例示的なＰＥＴカメラは、複数の検出器とプロセッサとを含んでおり、プロセッサは特に同時検出サーキットリを含んでいる。
【００１９】
同時計数サーキットリは、撮像域を挟んで本質的に正反対の側に位置する検出器に対応する本質的に同時発生のパルス対を識別する。従って、同時発生のパルス対は、関連付けられる検出器の対の間を結ぶ直線上で消滅が生じたことを示す。数分間の取得時間にわたって百万回単位の消滅が記録され、各回の消滅が一意の検出器対に関連付けられる。取得時間の後に、記録された消滅データは、幾つかの異なる周知の画像再構成法のいずれかによって用いられて、関心器官の三次元画像を再構成することができる。
【００２０】
本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を関した要素又は工程という用語は、排除を明記していない限りかかる要素又は工程を複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている他の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。
【００２１】
また、本書で用いられる「画像を再構成する」という表現は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような本発明の実施形態を排除するものではない。従って、本書で用いられる「画像」という語は、可視画像及び可視画像を表わすデータの両方を広範に指す。但し、多くの実施形態は１以上の可視画像を形成する（か又は形成するように構成されている）。
【００２２】
図１及び図２には、マルチ・スライス型走査イメージング・システム、例えばＣＴイメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴイメージング・システムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有しており、Ｘ線源１４はＸ線ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線ビームを感知する。各々の検出器素子２０は、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って対象又は患者２２を透過する際のビームの減弱の推定を可能にする電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための一回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品が回転中心２４の周りを回転する。
【００２３】
図２は、検出器素子２０の検出器横列一列のみを示している。しかしながら、マルチスライス検出器アレイ１８は、一回の走査中に複数の準平行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子２０の複数の平行な検出器横列を含んでいる。
【００２４】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６はＸ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００２５】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００２６】
一実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブル・ディスク又はＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能な媒体５２からの命令及び／又はデータを読み取る装置５０、例えばフレキシブル・ディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブを含んでいる。他の実施形態では、コンピュータ３６はファームウェア（図示されていない）に記憶されている命令を実行する。コンピュータ３６は、本書に記載する作用を実行するようにプログラムされており、本書で用いられるコンピュータという用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指しており、これらの用語は本書では互換的に用いられている。
【００２７】
以上に述べた特定の実施形態は第三世代ＣＴシステムを参照しているが、対象の異常を分析する方法は、静止型検出器及び回転式Ｘ線源を有する第四世代ＣＴシステムにも、静止型検出器及びＸ線源を有する第五世代ＣＴシステムにも同等に適用可能である。
【００２８】
加えて、本書に記載する方法は医療環境において記載されているが、例えば、限定しないが、空港、他の運輸施設、官庁ビル及びオフィス・ビル等での手荷物走査システムのような産業環境又は運輸環境で典型的に用いられるシステム等のような非医療撮像システムにおいても本方法の利点が得られると考えられる。また、これらの利点は、人間ではなく実験動物を研究する寸法規模のマイクロＰＥＴ及びＣＴシステムでも得られる。
【００２９】
