(57)【要約】  呼吸性体動推定方法３０は、再構成画像５０を生成するために放射撮像データ２２を再構成するステップを有する。放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ又はガンマカメラによって取得された投影を含む。再構成画像内で、１つ又は複数の評価ボリューム６６が画定される。放射撮像データは、ＬＯＲ又は投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングされる。変位対時間の曲線７０は、時間間隔ビンごとに、その時間間隔ビンにビニングされ、且つ体動評価ボリュームと交差するＬＯＲ又は投影の統計的変位測定基準を計算することによって生成される。体動評価ボリュームは、再構成画像内で識別された体動評価画像の特徴６０に重なるよう選択される。
2020511665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子プロセッサと、
前記電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な、呼吸性体動推定方法を実行するための命令を格納する非一時的記憶媒体と
を備える放射撮像データ処理装置であって、前記呼吸性体動推定方法は、
放射撮像データを再構成して再構成画像を生成することであって、前記放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ（同時計数線）又はガンマカメラによって取得された投影を含む、生成することと、
前記再構成画像を使用して、一群のボクセルにわたる体動評価ボリュームを決定することと、
前記放射撮像データを、前記ＬＯＲ又は前記投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングすることと、
前記時間間隔ビンごとに、前記時間間隔ビンにビニングされ、且つ前記体動評価ボリュームと交差する前記ＬＯＲ又は前記投影の統計的変位測定基準を計算することを含む演算によって、変位対時間の曲線を生成することと
を有する、放射撮像データ処理装置。
【請求項２】
前記変位対時間の曲線を生成することは、如何なる画像再構成動作を実行することも含まない、請求項１に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項３】
前記統計的変位測定基準は、前記時間間隔ビンにビニングされ、且つ前記体動評価ボリュームと交差する前記ＬＯＲ又は前記投影の合計カウントである、請求項１又は２に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項４】
前記統計的変位測定基準は、前記時間間隔ビンにビニングされ、且つ前記体動評価ボリュームと交差する前記ＬＯＲ又は前記投影の重心である、請求項１又は２に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項５】
前記放射撮像データは、ＴＯＦ−ＰＥＴ撮像装置によって取得された飛行時間（ＴＯＦ）の局所化を伴うＬＯＲを有し、前記統計的変位測定基準を計算することは、前記ＬＯＲの前記ＴＯＦの局所化から決定される、前記ＬＯＲが前記体動評価ボリューム内で発生した確率により、前記体動評価ボリュームと交差する各ＬＯＲを重みづけすることを有する、請求項３又は４に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項６】
前記再構成画像を使用して前記体動評価ボリュームを決定することは、
前記再構成画像内で、体動評価画像の特徴を識別することと、
前記体動評価画像の特徴を包含する、又は前記体動評価画像の特徴と重なる、前記体動評価ボリュームを選択することと
を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項７】
前記体動評価ボリュームのどの境界も、前記体動評価画像の特徴の任意の境界と一致するようには選択されない、請求項６に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項８】
前記体動評価画像の特徴は肺であり、前記体動評価ボリュームは、前記肺と胸部横隔膜との境界と交差する、又は境界を少なくとも部分的に包含するよう選択される、請求項６又は７に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項９】
前記体動評価ボリュームは、前記肺と前記胸部横隔膜との前記境界を拡大することによって選択される、請求項８に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１０】
前記体動評価画像の特徴を識別することは、
前記再構成画像内で、複数の候補となる画像の特徴を識別することと、
前記候補となる画像の特徴ごとに統計的尺度を計算することと、
前記候補となる画像の特徴について計算された前記統計的尺度に基づいて、複数の前記候補となる画像の特徴から前記体動評価画像の特徴を選択することと
を有する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１１】
前記候補となる画像の特徴ごとの前記統計的尺度は、前記再構成画像内の前記候補となる画像の特徴の平均画像強度、及び前記候補となる画像の特徴の最大の画像強度勾配のうちの少なくとも一方を含む、請求項１０に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１２】
前記再構成画像を生成するための前記放射撮像データを再構成することは、減衰を補正するための減衰マップを使用しない、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１３】
前記非一時的記憶媒体は、前記電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な、ゲーティングされた画像を再構成するプロセスを実行するための命令をさらに格納し、前記プロセスは、
前記呼吸性体動推定方法によって生成された前記変位対時間の曲線、及び前記ＬＯＲ又は前記投影の前記タイムスタンプを使用して、呼吸ゲーティング間隔に対応する前記放射撮像データのサブセットを選択することと、
前記呼吸ゲーティング間隔に対応する再構成画像を生成するために、前記呼吸ゲーティング間隔に対応する前記放射撮像データの前記サブセットを再構成することと
を有する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１４】
前記呼吸ゲーティング間隔に対応する前記再構成画像を生成するために、前記呼吸ゲーティング間隔に対応する前記放射撮像データの前記サブセットを再構成することは、減衰マップを使用して減衰補正を実行することを有する、請求項１３に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１５】
放射撮像データを取得する陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置又はガンマカメラと、
請求項１３又は１４に記載の放射撮像データ処理装置と、
前記放射撮像データ処理装置と動作可能に接続された、呼吸ゲーティング間隔に対応する再構成画像を表示するためのディスプレイと
を備える、放射撮像装置。
【請求項１６】
