リストモードＰＥＴ撮像における領域再構成及び定量的評価
リストモードデータを再構成する方法は、第１の再構成画像３２、６２を生成するようにリストモードデータセット３０、１６０の全てのリストモードデータを再構成するステップと、前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、改良された再構成画像８４、８６を生成するように前記リストモードデータセットの前記サブセットを再構成するステップとを有する。画像生成システムは、標準的な再構成画像３２、６２を生成するようにリストモードデータセットの標準的な再構成を実行する再構成モジュール２４と、改良された再構成画像８４、８６を生成するように前記リストモードデータセットの少なくとも一部の前記標準的な再構成以外の再構成を実行する再再構成モジュール２４、７０、８０、８２、１５０、１５２、１５４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の記載は、医療分野、医療撮像分野、医療診断分野、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像分野、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）分野、及び関連分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍診断、評価及び治療計画における陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び他の撮像モダリティの使用は、増加している。ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、対象（例えば、人間又は動物の対象）に放射性医薬品を投与し、前記放射性医薬品により前記対象から発せられた放射線を検出することを伴う。前記放射性医薬品は、好ましくは、血流又は他の解剖学的関心領域に対する画像コントラストを与えるようにこれらの領域に集まるように適合されることができる。ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、腫瘍代謝、成長及び壊死に関する機能的情報を提供する傾向にあるのに対し、ＣＴは、主に構造的情報を提供するので、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、腫瘍学に対する透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に対して補完的であると認識される。
【０００３】
ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ撮像データの取得は、放射性医薬品の使用により複雑にされる。しばしば該当する政府規制により強化される対象の安全性に対する考慮は、比較的低い放射性医薬品投薬量の使用を決定づける。これは、低い放射線"計数率"及び結果的に遅いデータ取得になる。典型的なＰＥＴ撮像セッションは、例えば、半時間にわたり又はより長く伸びることができる。ＰＥＴ撮像セッションのスケジューリング及び実行は、相当な仕事であり、通常は、適切に訓練された放射線専門家により専用の放射線撮像ファシリティにおいて実施される。前記ＰＥＴ撮像セッションは、撮像データ取得及び"画像再構成"として当技術分野において既知のプロセスによる前記取得された放射線"計数"から画像への変換を含む。
【０００４】
再構成プロセスは、計算的に集中的（intensive）である。再構成アルゴリズム又は"エンジン"の２つの一般的なクラス、すなわち、前記取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータから再構成画像を直接的に計算する非反復的"分析的"アルゴリズム、及び前記取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータを近似するように再構成画像を反復的に調節する反復的アルゴリズムが、一般に使用される。分析的再構成アルゴリズムは、フィルタ逆投影法及びフーリエ再投影技術を含み、典型的には前記取得されたデータに含まれる全ての情報コンテンツを保つ数学的変換である。しかしながら、分析的方法は、全てのノイズコンテンツをも保持し、したがって分析的方法により生成された画像は、解釈するのが難しい可能性がある。フィルタリング又は平滑化は、時々、分析的画像を向上させることができる。他方で、最大尤度−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）及びその変形を含む反復的アルゴリズムは、一般に、ノイズに対してよりロバストである。しかしながら、反復的再構成アルゴリズムは、特定の実際的な収束問題を持ち、所定の画像に対して、何回の反復が必要とされるかを予測するのは単純ではない。加えて、反復的再構成アルゴリズムは、前記取得されたデータに含まれる全ての情報コンテンツを保持しない。
【０００５】
再構成エンジンにより採用されるアルゴリズムの選択に加えて、再構成画像は、（空間解像度又はボクセルサイズのような）再構成に使用されるパラメータ、前記再構成エンジンに入力された取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータの選択のような要因により、又は当該データに加えられうる前処理により影響を受けることができる。例えば、参照によりここに全体的に組み込まれるBusche他のＷＯ２００７／１００９５５（２００７年９月７日公開）は、（例えば、鼓動する心臓のような）ローカルフィーチャの動きを補正する局所動き補正（ＬＭＣ）前処理を記載している。これらの様々な要因は、画像再構成の画質及び速度の両方に影響を与えることができる。
【０００６】
画像再構成プロセスの複雑さは、幅広い情報、及び所定の取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータセットから達成可能である情報品質に変わる。再構成アルゴリズムの選択、再構成を受けるデータの選択、再構成パラメータの選択、ＬＭＣ又は他のデータ処理等に依存して、結果として生じる画像は、ほとんど使い物にならないものから癌性腫瘍又は他の関心フィーチャの高度な証拠になるものまでのどんな範囲も取ることができる。