ＣＴイメージング・システム１０は、後述するＰＥＴイメージング・システムと組み合わせてＰＥＴ−ＣＴイメージング・システム（図示されていない）を形成することができることを特記しておく。一実施形態では、ＰＥＴ−ＣＴイメージング・システムはガントリ１２内に、複数のＰＥＴ検出器５４と、回転ロッド型線源（図示されていない）と、ＰＥＴサーキットリ５６とを含んでいる。かかるＰＥＴ−ＣＴシステムの一例は、米国ウィスコンシン州WaukeshaのGeneral Electric Medical Systems社によって市販されているDiscovery LS PET-CTシステムである。他の実施形態では、ＰＥＴ−ＣＴイメージング・システムは、別個のガントリに配置されている複数のＰＥＴ検出器５４とＰＥＴサーキットリ５６とを含んでいる。かかるＰＥＴ−ＣＴシステムの一例は、General Electric Medical Systems社によって市販されているDiscovery STシステムである。
【００３０】
図３は、対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法が具現化されるＰＥＴイメージング・システム６２の一実施形態の等角図である。ＰＥＴイメージング・システム６２はＰＥＴスキャナ６３を含んでいる。ＰＥＴスキャナ６３は、中央開口すなわちボア６８の周囲で検出器リング・アセンブリ６６を支持しているガントリ６４を含んでいる。検出器リング・アセンブリ６６は形状が円形であり、中心軸７０に沿って隔設されて円筒形の検出器リング・アセンブリを形成している多数の検出器リング（図示されていない）で構成されている。テーブル７２がガントリ６６の手前に配置されており、検出器リング・アセンブリの中心軸７０と整列している。テーブル制御器（図示されていない）が、操作者ワークステーション７６からシリアル通信リンク７８を介して受け取った命令に応答してテーブル・ベッド７４をボア６８内へ移動させる。ガントリ制御器８０がガントリ６４の内部に搭載されており、操作者ワークステーション７６から第二のシリアル通信リンク８２を介して受け取った命令に応答してガントリ６４を動作させる。
【００３１】
図４は、図３のＰＥＴイメージング・システムのブロック模式図を示す。検出器リング・アセンブリ６６の各々の検出器リングが検出器８４を含んでいる。各々の検出器８４はシンチレータ結晶（図示されていない）を含んでいる。各々のシンチレータ結晶は光電子増倍管（ＰＭＴ）（図示されていない）の前方に配置されている。ＰＭＴは、ＰＭＴの前方に配置されているシンチレータ結晶の一つにシンチレーション事象が起きると、線８６にアナログ信号を発生する。シンチレーション事象は、フォトンがシンチレータ結晶の一つによって受光されたときに生ずる。一実施形態では、フォトンは、１１Ｃ標識グルコース、１８Ｆ標識グルコース、１３Ｎ標識アンモニア及び１５Ｏ標識水等の化合物を対象に投与し、これらの化合物から陽電子が放出され、陽電子が対象の自由電子と衝突して、フォトンの同時発生対が発生することにより生成される。代替的には、フォトンは、ＰＥＴイメージング・システム６２のＦＯＶ内の回転ロッド型線源によって透過させられる。一組の取得回路８８がガントリ６４内に搭載されており、信号を受け取って事象座標（ｘ，ｙ）及び合計エネルギを示すディジタル信号を発生する。これらの信号はケーブル９０を介して、別個のキャビネットに格納されている事象位置決め回路９２に送信される。各々の取得回路８８はまた、シンチレーション事象が起こった正確な瞬間を示す事象検出パルス（ＥＤＰ）を発生する。
【００３２】
事象位置決め回路９２は、取得回路８８によって発生される信号を周期的にサンプリングするデータ取得プロセッサ９４の一部を形成している。プロセッサ９４は、ローカル・エリア・ネットワーク９８及びバックプレーン・バス１００での通信を制御する取得中央処理ユニット（ＣＰＵ）９６を有している。事象位置決め回路９２は、各々の有効事象に関する情報を集めて、事象が発生した時刻、及び事象を検出したシンチレーション結晶の位置を正確に示す一組のディジタル数に変換する。この事象データ・パケットは、やはりデータ取得プロセッサ９４の一部である同時発生検出器１０２に伝達される。同時発生検出器１０２は、事象位置決め器９２から事象データ・パケットを受け入れて、これらのパケットのうち任意の２個が同時発生であるか否かを判定する。対形成されることができない事象は破棄されるが、同時発生事象対は同時発生データ・パケットとして位置決めされて記録され、データ・パケットはシリアル・リンク１０４を介してソータ１０６へ伝達される。
【００３３】
同時発生検出器１０２によって識別された事象データ・パケットの各々の対は、４つの変数ｒ、ｖ、θ及びΦを用いて投影平面フォーマットとして記述される。変数ｒ及びΦは、中心軸７０に平行な平面１０８を指定し、ここでΦは参照平面に対するこの平面の角度方向を示し、ｒはこの平面に垂直に測定した場合の中心軸の平面からの距離を示す。変数ｖ及びθ（図示されていない）はさらに、平面１０８内の特定の線を指定し、ここでθは、平面内の参照線に対する平面内での線の角度方向を示し、ｖはこの直線に垂直に測定した場合の中心の線からの距離を示す。
【００３４】