前記体動評価ボリュームは、２つ以上の構成するボリュームを含み、前記変位対時間の曲線は、時間間隔ビンごとに、前記構成するボリュームごとの統計的変位測定基準を計算することと、前記構成するボリュームに対する前記統計的変位測定基準を合成することとを含む演算によって生成される、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の放射撮像データ処理装置。
【請求項１７】
電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な、処理動作により呼吸性体動推定方法を実行するための命令を格納する非一時的記憶媒体であって、前記処理動作は、
放射撮像データを再構成して再構成画像を生成することであって、前記放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ（同時計数線）又はガンマカメラによって取得された投影を含む、生成することと、
前記再構成画像内で、複数の候補となる画像の特徴を識別することと、
前記候補となる画像の特徴ごとに統計的尺度を計算することと、
前記候補となる画像の特徴について計算された前記統計的尺度に基づいて、前記複数の候補となる画像の特徴から体動評価画像の特徴を選択することと、
前記放射撮像データから前記体動評価画像の特徴の動きを表す変位対時間の曲線を生成することと
を有する、非一時的記憶媒体。
【請求項１８】
前記変位対時間の曲線を生成することは、
前記放射撮像データを、前記ＬＯＲ又は前記投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングすることと、
前記時間間隔ビンごとに前記体動評価画像の特徴の変位測定基準を計算することと
を有する、請求項１７に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１９】
前記変位対時間の曲線を生成することは、
前記体動評価画像の特徴に重なる、又は前記体動評価画像の特徴を包含する、体動評価ボリュームを選択することであって、前記体動評価ボリュームは前記再構成画像の一群のボクセルにわたること
をさらに有し、
前記時間間隔ビンごとの前記体動評価画像の特徴の前記変位測定基準は、前記時間間隔ビンにビニングされ、且つ前記体動評価ボリュームと交差する前記ＬＯＲ又は前記投影の統計的変位測定基準として計算される、請求項１８に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項２０】
前記候補となる画像の特徴は、心臓、肝臓、肺、及び病変を含む、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項２１】
前記候補となる画像の特徴ごとの前記統計的尺度は、前記再構成画像内の前記候補となる画像の特徴の平均画像強度、及び前記候補となる画像の特徴の最大の画像強度勾配のうちの少なくとも一方を含む、請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項２２】
放射撮像データを再構成して再構成画像を生成するステップであって、前記放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ（同時計数線）又はガンマカメラによって取得された投影を含む、生成するステップと、
前記再構成画像内で、体動評価画像の特徴を識別するステップと、
前記放射撮像データを、前記ＬＯＲ又は前記投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングするステップと、
前記時間間隔ビンごとに前記体動評価画像の特徴の変位測定基準を計算することにより、前記体動評価画像の特徴の動きを表す変位対時間の曲線を生成するステップと
を有する、放射撮像データ処理方法。
【請求項２３】
前記体動評価画像の特徴の前記変位測定基準は、如何なる画像再構成動作も実行することなく、前記時間間隔ビンごとの統計的変位測定基準として計算される、請求項２２に記載の放射撮像データ処理方法。
【請求項２４】
前記体動評価画像の特徴に重なる、又は前記体動評価画像の特徴を包含する、体動評価ボリュームを選択するステップであって、前記体動評価ボリュームは前記再構成画像の一群のボクセルにわたる、選択するステップ
をさらに有し、
前記体動評価画像の特徴の前記変位測定基準は、前記時間間隔ビンごとに、前記時間間隔ビンにビニングされ、且つ前記体動評価ボリュームと交差する前記ＬＯＲ又は前記投影の前記統計的変位測定基準として計算される、請求項２２又は２３に記載の放射撮像データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、概して、医療撮像技術、放射撮像技術、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像技術、単一光子放射コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）撮像技術、患者監視技術、及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）又は単一光子放射コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）などの放射撮像では、患者又は他の撮像対象者に、標的器官又は組織に優先的に蓄積する、且つ／又は糖吸収などの身体機能を追跡するよう設計された放射性医薬品が投与される。放射性医薬品には、放射性同位体、例えばＰＥＴの陽電子放射同位体が含まれる。撮像対象者を撮像装置（例えば、ＰＥＴ撮像用ＰＥＴスキャナ又はＳＰＥＣＴ撮像用ガンマカメラ）内に載せ、放射撮像データを収集して再構成する。通常は、分析又は反復再構成アルゴリズムを使用して再構成画像を生成する。精度を向上させるために、例えば対象者の透過Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像から計算された撮像対象者体の減衰マップが提供され、減衰マップを使用して、撮像対象者の体内で検出された放射線（例えばＰＥＴの場合は５１１ｋｅＶガンマ線）の減衰によって、再構成画像の劣化を補正する。
【０００３】
画像劣化のさらなる原因は、対象者の体動である。対象者による抑制を使用して、意志による体動を抑えることができる。しかし、意図的でない体動、特に呼吸、及び程度はより小さいが心周期による体動は避けることができない。撮像対象者への放射線被曝を制限するために、放射性医薬品の服用量は少量に保たれ、従って、受容可能な信号対雑音比（ＳＮＲ）にとって十分なデータを収集するために、通常、数分から数十分程度に延長された放射撮像データ取得時間が使われる。従って、取得時間は多数の呼吸周期及び心周期にわたる。
【０００４】
呼吸ゲーティングは、呼吸性体動が放射撮像の品質に与える影響を制限するための知られた手法である。この手法では、放射撮像データ取得中に、呼吸監視ベルト又は他の呼吸監視装置が撮像対象者に取り付けられる。放射データはゲーティングの仕組みに従ってビニング（分類）され、多くの場合、（ゲーティングの仕組みによって示される）望ましいゲーティング間隔の放射データのみが再構成され、再構成画像が生成される。通常は、１回の呼吸での呼気の完了から次の呼吸での吸気の開始までのこの期間は静止状態であり、通常は呼吸周期の大幅な部分、例えば場合によっては約６０％を占めて継続するので、再構成のために呼気終期の段階が選択される。心臓のゲーティングは、同様のやり方で、例えば、心電計（ＥＣＧ）を心周期モニタとして使用して、実行する。ただし、心臓のゲーティング研究では、各ゲーティング段階での放射データが再構成され、ゲーティングされた心臓画像が形成される。複数のゲーティングされた心臓画像は、その後シネモードで表示され、拍動する心臓の動きを示す。