【０００７】
不幸なことに、既存の腫瘍撮像パラダイムは、取得されたＳＰＥＣＴ又はＰＥＴデータに含まれる情報を効果的に活用していない。医師、放射線治療専門家又は他の腫瘍専門家は、撮像ファシリティ及び撮像専門家と限定的なインタラクションを持つ。典型的な腫瘍学環境において、腫瘍専門家は、ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像セッションを予定し、一辺４ｍｍである直方体画素を持つ標準的な"４ｍｍ3"再構成ＰＥＴ画像の形式のような標準化されたフォーマットの再構成ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を受け取る。腫瘍専門家は、スライスを抽出し、三次元レンダリングを策定し、又はそうでなければ前記標準的な画像又はその一部の人間観察可能表現を提示するソフトウェアを使用して（適切にプログラムされた汎用コンピュータ又は専用画像観察ワークステーションであることができる）撮像ワークステーションにおいてこの標準的な画像を見る。
【０００８】
典型的な放射線治療ワークフローにおいて、例えば、腫瘍専門家は、癌性腫瘍及び近隣の放射線感受性器官のような近隣の"クリティカル構造"を描写するのにＣＴ画像を使用する。強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画は、描写フィーチャに基づいて生成され、線形加速器（"リニアック"）又は他の放射線治療システムを使用して適用される。ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像は、一般に、標準化された取り込み値（ＳＵＶ）のような機能的情報を提供し、観測可能な壊死又は転移等を評価するのに補完データとして使用される。ＰＥＴの機能的感度は、発生期の腫瘍又は病変に高い局所的代謝を反映する明るいスポットとして出現させることができるので、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、時々、初期の悪性腫瘍又は病変の検出、又は癌の転移の存在及びレートの検出のような検出タスクに対してＣＴより優れていることができる。
【０００９】
全体的なＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータセットから４ｍｍ3標準ＰＥＴ画像のような"標準的な"画像への再構成は、検出されたフィーチャの詳細な分析を要求しない検出タスクに対して効率的である。標準的な再構成を生成することは、標準化されたタスクであり、標準的な再構成パラメータを使用するので、効率的である。前記データセット全体が使用され、これは、全ての情報コンテンツが保たれ、前記標準的な再構成のパラメータが、平均で、前記再構成に対して良好なパラメータであるという再保証を与える。更に、前記標準的な再構成は、腫瘍専門家によく知られており、これは、腫瘍専門家が受け取ることを"期待"するものである。
【００１０】
しかしながら、４ｍｍ3標準ＰＥＴ画像のような前記標準的な再構成は、ＳＵＶ評価、又は高解像度分析等のようなより高度なタスクに対して理想的ではないかもしれない。ＬＭＣ又は領域選択のような高度な前処理は、最初の撮像セッション中に撮像専門家に入手可能ではないかもしれない追加の情報を要求する。更に、場合により画質を向上させうる計算的に集中的な前処理又は計算的に集中的な再構成アルゴリズムは、完全なデータセットに適用するには高価すぎるかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以下の記載は、上で参照された問題等を克服する新しい改良された装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１つの開示される態様によると、リストモードデータを再構成する方法が開示され、前記方法は、第１の再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップと、前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの前記サブセットを再構成するステップとを有する。
【００１３】
他の開示される態様によると、画像生成システムが開示され、前記システムは、標準的な再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの標準的な再構成を実行する再構成モジュールと、改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの少なくとも一部の前記標準的な再構成以外の再構成を実行する再再構成（re-reconstruction）モジュールとを有する。
【００１４】
他の開示された態様によると、画像生成方法が開示され、前記方法は、画像データから画像を再構成するステップと、前記画像を治療計画ファシリティに転送するステップと、前記治療計画ファシリティにおいて、最初の再構成において使用されたパラメータとは異なる再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップと、前記再再構成に対して前記選択された１以上のパラメータを使用して前記画像データの少なくとも一部から更新された画像を再再構成するステップとを有する。
【００１５】
１つの利点は、リストモード撮像データからより完全な情報を得ることを容易化することにある。
【００１６】
他の利点は、リストモード撮像データに含まれる情報のより効率的な使用にある。
【００１７】
他の利点は、リストモード撮像データを使用する腫瘍専門家に増大されたフレキシビリティ及び性能を提供することにある。
【００１８】
更なる利点は、以下の詳細な説明を読み、理解すると当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】医療撮像ファシリティ及び腫瘍治療計画ファシリティを概略的に示し、前記撮像ファシリティと前記腫瘍治療計画ファシリティとの間のインタラクションの表示を含む。