ソータ１０６は画像再構成プロセッサ１１０の一部を形成している。ソータ１０６は、各々の投影射線に沿って発生している全事象を計数して、この情報を投影平面フォーマットで記憶する。画像再構成プロセッサ１１０はまた、バックプレーン・バス１１４を制御してバス１１４をローカル・エリア・ネットワーク９８に結合する画像ＣＰＵ１１２を含んでいる。また、アレイ・プロセッサ１１６がバックプレーン・バス１１４に接続されている。アレイ・プロセッサ１１６は、ソータ１０６によって記憶された事象情報を二次元サイノグラム・アレイ１１８に変換する。アレイ・プロセッサ１１６は、例えば化合物による陽電子放出によって得られる放出データ、又は回転ロッド型線源によるフォトンの透過によって得られる透過データのようなデータを投影平面フォーマットから二次元（２Ｄ）サイノグラム・フォーマットへ変換する。二次元サイノグラムの例としては、放出データから生成されるＰＥＴ放出サイノグラム、及び透過データから生成されるＰＥＴ透過サイノグラムがある。データを二次元サイノグラム・フォーマットに変換したら、画像を構成することができる。操作者ワークステーション７６は、コンピュータ３６、陰極線管（ＣＲＴ）表示器１２０、及びキーボード１２２を含んでいる。コンピュータ３６はローカル・エリア・ネットワーク９８に接続され、キーボード１２２を入力情報について走査する。キーボード１２２及び付設されている制御パネル・スイッチによって、操作者は、ＰＥＴイメージング・システム６２の較正、システム６２の構成設定、及びＰＥＴ走査のためのテーブル７２の配置を制御する。同様に、コンピュータ３６がＰＥＴ画像及びＣＴ画像を受け取ったら、操作者はＣＲＴ表示器１２０での画像表示を制御する。ＰＥＴ画像及びＣＴ画像を受け取ったら、コンピュータ３６は、患者２２のような対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法を実行する。
【００３５】
図５は、患者２２のような対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する本発明の一実施形態の流れ図である。本方法はコンピュータ３６によって実行される。本方法は記憶装置３８又はコンピュータ読み取り可能な媒体５２に記憶されている。本方法は、ＣＴ画像集合を取得すること（工程１３０）を含んでいる。ＣＴ画像は画像再構成器３４から取得される。ＣＴ画像は、ＣＴシステム１０を用いて患者２２を走査することにより形成される。本方法はさらに、ＰＥＴ画像集合を取得すること（工程１３２）を含んでいる。ＰＥＴ画像は画像ＣＰＵ１１２から取得される。ＰＥＴ画像は、ＰＥＴシステム６２を用いて患者２２を走査することにより形成される。代替的な一実施形態では、ＰＥＴ画像及びＣＴ画像は上述のＰＥＴ−ＣＴシステムを用いることにより取得される。
【００３６】
本方法はさらに、三次元（３Ｄ）融合画像を形成するようにＣＴ画像とＰＥＴ画像とを融合すること（工程１３４）を含んでいる。一実施形態では、融合画像は患者２２の大腸内腔の融合画像である。他の実施形態では、融合画像は患者２２の大腸内壁の融合画像である。さらに他の実施形態では、融合画像は患者２２の大腸外壁の画像である。
【００３７】
ＣＴ画像及びＰＥＴ画像は工程１３４において、統計学的方法又はカラー・ウオッシュ法によって融合することができる。カラー・ウオッシュ法では、一方の画像例えばＰＥＴ画像にカラー・スケールを割り当て、他方の画像例えばＣＴ画像に輝度スケールを割り当てる。例えば、ＰＥＴ画像は紫色から赤色にわたるカラー・スケールを割り当てられ、各々のＣＴ画像は高輝度から低輝度にわたる輝度スケールを有する。統計学的方法では、ＣＴ画像とＰＥＴ画像の各々から最上位値を選択し、可能な限り多くの直交する色を各々の画像に割り当てて表示器４２によって表示する。例えば、ＣＴ画像上で最上位ビットを有するピクセルに青色を割り当て、ＰＥＴ画像上で最上位値を有するピクセルに赤色を割り当てる。ＣＴ画像上で最上位ビットの次位のビットを有するピクセルには淡青色を割り当てる。ＰＥＴ画像上で最上位ビットの次位のビットを有するピクセルには淡赤色を割り当てる。ＣＴ画像及びＰＥＴ画像の残りのピクセルにはさらに淡い青色及びさらに淡い赤色をそれぞれ割り当てる。
【００３８】
本方法は続いて、融合画像上で関心領域（ＲＯＩ）を識別する工程（工程１３６）に移る。ＲＯＩは患者２２の関心器官に対応している。関心器官の例としては、患者２２の大腸及び患者の気管支がある。ＲＯＩは、ＲＯＩの外部の領域のボクセル密度からＲＯＩの密度を区別することにより識別される。一例として、ＲＯＩの密度とＲＯＩの外部の領域の密度との差は、空気又は二酸化炭素等の気体によって関心器官を膨脹させることにより生成される。密度は、ＲＯＩの容積配列及びＲＯＩの外部の領域の容積配列からトライリニア（三重線形）補間によって抽出される。例えば、ＲＯＩの内部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）に位置するボクセルの容積Ｖｘｙｚは次式で計算される。
【００３９】
Ｖｘｙｚ
＝Ｖ０００（１−ｘ）（１−ｙ）（１−ｚ）＋Ｖ１００ｘ（１−ｙ）（１−ｚ）
＋Ｖ０１０（１−ｘ）ｙ（１−ｚ）＋Ｖ００１（１−ｘ）（１−ｙ）ｚ
＋Ｖ１０１ｘ（１−ｙ）ｚ＋Ｖ０１１ｘ（１−ｘ）ｙｚ
＋Ｖ１１０ｘｙ（１−ｚ）＋Ｖ１１１ｘｙｚ                        式（１）