【発明の概要】
【０００５】
以下で、新しく改善された装置及び方法を開示する。
【０００６】
開示する一態様では、放射撮像データ処理装置は、電子プロセッサと、呼吸性体動推定方法を実行するために電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な命令を格納する非一時的記憶媒体とを備える。その方法は、放射撮像データを再構成して再構成画像を生成することであって、放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ（ｌｉｎｅｓ  ｏｆ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）（同時計数線）又はガンマカメラによって取得された投影を含むことと、再構成画像を使用して、一群のボクセルにわたる体動評価ボリュームを決定することと、取得された放射リストモードのデータを、ＬＯＲ又は投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングすることと、時間間隔ビンごとに、時間間隔ビンにビニングされ、且つ体動評価ボリュームと交差する（つまり、その中を通過する）ＬＯＲ又は投影の（統計的な）変位測定基準を計算することを含む演算によって、変位対時間の曲線を生成することと、を有する。再構成画像を使用して体動評価ボリュームを決定することは、再構成画像内の体動評価画像の特徴を識別することと、体動評価画像の特徴に重なる、又は含む体動評価ボリュームを選択することとを有する。
【０００７】
別の開示する態様では、非一時的記憶媒体は、電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な、処理動作により呼吸性体動推定方法を実行するための命令を格納し、処理動作は、放射撮像データを再構成し、再構成画像を生成することであって、放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ又はガンマカメラによって取得された投影を含む、生成することと、再構成画像内の、複数の候補となる画像の特徴を識別することと、候補となる画像の特徴ごとに統計的尺度を計算することと、候補となる画像の特徴について計算された統計的尺度に基づいて、複数の候補となる画像の特徴から体動評価画像の特徴を選択することと、取得された放射リストモードのデータから、体動評価画像の特徴の動きを表す変位対時間の曲線を生成することと、を有する。
【０００８】
別の開示する態様では、変位対時間の曲線は、振幅ベースの呼吸ゲートの範囲、数、及び大きさを定義するために使用され得る呼吸性体動信号を提供する。振幅ベースの呼吸ゲーティング方式は、様々な呼吸段階で呼吸ゲーティングされた再構成画像を取得するために使用される。
【０００９】
別の開示する態様では、放射撮像データ処理方法を開示する。振幅ベースの呼吸ゲーティング方式は、各呼吸ゲート又は呼吸段階内の体動によるぼけの量に直接関係する。これらは、呼吸性体動の補償方法において、より正確な体動補償及び効果的な体動によるぼけの低減を可能にする。
【００１０】
別の開示する態様では、振幅ベースの呼吸ゲーティングが呼吸性体動補償方式に適用され、再構成画像内の呼吸性体動によるぼけを低減する。取得された放射リストモードのデータは、振幅ベースの等しいカウントのビンの呼吸ゲートにビニングされる。これらは、各呼吸ゲート内のＬＯＲ又は投影から再構成され、一連の振幅ベースの呼吸ゲーティングされた画像を形成する。体動評価画像の特徴の動きを表す、隣接する呼吸ゲーティングされた画像間の、一連の動きベクトル画像が計算される。次いで、動きベクトル画像を使用して、呼吸ゲーティングされた画像を、呼吸性体動によるぼけの影響がない、単一の基準段階での呼吸性体動のない画像に変換する。
【００１１】
別の開示する態様では、放射撮像データ処理方法を開示する。放射撮像データが再構成され、再構成画像が生成される。放射撮像データは、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像装置によって取得されたＬＯＲ又はガンマカメラによって取得された投影を含む。再構成画像内で、体動評価画像の特徴が識別される。放射撮像データは、ＬＯＲ又は投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングされる。体動評価画像の特徴の動きを表す変位対時間の曲線は、時間間隔ビンごとに体動評価画像の特徴の変位測定基準を計算することにより生成される。
【００１２】
１つの利点は、呼吸モニタを使用することなく、呼吸モニタを利用しない他のゲーティング手法と比較して改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する、呼吸ゲーティングされた放射撮像を提供することにある。
【００１３】
別の利点は、呼吸モニタを使用することなく、呼吸ゲーティングされた放射撮像を提供することにあり、これは、対象者の器官及び／又は組織内に様々に分散する様々な種類の放射性医薬品に適合可能である。
【００１４】
別の利点は、呼吸モニタを使用することなく、呼吸ゲーティングされた放射撮像を提供することにあり、これは、画像の視野内に完全には収まらない器官又は他の画像の特徴の動きを利用できることである。
【００１５】
別の利点は、呼吸モニタを使用することなく、呼吸ゲーティングされた放射撮像を提供することにあり、これは、ゲーティング信号の生成において必要となる画像再構成の範囲の縮小により演算効率がよいことである。
【００１６】
別の利点は、呼吸モニタを使用することなく、呼吸ゲーティングされた放射撮像を提供することにあり、これは、取得されたリストモードのデータを直接使用することより、演算効率がよいことである。
【００１７】
別の利点は、呼吸性体動の振幅を画像のぼけの量に関連づける、振幅ベースの呼吸ゲーティング方法にある。その結果、振幅ベースの呼吸性体動補正は、心拍から心拍までの息づかいの期間と振幅との両方の点で呼吸性体動が不規則であるため、広く使用されている時間ベース又は段階ベースの呼吸性体動補正方法よりも効果的である。
【００１８】
提示される実施形態は、前述の利点の幾つかを提供し、且つ／又は本開示を読んで理解すると当業者に明らかになるであろう他の利点を提供する。
【００１９】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに様々なステップ及びステップの配置の形態を取る。図面は、好ましい実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】呼吸ゲーティング部を備える、放射撮像システムを概略的に例示する図である。
【図２】図１の放射撮像システムの呼吸性体動推定を実行する、例示的な処理の概略的な流れ図である。
【図３】図１の放射撮像システムの呼吸性体動推定を実行する、例示的な処理の概略的な流れ図である。
【図４】肺／胸部横隔膜の境界に重なる、好適な体動評価ボリュームを概略的に例示する図である。