式中、Ｖ０００は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（０，０，０）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ１００は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（１，０，０）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ０１０は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（０，１，０）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ００１は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（０，０，１）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ１０１は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（１，０，１）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ０１１は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（０，１，１）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ１１０は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（１，１，０）に位置するボクセルの容積であり、Ｖ１１１は容積Ｖｘｙｚのボクセルを包囲する立方体の頂点（１，１，１）に位置するボクセルの容積であり、容積Ｖｘｙｚのボクセルの密度はボクセルの重量及びボクセルの容積から得られる。
【００４０】
本方法はさらに、ＲＯＩの一端からＲＯＩの他端までを見る経路を画定すること（工程１３８）を含んでいる。この経路は、グリーンの定理の面における特殊な例を適用してＲＯＩに沿った推定された経路に沿って重心を計算して、重心を連結することにより算出される。このグリーンの定理の特殊な例は次式によって与えられる。
【００４１】
∫∫∫ｖ（ｕ∇２ｖ−ｖ∇２ｕ）ｄＶ＝∫∫ｓＮ（ｕ∇ｖ−ｖ∇ｕ）ｄＳ      式（２）
式中、ＮはＲＯＩを包囲する空間Ｖの境界を成す表面Ｓへの法線であり、ｕ（ｘ，ｙ，ｚ）及びｖ（ｘ，ｙ，ｚ）は空間Ｖの内部のスカラ場であって連続な二階偏導関数を有する。一実施形態では、ＲＯＩの中心を通る軸線上の一点から、同じ軸線上に位置する他の一点までの経路が形成される。例えば、患者２２の肛門縁から患者２２の盲腸までの経路を形成することができる。他の例では、盲腸から肛門縁までの経路を形成してもよい。すると、医師等の利用者は、経路を辿って大腸の内部を見ることができ、医師は、大腸鏡検査を行なって得られる画像で、但し患者２２に大腸鏡検査のあらゆる不都合を蒙らせることなく、大腸の内部を見ることができる。
【００４２】
代替的な一実施形態では、本方法は、患者２２の関心器官が、ＲＯＩの密度とＲＯＩの外部の患者２２の領域の密度とに差が生じるように気体及び空気の少なくとも一方によって膨脹しているか否かを判定することを含んでいる。本方法は、関心器官が膨脹していると判定された場合には、工程１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８を実行することを含んでいる。選択随意で、本方法は、関心器官が膨脹していないと判定された場合に、工程１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８を実行しなくてよい。
【００４３】
本方法のさらに他の代替的な実施形態は、患者２２が計算機式断層写真法コロノグラフィについて準備されたか否かを判定することを含んでいる。計算機式断層写真法コロノグラフィについての準備の一例は、患者２２の大腸を二酸化炭素で膨脹させることを含んでいる。患者２２が準備されたと判定された場合には、本方法はさらに、計算機式断層写真法コロノグラフィが患者２２に対して行なわれたか否かを判定することを含んでいる。計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたと判定された場合には、本方法は続けてＰＥＴ走査が患者２２に対して行なわれたか否かを判定する。本方法はさらに、ＰＥＴ走査が行なわれたと判定すると、工程１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８を実行することを含んでいる。
【００４４】
本方法のさらに他の代替的な実施形態は、患者２２が計算機式断層写真法コロノグラフィ及び／又は大腸鏡検査について準備されていない状態にあるか否かを判定することを含んでいる。例えば、患者２２の大腸を清浄化する代わりに、ＰＥＴ検査は糞便と悪性ポリープとを区別することを助ける。本方法はさらに、患者２２が準備されていない状態にあると判定すると、計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたか否かを判定することを含んでいる。本方法は続けて、計算機式断層写真法コロノグラフィが行なわれたと判定すると、ＰＥＴ走査が行なわれたか否かを判定する。本方法はさらに、ＰＥＴ走査が行なわれたと判定すると、工程１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８を実行することを含んでいる。
【００４５】
本方法の他の実施形態は、患者２２に対してＣＴコロノグラフィを行なうときに、仰臥位ＣＴ取得及び伏臥位ＣＴ取得の少なくとも一方が行なわれていない状態にあるか否かを判定することを含んでいる。本方法は続けて、仰臥位ＣＴ取得及び伏臥位ＣＴ取得の少なくとも一方が行なわれていないと判定すると、ＰＥＴ走査が行なわれたか否かを判定する。本方法はさらに、ＰＥＴ走査が行なわれたと判定すると、工程６２、６４、６８及び７０を実行することを含んでいる。
【００４６】
図６は患者２２の大腸の画像を示しており、医学的検査時に患者２２から取得される解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法を説明する。図６の画像は、医師等のＰＥＴ−ＣＴシステムの利用者が大腸内腔のＲＯＩを見る視線となる経路１５０を黒い実線で示している。ＰＥＴ及びＣＴの融合されたデータが、大腸を含む融合された三次元（３Ｄ）空間を形成している。利用者は、大腸内腔の一端から大腸内腔の他端まで漸次前進する能力を表示によって与えられる。利用者は経路の任意の点で観察を開始することができ、経路１５０の任意の点で観察を終了することができる。代替的な実施形態では、経路１５０は大腸内腔の内部で軸方向中心に位置しておらず大腸の中心軸から変位している。また、大腸内腔のアキシャル二次元ＣＴ画像が大腸の大きな画像の右下の隅に示されている。一実施形態では、表示器４２は、大腸内腔の融合画像と、ある視点からの大腸内腔のアキシャル二次元ＣＴ画像とを同時に表示する。この同時表示は、利用者が大腸内腔の内部でポリープを診断することを支援する。代替的な一実施形態では、表示器４２は、大腸の外壁の融合画像を表示し、同時にある視点からの外壁のサジタル二次元ＣＴ画像を表示する。さらに他の実施形態では、表示器４２は、大腸の内壁の融合画像を表示し、同時にある視点からの内壁のコロナル二次元ＣＴ画像を表示する。
【００４７】
従って、本書に記載するシステム及び方法は、融合画像、及び／又は融合された空間を通して融合画像を見る経路を提供する。融合された空間及び融合画像を見る視線となる経路は、ＣＴ大腸鏡検査について準備するときに患者が蒙る不都合を患者２２に蒙らせずにＣＴ大腸鏡の観察の結果を与える。加えて、患者２２は、ＣＴ大腸鏡検査時にカメラが患者２２の大腸に挿入されるときに患者２２が感じる侵入感覚を覚えずに済む。本システム及び方法は、利用者が癌性の可能性のあるポリープを検出することを支援する。融合された空間はまた、利用者が従来のＣＴ大腸鏡では観察できない解剖学的構造及び代謝活動を分析することを可能にする。例えば、大腸壁及び大腸壁の直接の外部の領域を観察することができる。
【００４８】
代替的な一実施形態では、ＰＥＴシステム６２に代えて、単一光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）イメージング・システムを用いて対象のＳＰＥＣＴ画像を得ることができる。
【００４９】
本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲内にある改変を施して本発明を実施し得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法が具現化される計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すＣＴイメージング・システムのブロック模式図である。
【図３】対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法が具現化されるＰＥＴイメージング・システムの一実施形態の等角図である。
【図４】図３のＰＥＴイメージング・システムのブロック図である。
【図５】対象の解剖学的構造と代謝活動とを結合する方法の一実施形態の流れ図である。
【図６】図５の方法を説明するための患者の大腸の画像の図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ＣＴイメージング・システム
１２  ガントリ
１４  放射線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  患者
２４  回転中心
２６  制御機構
４２  陰極線管表示器
４８  ガントリ開口
５０  媒体読み取り装置
５２  媒体
５４  ＰＥＴ検出器
６２  ＰＥＴイメージング・システム
６３  ＰＥＴスキャナ
６４  ガントリ
６６  検出器リング・アセンブリ
６８  ボア
７０  中心軸
７２  テーブル
７４  テーブル・ベッド
７６  操作者ワークステーション
７８、８２  シリアル通信リンク
８０  ガントリ制御器
８４  検出器
８６  線
８８  取得回路
９０  ケーブル
９４  データ取得プロセッサ
９８  ローカル・エリア・ネットワーク
１００  バックプレーン・バス
１０４  シリアル・リンク
１０８  平面
１１０  画像再構成プロセッサ
１１４  バックプレーン・バス
１２２  キーボード
１５０  視線経路
【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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