【図５】連続する時間間隔ビンに対する、図４の体動評価ボリューム内の放射撮像データの合計カウントを計算することによる、１次元（１Ｄ）の変位対時間の曲線の生成を概略的に例示する図である。
【図６】肺／胸部横隔膜の境界に重なる、又はそれを包含する、別の好適な体動評価ボリュームを概略的に例示する図である。
【図７】図１の放射撮像システムの呼吸ゲーティングされる画像の再構成を実行する、例示的な処理の概略的な流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書で開示する呼吸性（例えば、息づかい）の体動の推定技法は、器官、解剖学的境界、又は体動評価画像の特徴として役立つ他の画像の特徴の動きを定量化することにより動作する。呼吸性体動は、取得された放射撮像データの体動評価画像の特徴の動きを評価することにより定量化される。体動評価の特徴を識別するために、取得した放射撮像データは、再構成画像を生成するために再構成される。その際、再構成画像は、放射撮像データの取得中の撮像対象者の呼吸性体動のために、ある程度のぼけを含むが、画像評価の特徴を識別するのに使用されるには十分である。再構成画像は体動評価画像の特徴を識別するためにだけ使用されるので、場合によっては減衰マップを使用した減衰補正を実行することなく行われる。これによって、再構成プロセスが高速化され、カウントが増加し、特徴がより検出可能になる。再構成では、臨床画像を再構成するのに使用されるよりも大きなボクセルサイズを使用した再構成、及び／又は分析的又は非反復的画像再構成アルゴリズム、例えばフィルタ処理される逆投影の使用などの、他の演算効率向上手法を使用することができる。
【００２２】
本明細書において、呼吸性体動を推定するための最適な器官、解剖学的境界、又は関心のある他の画像の特徴は、撮像対象者に投与される放射性医薬品の服用量及び種類、放射性医薬品の投与から放射撮像データ取得までの遅延期間、体重、胴回り、個人の解剖学的特性及び／又は代謝など、撮像対象者固有の要因、選択された撮像視野（ＦＯＶ）など、多数の要因に応じて異なると認識される。この点に鑑みて、本明細書に開示されるいくつかの例示的な呼吸性体動推定技法では、（呼吸性体動によりぼやけた）再構成画像内で、複数の候補となる画像の特徴、例えば例示的な一例では心臓、肝臓、及び肺が、識別される。この特徴は、病変などの異常である可能性もある。再構成画像内の候補となる画像の特徴の平均画像強度及び／又は候補となる画像の特徴の最大の画像強度勾配など、候補となる画像の特徴ごとに統計的尺度が計算される。次いで、体動評価画像の特徴は、候補となる画像の特徴について計算された統計的尺度に基づいて、複数の候補となる画像の特徴から選択される。例えば、この選択は、平均画像強度が、呼吸性体動の推定をより正確にする候補の画像の特徴のために取得された実質的なデータを意味するので、最高の平均画像強度を有する候補の画像の特徴を選択する。
【００２３】
さらに例示的な実施形態の例では、再構成画像内の選択された３次元（３Ｄ）関心ボリューム（ＶＯＩ）内の候補となる画像の特徴の重心及びその位置、及び／又は候補となる画像の特徴が関心ボリュームを出入りする際の関心ボリューム内のカウントなどの統計的尺度が、候補となる画像の特徴ごとに計算される。次いで、体動評価画像の特徴は、候補となる画像の特徴について計算された統計的尺度に基づいて、複数の候補となる画像の特徴から選択される。例えば、候補となる画像の特徴は、呼吸性体動中の心臓全体を包含する関心ボリューム内の心臓の重心の位置である。次いでこの情報を使用して、呼吸性体動信号が抽出されることになる。別の例では、候補となる画像の特徴は、肝臓の上部が呼吸性体動中に関心ボリュームを出入りするような、肝臓の上部をカバーする一定の関心ボリュームのカウントの合計である。
【００２４】
ある実施形態では、体動評価画像の特徴を選択した後、放射撮像データは、ＬＯＲ（ＰＥＴ撮像の場合）又は投影（ＳＰＥＣＴ撮像の場合）のタイムスタンプに基づいて、連続する時間間隔ビンにビニングされる。例えば、ある実施形態では、体動評価画像の特徴及び呼吸性体動信号の選択後、放射撮像データは、取得したデータの全体又は選択した部分の、息づかいの動きの振幅の全体的な範囲をカバーする、（各ビン内で等しいカウントを有する）いくつかの振幅ベースのビンにビニングされる。次いで、振幅ベースの呼吸ゲートは、抽出された呼吸性体動信号と組み合わせて使用され、ＬＯＲ（ＰＥＴ撮像の場合）又は投影（ＳＰＥＣＴ撮像の場合）のタイムスタンプに基づいて、一連の振幅ベースの呼吸ゲーティングされた画像に画像再構成するために、それらのタイムスタンプに基づいて、連続する時間間隔ビンをグループ化する。
【００２５】
この手法の利点は、変位対時間の曲線又は呼吸信号の曲線を、時間のかかる画像再構成なしに、短い時間間隔で取得された放射リストモードのデータから直接抽出できることである。この手法は、演算効率が高く、抽出データの統計的ノイズ変動は、再構成画像から抽出されたものよりも小さくなる。その結果、この手法を使用して抽出された変位対時間の曲線は、より高精度且つ正確であろう。例外的に、患者データセットのカウントがより少ない場合、ビンにより大きな時間間隔を使用することでノイズを低減することができるが、時間精度は低下する。また、実際上の制限もあり、時間間隔ビンを１回の呼吸のうちの妥当な割合より大きくすることはできない。
【００２６】
この手法では、再構成画像を使用して、候補となる画像の特徴を包含するボクセルの３Ｄグループにわたる、体動評価ボリュームが決定される。体動評価ボリュームは、好ましくは、大部分が動く特徴を含むよう選択され、最大の信号対雑音比を得るために、動かない特徴又は背景からの最小の寄与が加わる。ユーザの介入を最小限に抑えた効率的で半自動のやり方で、最適な体動評価ボリュームを決定することは、この手法の重要な特色であり、これについては以下で説明する。ある実施形態では、自動化されたプロセスを使用して体動評価ボリュームが選択される。
【００２７】
ある実施形態では、体動評価ボリュームは、体動評価画像の特徴に正確に位置合せするようには選択されない。実際、ある実施形態では、体動評価ボリュームのどの境界も、体動評価画像の特徴の任意の境界と一致するようには選択されない。この手法では、時間間隔ビンごとに、その時間間隔ビンにビニングされ、且つ体動評価ボリュームと交差するＬＯＲ又は投影の変位測定基準を計算することを含む演算によって、変位対時間の曲線が生成される。時間間隔ビンごとの変位測定基準は、各時間間隔ビン内の体動評価画像の特徴の実際の変位を決定するための代用として役立つ、統計的測定基準である。
【００２８】
ある実施形態では、体動評価ボリュームは、体動評価画像の特徴に正確に位置合せするようには選択されない。実際、ある実施形態では、体動評価ボリュームは、呼吸性体動の周期全体にわたる体動評価画像の特徴を包含するよう選択される。この手法では、体動評価ボリュームは、取得された放射撮像データからのすべてのＬＯＲ又は投影を使用する再構成画像から決定される。時間間隔ビンごとに、その時間間隔ビンにビニングされ、且つ体動評価ボリュームと交差するＬＯＲ又は投影の変位測定基準を計算することを含む演算によって、変位対時間の曲線が生成される。時間間隔ビンごとの変位測定基準は、各時間間隔ビン内の体動評価画像の特徴の実際の変位を決定するための代用として役立つ、統計的測定基準である。
【００２９】
ある例示的な実施形態では、体動評価ボリュームは、データ取得期間内の呼吸性体動周期中に全部の体動評価画像の特徴を含むように選択される。他の実施形態では、体動評価ボリュームは、体動評価画像の特徴に部分的に重なるように選択され、その結果、体動評価画像の特徴（又はその一部）は、撮像対象者が息をするときに体動評価ボリュームに出入りする。放射性医薬品が体動評価画像の特徴に優先的に蓄積している場合で、前者の実施形態では、体動評価ボリューム内の合計カウントの重心位置を追跡する統計的測定基準は、呼吸を追跡する変位測定基準対時間の曲線を提供する。後者の実施形態では、体動評価ボリューム内の合計カウントは、体動評価画像の特徴の一部が体動評価ボリューム内に移動するときに増加し、体動評価画像の特徴が体動評価ボリュームの外へ移動すると減少することになり、従って呼吸周期と共に周期的に移動する変位測定基準対時間の曲線を提供する。
【００３０】
他の開示する実施形態は、体動評価画像の特徴全体を包含するか、又は体動評価画像の特徴に部分的に重なる、体動評価ボリュームを効率的なやり方で識別及び決定する方法を含む。ここでは、再構成画像から体動評価画像の特徴を識別するために、最大の強度勾配を、ある最小閾値を満たす平均強度と組み合わせて活用する。好適な基準は、画像の動かない部分からのカウントの寄与を最小化することにより、可能な限り最高の信号対背景比のための最小の背景を持つ最大の体動信号の抽出を可能にする体動評価ボリュームを決定することである。
【００３１】
図１を参照すると、例示的な放射撮像システムは、結合された陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）／透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像装置８を備え、患者が共通の患者テーブル１４上に載せられ、ＣＴ撮像用のＣＴガントリ１２又はＰＥＴ撮像用のＰＥＴガントリ１０のいずれかの中に載せ込まれるように、同軸ボアと共に取り付けられたＰＥＴ撮像ガントリ又はスキャナ１０とＣＴガントリ又はスキャナ１２との両方を備える。ＰＥＴ撮像ガントリ又はスキャナ１０は、５１１ｋｅＶのガンマ線を検出する放射線検出器を備え、ＬＯＲは、単一の陽電子−電子消滅事象に起因すると推定される２つのほぼ同時のガンマ線検出により定義される。ある実施形態では、ＰＥＴガントリの放射線検出器は、単一の陽電子−電子消滅事象により放射される２つの５１１ｋｅＶガンマ線の検出間の時間差を検出することができる高速検出器である。この測定された時間差により、ＬＯＲに沿った陽電子−電子消滅事象のさらなる飛行時間（ＴＯＦ）の局所化（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）が可能になる。各ＬＯＲには、取得時間のタイムスタンプが付けられる（通常、有限のＴＯＦの差はピコ秒の単位であり、ＬＯＲのタイムスタンプの目的では無視することができる）。ＣＴガントリ１２は、設けられる場合、例えば、ＣＴ画像１６のハウンズフィールドナンバを、５１１ｋｅＶ（陽電子−電子消滅事象の間に放射されるガンマ線のエネルギー）での対応する吸収値に適切に変換することにより減衰マップ１８を生成するために使用される、透過ＣＴ画像１６を取得する。非限定的な例示的な例として、例示的なＰＥＴ／ＣＴ撮像装置の撮像スキャナ８は、オランダのアイントホーフェンのＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｎ．Ｖ．から入手可能なＶｅｒｅｏｓ（商標）デジタルＰＥＴ／ＣＴスキャナのＰＥＴガントリである。
【００３２】
例示的な放射撮像装置は、タイムスタンプ付きＬＯＲの形で放射撮像データを取得するＰＥＴ撮像装置１０である。他の実施形態では、放射撮像装置は、単一光子放射コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）の投影データの形で放射撮像データを取得するガンマカメラである。ＳＰＥＣＴ撮像では、各投影は単一の放射線光子検出事象で定義され、この場合もタイムスタンプが付けられる。当技術分野で知られているように、ＳＰＥＣＴ撮像の投影は、最も一般的には、回転ガントリ上に取り付けられた２台の大きな視野のガンマカメラ又は２Ｄ平面放射線検出器の一方によって取得される。２Ｄ投影画像は、鉛又は鉛化合物などの放射線吸収性の高い原子量（高いＺ）材料で作られた隔壁によって区切られた、多くの細長い穴で構成され、放射線検出器のヘッド上に取り付けられた、コリメータを使用することによって形成される。コリメータは、検出面に垂直な直線又は狭い角度の円錐内を移動する放射線光子が、放射線検出器に到達することを可能にし、２Ｄ投影画像を形成するよう設計されている。患者の周りでガンマカメラを回転させることにより、様々な視点から複数の２Ｄ投影が取得され、最終的な３Ｄ又はマルチスライスＳＰＥＣＴ画像の画像再構成に使用される。ＰＥＴ撮像と同様に、任意選択であるＣＴガントリ１２は、ＳＰＥＣＴ再構成中に減衰補正を実行するための減衰マップ１８に変換される、ＣＴ画像１６を生成することができる。
【００３３】
図１に概略的に示すように、電子プロセッサ２０は、ＰＥＴ撮像ガントリ又はスキャナ１０によって取得された放射撮像データ２２（例示的なＰＥＴ撮像の実施形態ではＬＯＲを含む、又は代替のＳＰＥＣＴ撮像の実施形態ではガンマカメラによって取得された投影を含む）を処理し、呼吸性体動の推定を行い、再構成画像を生成する。電子プロセッサ２０は、例えば、命令を格納する１つ又は複数の非一時的記憶媒体（例えば、１つ又は複数のハードドライブ、光ディスク、ソリッドステートドライブ、又は他の電子デジタル記憶装置、それらの様々な組合せなど）から読み取られた命令を実行する、コンピュータ２４（例えば、デスクトップコンピュータ、ネットワークベースのサーバコンピュータ、専用撮像装置制御コンピュータ、それらの様々な組合せなど）として具現化される。コンピュータ２４は通常、再構成画像を表示するための少なくとも１つのディスプレイ２６（例えば、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイなど）を備え、又は動作可能にアクセスし、また任意選択で、例示のキーボード２８、例示のトラックパッド２９（或いはマウス、トラックボール、ディスプレイ２６のタッチ感応型オーバレイ、又は他のポインティング装置）などの、１つ又は複数のユーザ入力装置も備える。
【００３４】
放射撮像データ２２は、許容可能な信号対雑音比（ＳＮＲ）を実現するのに十分な放射撮像データを供給するために、比較的長時間にわたって、すなわち撮像対象者によって行われる多数回の呼吸を含む時間間隔にわたって取得される。図１に概略的に示すように、電子プロセッサ２０は、放射撮像データ２２上のみで動作する呼吸性体動を推定するプロセス３０を実行するように、非一時的記憶媒体に格納された命令によりプログラムされる。例示的な呼吸性体動推定プロセス３０は、体動評価画像の特徴を選択する動作又はサブプロセス３２と、呼吸性体動の推定値を表す変位対時間の曲線を計算する動作又はサブプロセス３４とを有する。
【００３５】
電子プロセッサ２０はさらに、放射撮像データ２２上で動作する呼吸ゲーティング画像再構成プロセス４０、プロセス３０によって出力される呼吸性体動推定（すなわち、変位対時間の曲線）を実行し、且つ任意選択でさらに、減衰マップ１８上で再構成画像の減衰補正を実行するように、（同じ又は異なる）非一時的記憶媒体に格納された命令によってプログラムされる。例示的な呼吸ゲーティング画像再構成プロセス４０は、選択された呼吸の段階（通常、この段階は静止状態で長時間継続の、呼気終期）に対応する放射撮像データ２２のサブセットを再構成して、呼吸性体動によるぼけが減少した再構成画像を生成するよう動作する。
【００３６】
例示的な電子プロセッサ２０はさらに、画像表示処理４２を実行し、少なくともディスプレイ２６上に表示される、医用画像保管電送システム（ＰＡＣＳ）（Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に格納される、印刷装置によって印刷される、且つ／又は他の方法で利用される、単一の２次元（２Ｄ）スライス画像、２Ｄ最大強度投影（ＭＩＰ）、ボリューム測定再構成画像の３次元（３Ｄ）描画などの、再構成画像の視覚化を行うように、（同じ又は異なる）非一時的記憶媒体に格納された命令によってプログラムされる。
【００３７】
引き続き図１を参照し、さらに図２を参照して、体動評価画像の特徴を選択するプロセス３２の例示的な実施形態を説明する。動作４８では、放射撮像データ２２が再構成され、再構成画像５０が生成される。概して、すべての放射撮像データ２２が再構成され、従って呼吸性体動によりぼやけた再構成画像５０が形成される。再構成画像５０の目的は、医療診断又は他の用途のために臨床画像を提供することではなく、単に画像の特徴をおおよそ描写するやり方を提供するためである。従って、画像再構成動作４８は、減衰マップ１８を使用した減衰補正を使用せず、任意選択で他の手法を使用して、例えば臨床画像の再構成に使用されるよりも大きなボクセルサイズを使用すること、フィルタ処理された逆投影などの非反復的再構成を使用すること、且つ／又はその他で、高速で演算効率の高い再構成を実現することが好ましい。（例示的な実施形態では、再構成画像５０は、すべての放射撮像データ２２から再構成された単一の画像であるが、別法として、すべての放射撮像データから、又はその選択された部分から、一連の再構成画像又は再構成ボリュームを含む再構成画像５０を生成することが考えられる。）動作５２において、再構成画像５０を使用して、体動評価画像の特徴を識別する。ある実施形態では、単一の予め選択された体動評価画像の特徴が選択される。例えば、放射性医薬品が心筋内に優先的に蓄積することがわかっている場合、動作５２は、呼吸性体動周期中に心筋全体を包含する体動評価ボリューム内の、合計カウントの重心を追跡する。別の例では、肝臓内で高い放射性医薬品の取り込みが見つかった場合、体動評価画像の特徴を決定するように、肝臓の上部を識別するために、パターンマッチングが使用されることになる。
【００３８】
ただし、図２の例示的な実施形態では、目標は、実行された撮像の種類、使用された放射性医薬品の種類、特定の撮像対象者の詳細、及び／又はその他に関係なく、体動評価画像の特徴を選択するためのより一般的なプロセスを提供することである。従って、例示的な選択動作５２は、１組の候補となる解剖学的特徴５４、例えば、例示的な例では、心臓、肝臓、及び肺（又は肺／胸部横隔膜の境界）から、最適な画像の特徴を選択するように動作する。これらの解剖学的特徴のそれぞれは、非限定的な例として、再構成画像５０内の候補となる画像の特徴を全体的又は部分的に包含する体動評価ボリューム内の平均画像強度若しくは合計カウント、又はこれらの組合せなど、カウント統計選択基準５６を使用して特徴づけられる。各候補となる画像の特徴は、選択基準５６に基づいて評価され、選択基準５６によって評価された体動の推定に最適な画像の特徴が体動評価画像の特徴６０として選択される。例えば、この選択５２は、最高の平均画像強度を有する候補の画像の特徴を選択する。なぜなら平均画像強度は、呼吸性体動の推定をより正確にする、候補の画像の特徴のために取得された実質的なデータを意味するためである。別の例として、選択５２は、候補となる画像の特徴から背景に対する最高の体動信号を抽出するための、最適な体動評価ボリュームを選択する。特徴抽出方法は、ある最小閾値を満たす平均強度と組み合わせて、最大の強度勾配を適切に利用する。この基準は、画像の動きのない部分からのカウントの寄与を最小化することにより、最高の動き信号対背景比をもたらす。
【００３９】
引き続き図１を参照し、さらに図３を参照して、呼吸性体動評価を可能にする変位対時間の曲線を生成するプロセス３４の例示的な実施形態を説明する。動作６２では、放射撮像データ２２は、ＬＯＲ又は投影のタイムスタンプに基づいて時間間隔ビンにビニングされる。ビンの時間間隔は、信号対雑音比（ＳＮＲ、より長い時間間隔を使用することで、ビンごとにより多くのデータを持つことにより向上する）に対する時間分解能（より短い時間間隔を使用することで向上する）のバランスを取るように選択される。時間間隔は、各時間間隔が呼吸のうち比較的小さな一部分となるよう、十分に小さくする必要がある。目標は、時間間隔ビンごとの変位値を生成し、それによって変位対時間の曲線を作成することである。
【００４０】
簡単な手法は、各時間間隔ビンの放射撮像データを再構成し、対応する「ビン画像」を生成し、各ビン画像内の体動評価画像の特徴６０の変位を直接測定することである。この場合、変位測定基準は、統計的な変位測定基準ではなく、むしろ変位の直接的な尺度である。ただし、かかる「ビン画像」は、概ねノイズレベルが高いという難点がある。平均的な成人は、安静時に１分あたり約１２〜２０回呼吸をし、これは３〜５秒ごとに１回の呼吸に相当する。そのため、時間間隔ビンの継続時間は、概ね１秒未満でなければならない。これを考慮すると、時間間隔ビンごとのデータ量は比較的少なく、時間間隔ビンごとの再構成された「ビン画像」は、低信号且つ高ノイズとなる。
【００４１】
例示的なプロセス３４は、演算的に高コストの画像再構成動作は全く実行する必要がなく、従って演算効率が高く、且つＳＮＲの低い「ビン画像」を処理する必要がないので、有利である。例示的なプロセスでは、動作６４において、体動評価画像の特徴６０と重なる体動評価ボリューム６６が画定される。体動評価ボリューム６６は、適度に高い信号値をもたらすように、一群のボクセルにわたる。体動評価ボリューム６６は、概して、体動評価画像の特徴６０に正確に位置合せするようには選択されない。実際、ある実施形態では、体動評価ボリュームのどの境界も、体動評価画像の特徴の任意の境界と一致するようには選択されない。従って、体動評価ボリューム６６は、演算効率がよく、複雑な表面描写又は特徴セグメント化プロセスを必要としないように画定され得る。例えば、一手法では、体動評価ボリューム６６は、体動評価画像の特徴６０に重なるように配置された円柱又は立方体などの標準的な３次元（３Ｄ）形状として選択される。任意選択で、標準形状は、体動評価ボリューム６６を画定するために、体動評価画像の特徴６０のサイズに基づいてスケーリングされる。体動評価ボリューム６６は、体動評価画像の特徴と部分的にのみ重なる（ある実施形態では、部分的にのみ重なることが好ましい）。体動評価ボリューム６６が画定され、時間間隔ビンごとに、（ｉ）時間間隔ビンにビニングされ、且つ（ｉｉ）体動評価ボリューム６６と交差する、の両方であるＬＯＲ又は投影の、統計的変位測定基準を計算する動作６８が実行される。次いで、連続する時間間隔ビンに対するこうした統計的変位測定基準は、各時間間隔ビン内の体動評価画像の特徴の実際の変位を決定するための代用として役立つ、変位測定基準対時間の曲線７０を形成する。
【００４２】
図４及び図５を参照して、図３に示されるプロセス３４の例示的な例を説明する。図４は、肺７４と胸部横隔膜７６との境界７２を含む体動評価画像の特徴６０を例示する。体動評価画像の特徴６０は、呼吸性体動でぼやけた再構成画像５０で識別されるので、図４に陰影及びハッチングで概略的に示すように、肺／横隔膜の境界７２はぼやけた境界である。この例では、放射性医薬品は胸部横隔膜７６と比較して肺７４内に優先的に蓄積すると想定されており、これは胸部横隔膜７６と比較してより暗い肺７４の陰影によって図４に概略的に示していることに留意されたい。例示的な体動評価ボリューム６６を、図４に破線で示しており、肺／横隔膜境界７２に重なる立方体又は球状のボリュームである。図５は、図３の動作６８を概略的に示している。図５は、「時間ビンｎ」、「時間ビンｎ＋１」、「時間ビンｎ＋２」、「時間ビンｎ＋３」、「時間ビンｎ＋４」、及び「時間ビンｎ＋５」で示す、連続した時間間隔ビンの結果をプロットしている。図５の上部に示すように、「時間ビンｎ」及び「時間ビンｎ＋４」は２つの連続する呼気終期時間であり、一方「時間ビンｎ＋２」はその間に介在する吸気終期時間である。
【００４３】
図５の一番上の行は、ノイズのない状態で（これは、各時間間隔ビン内の合計カウントが低く、ＳＮＲの低いビン画像を生じることになるので、物理的に実現不可能である）、時間間隔ビンごとに再構成されるであろうものを視覚化した、理想化された「ビン画像」を示す。体動評価ボリューム６６は、こうした仮想の理想化されたビン画像のそれぞれに重ね合わされている。体動評価ボリューム６６は静止している、すなわち、各仮想ビン画像に対して空間内の同じ位置にあることに留意されたい。この例では、時間間隔ビンごとに計算された変位測定基準は、時間間隔ビンに属し、体動評価ボリューム６６と交差するＬＯＲ又は投影の合計カウントである。概略的な図５に見られるように、呼気終期（時間間隔ビンｎ及びｎ＋４）で横隔膜７６は完全に弛緩し、その結果肺はその最小ボリュームまで収縮し、従って肺７４の小さな分部だけ（又は全くなし）が体動評価ボリューム内に延出する。肺７４は、横隔膜７６よりも高濃度の放射性医薬品を含むので、図５の下部の変位測定基準対時間の曲線に示すように、これは合計カウントが低くなるという結果をもたらす（合計カウント測定基準は、肺／横隔膜の境界の変位の代用である。従ってこの曲線は、本明細書では、変位測定基準対時間の曲線７０とも呼ばれる）。時間ビン間隔ｎ＋１、ｎ＋５の仮想の理想化されたビン画像に見られるように、撮像対象者が息を吸い始めると、胸部横隔膜７６は収縮し、それにより肺７４を膨らませるように肺７４を引き伸ばす。これにより、肺７４のより大きい部分が体動評価ボリューム６６内に移動し、体動評価ボリューム６６の合計カウントが増加し、変位測定基準対時間の曲線７０に見られるように測定基準の合計カウントが上昇する。吸気終期（時間間隔ビンｎ＋２）に、肺７４は、体動評価ボリューム６６内に最大限に延出され、変位測定基準対時間の曲線７０のピークに至る。その後、撮像対象者が息を吐き始めると（時間間隔ビンｎ＋３）、体動評価ボリューム６６内への肺７４の広がりが減少し、変位測定基準対時間の曲線７０は、呼気終期で最小に達するまで、下降部分となる。
【００４４】
図５は概略図であり、特に、様々な呼吸の段階の実際の継続時間を正確に示していないことに留意されたい。実際の安静時の成人では、呼気終期の段階が最も長い段階であり、通常は呼吸周期全体の約４０％を占めることも理解されるであろう。
【００４５】
図６を参照すると、体動評価ボリューム６６を画定するための別の手法を示しており、これは、変位測定基準が、６６内の「斜線」を施されたボリュームの重心（ＣＯＭ）である動作６８の実施によく適している。この例でも、肺７４と胸部横隔膜７６との（呼吸性体動でぼやけた）境界７２を含む体動評価画像の特徴６０を使用する。やはり、放射性医薬品は胸部横隔膜７６と比較して肺７４内に優先的に蓄積すると想定されており、これはここでも、胸部横隔膜７６と比較してより暗い肺７４の陰影によって図６に概略的に示している。この実施形態では、体動評価ボリューム６６は以下のように画定される。体動でぼやけた境界７２は、再構成画像５０内で識別される。このぼやけた境界７２は、例えば、画像強度勾配の領域として識別される。次いで、識別されたぼやけた境界７２は、図６に破線で概略的に示している体動評価ボリューム６６を形成するために、ある選択された量（例えば、一定の割合）だけ拡大される。この例示的な例では、変位測定基準は、図６に示す「斜線」を含むボリュームの重心（ＣＯＭ）７８である。ＣＯＭ７８は、例えば、各ＬＯＲ又は投影の中心点（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（添字ｉが付けられる）を取り、以下に従って中心点を平均することにより計算される：ｘＣＯＭ＝Σｉｘｉ、ｙＣＯＭ＝Σｉｙｉ、及びｚＣＯＭ＝Σｉｚｉ。ただし、ｚ方向が患者の軸方向の解剖学的方向として画定されるうつ伏せ又は仰向けの患者を想定すると、肺は、吸気中に軸方向又はｚ方向に沿って「下向き」に膨張し、呼気中に軸方向又はｚ方向に沿って「上向き」に収縮することが予想され、従って、軸方向の成分ｚＣＯＭ＝Σｉｚｉのみが主な対象であり、ＣＯＭ値７８として役立つことができる。ＣＯＭを使用した手法は、「斜線」を含むボリューム内の放射性医薬品の濃度が肺７４及び胸部横隔膜７６のボリューム内の濃度よりもはるかに高いときに特に効果的である。
【００４６】
例示的な例は肺／胸部横隔膜の境界を活用しているが、より一般的には、（ｉ）その全体にわたってカウントが変化する勾配又は境界を示し、（ｉｉ）呼吸周期と相関して動く、あらゆる器官又は組織を使用することができる。例えば、体動評価画像の特徴は、放射撮像で使用される放射性医薬品がその中に優先的に蓄積する肝臓又は心臓であってもよく、体動評価ボリュームは、心臓又は肝臓が呼吸周期と相関して体動評価ボリュームを出入りするように、心臓又は肝臓に重なるよう選択されることが適切である。この手法は、有利なことには、体動評価画像の特徴６０が放射撮像の視野（ＦＯＶ）内に部分的にのみ存在する状況に適合され得ることに留意されたい。これは、呼吸周期全体を通して完全にＦＯＶ内に留まる体動評価画像の特徴６０の境界と、重なり交差する体動評価ボリューム６６を選択することによって対処される。
【００４７】
変形手法では、体動評価ボリューム６６を、縁部の周りにいくらかの空間を持つ心臓、肝臓、又は他の体動評価画像の特徴６０と、完全に重なるように選択することができる。統計的変位測定基準として重心（ＣＯＭ）を使用することにより、呼吸周期と相関する、体動評価ボリューム６６内での心臓又は肝臓の前後の動きを追跡することができる。この変形手法では、体動評価ボリュームは体動評価画像の特徴の境界と交差せず、むしろ体動評価ボリュームは体動評価画像の特徴を完全に包含する。
【００４８】
図５の例では、合計カウントは、吸気終期（時間ビンｎ＋２）で最大であり、呼気終期（時間ビンｎ及びｎ＋４）で最小である。これは、カウントがより高い肺７４が、撮像対象者が息を吸うと体動評価ボリューム６６内に入り、撮像対象者が息を吐くと体動評価ボリューム６６から出る、選択された特定の幾何形状に起因する。体動評価画像の特徴６０及び体動評価ボリューム６６の他の選択では、呼吸の段階（例えば、吸気終期及び呼気終期）と体動評価ボリューム６６について計算される統計的変位測定基準との間で、他の関係が生成される。この関係は、肺／横隔膜の境界の例示的な例について図５に示すように、理想化された仮想のビン画像を考慮することによって、与えられた幾何形状に対して容易に決定される。
【００４９】
概して、放射性医薬品の大きい勾配及び／又は濃度を示すように最適化された体動評価画像の特徴６０と重なるように選択された体動評価ボリューム６６の使用は、呼吸性体動に特に敏感になるよう選択される体動評価ボリューム６６に寄与する放射撮像データを、選択的に処理することによって、ＳＮＲを効果的に増大させることを可能にする。より大きな体動評価ボリューム６６は、より多くのカウントをもたらし、信号を増大させる。一方、呼吸で変化しない再構成画像５０の大幅な部分を除外するように体動評価ボリュームを選択すると、ノイズが減少し、全体としてＳＮＲが増大する。さらに、体動評価ボリューム内の放射撮像データに対する統計的変位測定基準を計算することにより、演算的に高コストの「ビン画像」の再構成が回避される。統計的変位測定基準の選択は、呼吸性体動に対する感度を最大にするよう最適化することもできる。例えば、体動評価ボリューム６６が体動評価画像の特徴６０を完全に包含するケースでは、合計カウントの変位測定基準は、呼吸周期全体を通して体動評価ボリューム６６内に体動評価画像の特徴６０が完全に留まる場合、合計カウントが変化しないので、不適切な選択である。一方、ＣＯＭの変位測定基準は、体動評価画像の特徴６０が完全に体動評価ボリューム６６内に留まるときでさえも、体動評価画像の特徴６０の前後の動きを追跡するので効果的である。
【００５０】
さらに別の変形実施形態では、どんな特定の体動評価画像の特徴６０をも識別することなく、再構成画像５０から体動評価ボリューム６６を識別することが考えられる。例えば、体動評価ボリューム６６は、対象者の胴体のほぼ中心に位置する円筒形ボリューム又は他の標準ボリュームとなるように選択される。この手法は、中央の胴体領域が肺及び横隔膜を含むか、又は肺及び横隔膜に隣接し、従って、呼吸周期と相関する実質的な動きを示す可能性が高いことを期待して活用する。この場合、肺、横隔膜、又は肺／横隔膜の境界を、セグメント化、輪郭形成、又は他の演算上複雑な処理によって特に識別する必要はない。
【００５１】
ＬＯＲに沿った飛行時間（ＴＯＦ）局所化を伴うＰＥＴ撮像の場合、このＴＯＦ情報は、動作６８で使用される変位測定基準の精度を高めるために使用される。ＴＯＦ−ＰＥＴの場合、統計的変位測定基準は、ＬＯＲのＴＯＦ局所化から決定される、ＬＯＲが体動評価ボリューム６６内で発生した確率による、体動評価ボリューム６６と交差する各ＬＯＲの重みづけを用いて計算される。この確率は、ＬＯＲに沿ったＴＯＦ確率分布が体動評価ボリューム６６内にどれだけあるかに基づいて決定され、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像再構成の場合に、ＴＯＦの局所化を伴う所与のＬＯＲが特定のボクセルで発生した確率の推定に類似している。
【００５２】
好適な体動評価ボリューム６６の例示的な例は、それぞれ単一の連結されたボリュームである。しかし、体動評価ボリューム６６は、空間で分離された２つ（又はそれ以上）のボリューム領域を含むことが考えられる。別の言い方をすると、体動評価ボリューム６６は、２つ以上の構成するボリュームを含み、動作６８では、測定基準はボリュームごとに異なり得る。かかる場合、体動評価ボリューム６６は２つ以上の構成するボリュームを含み、変位対時間の曲線７０は、時間間隔ビンごとに、構成するボリュームごとの統計的変位測定基準を計算すること、及び構成するボリュームに対する統計的変位測定基準を合成すること（例えば一緒に加算すること、又は平均すること）を有する動作によって生成される。
【００５３】
再度図１を参照し、さらに図７を参照して、呼吸ゲーティングされた画像再構成プロセス４０の例示的な実施形態を説明する。動作８２では、特定の呼吸の段階（又はより一般的には、ゲーティング間隔）に対応する放射撮像データ２２から、放射撮像データサブセットが選択される。通常、再構成のために選択される呼吸の段階は、その段階が呼吸周期の最長の静止段階であるので呼気終期であるが、ただし、別の段階を選択することができる。選択された放射撮像データのサブセットは、概ね、連続する呼吸周期からの多数の時間間隔ビンを含み、例えば図５の例では、呼気終期段階は、時間間隔ビンｎ及びｎ＋４の両方が呼気周期に対応するので、これらの時間ビン内の放射撮像データを含む（すなわち合成する）ことに留意されたい。実際には、生理学的な呼気終期段階の長さが長いため、いくつかの連続する時間間隔ビンは、各呼気終期期間に対応し、従って、動作８２で合成される可能性が高い。動作８４では、段階固有の放射撮像データサブセットが再構成される。画像再構成動作８４では、臨床診断又は臨床評価などの作業に好適な高品質の再構成画像を生成することを意図している。従って、画像再構成動作８４は、好ましくは、減衰マップ１８を使用して減衰補正を実行し、好ましくは、画像のアーチファクト又は他の画像欠陥を抑制することが期待される画像再構成アルゴリズムを使用する。例えば、画像再構成８４は、最尤期待値最大化法（ＭＬ−ＥＭ）、サブセット化による期待値最大化法（ＯＳ−ＥＭ）（ｏｒｄｅｒｅｄ−ｓｕｂｓｅｔ  ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）などの反復画像再構成技法を使用し、任意選択で、エッジ保存ノイズ抑制プライア（ｎｏｉｓｅ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｐｒｉｏｒ）、散乱補正、又は画質を向上させる他の知られた技法を使用した正則化（ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を含む。結果として得られる、呼吸性体動によるアーチファクトを低減した（例えば、呼吸性体動によるぼけを低減した）再構成画像８６は、画像表示処理４２によって好適に処理され、ディスプレイ２６上に表示される（図１参照）。
【００５４】
再度図１を参照すると、図７を参照しながら説明した呼吸段階固有の画像再構成４０は、呼吸性体動評価３０の１つの例示的な用途である。他の用途が考えられ、例えば、変位対時間の曲線７０は、変位対時間の曲線７０によって示される変位の範囲に基づいて、放射撮像データ２２のＬＯＲ又は投影を空間的にシフトする体動補正アルゴリズムへの入力として使用される。考えられる別の用途では、撮像対象者が撮像中に息を止めるように指示された場合、変位対時間の曲線７０は、撮像対象者がこの指示に従わなかった時間間隔を検出するために使用される。次いで、撮像対象者が息を止めていない間に取得された変位対時間の曲線７０によって識別された撮像データはいずれも破棄される。これらは、単なる例示的な例である。
【００５５】
呼吸性体動の推定に関して説明したが、開示した技法を、心周期による体動、又は頭を左右に回転させる（例えば、脳を撮像する場合）などの、知られた一般的な意志による体動など、他の種類の体動を推定するために使用することも考えられる。心周期の場合、体動評価画像の特徴６０は、例えば、心臓、大動脈、又は他の主な動脈である。脳の撮像の場合、体動評価画像の特徴６０は、例えば、脳／頭蓋骨の境界である。
【００５６】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきた。他の人が前述の詳細な説明を読んで理解すると、修正及び変更が生じる可能性がある。かかるすべての修正及び変更は、添付の特許請求の範囲又はその同等物の範囲内にある限り、本発明に含まれると解釈されることを意図している。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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