【図２】独立したリストモード撮像データ再構成機能を含む腫瘍治療計画ファシリティを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、既存の腫瘍治療ワークフローが、定量的分析に対してＰＥＴ及びＳＰＥＣＴの機能的感度を効率的に使用していないことが、認識される。他方で、ここで、既存の腫瘍治療ワークフローが、癌性腫瘍及び病変の検出に対して及び転移性癌の検出及び監視に対して採用されるとかなりの利点を持つことも、認識される。以下の記載は、検出に対するこれらの既存の利点を保持しながら定量的分析に対する改良された機能を提供する改良された腫瘍撮像パラダイムを開示する。
【００２１】
図１を参照すると、医療撮像システムは、１以上の医療撮像機器１０と、１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２と、１以上の撮像ファシリティメモリ１４とを含む。１以上の撮像機器１０は、ＰＥＴデータを取得する陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像機器、又は単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）データを取得するガンマカメラのような少なくとも１つの核医学撮像機器を含む。オプションとして、１以上の医療撮像機器１０は、磁気共鳴（ＭＲ）撮像機器、又は透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像機器等のような他のモダリティを含む。一部の実施例において、１以上の医療撮像機器１０は、２以上の撮像モダリティを提供するハイブリッド撮像装置を含む。例えば、１以上の医療撮像機器１０は、オプションとして、Koninklijke Philips Electronics N.V.（アインドーフェン、オランダ）から入手可能なGeminiTM ＰＥＴ／ＣＴシステムのようなハイブリッドＰＥＴ／ＣＴ撮像機器、又はKoninklijke Philips Electronics N.V.（アインドーフェン、オランダ）から入手可能なBrightviewTM、PrecedenceTM、又はSKYlightTM ＳＰＥＣＴ／ＣＴシステムのようなハイブリッドＳＰＥＣＴ／ＣＴ撮像機器を含む。ハイブリッドＰＥＴ／ＭＲシステムのような他の市販の又は非営利のスタンドアロン及び／又はハイブリッドシステムも考えられる。１以上の医療撮像機器１０は、専用撮像ファシリティ又は病院のような大きな医療エンティティのコンポーネントであることができる前記医療撮像ファシリティの単一の部屋又は２以上の部屋に収容されることができる。
【００２２】
１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２は、例えば、１以上のパーソナルコンピュータ、ラップトップ若しくはノート型コンピュータであることができる１以上のコンピュータ２０、及び／又はパーソナルコンピュータ、ネットブック、"ダム端末"、若しくは他のネットワーク可能ユーザインタフェース装置を介してアクセスされる１以上のインターネットベースのサーバのような１以上の遠隔デジタルプロセッサにより、適切に実施されることができる。１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２は、様々な撮像ファシリティコンポーネントを規定及び実行し、例えば、撮像データを生成するように１以上の撮像システム１０を制御する１以上の取得コントローラ２２を規定し、取得された撮像データの再構成を実行する１以上の再構成エンジン２４を規定し、１以上のコンピュータ２０のユーザインタフェース装置及びディスプレイと一緒に医療画像ビューイングステーション２６を規定する。１以上の撮像ファシリティメモリ１４は、１以上の磁気記憶媒体、１以上の光学記憶媒体、又は１以上の静電記憶媒体等を含むことができる。幾つかの例示的な例は、１以上のコンピュータ２０のハードディスク又は他の内部記憶装置、外部ハードドライブ、独立ディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）システム、又は遠隔インターネット記憶ファシリティ等を含む。１以上の撮像ファシリティメモリ１４は、病院又は前記医療撮像ファシリティを所有する又は関連する他の組織により維持されるピクチャアーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）を含む又はアクセスすることができる。
【００２３】
ＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ撮像を含む典型的なタスクにおいて、関連する取得コントローラ２２は、１以上の医療撮像ファシリティメモリ１４に記憶されるリストモード撮像データセット３０を生成するように１以上の医療撮像機器１０のＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ撮像システムを動作する。ここで使用される用語"リストモードデータセット"及び同様の専門用語は、放射線検出事象の全ての情報を保持する核医学撮像データのセットを示す。この情報は、前記放射線検出事象が、ＰＥＴの場合の５１１ｋｅＶガンマ線のような関心粒子、又はＳＰＥＣＴ撮像セッションに使用される放射性医薬品と一致するエネルギの粒子に対応することを決定するのに少なくとも十分なエネルギ情報と、時間情報と、（放射線検出器を識別する情報又は検出事象の空間的位置に関する情報として記憶される）位置情報とを含む。ＰＥＴに対して、実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象の対は、前記実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象を接続するラインオブレスポンス（line of response）を規定する。一部の実施例において、飛行時間情報も記憶され、この場合、前記実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象の間の時間差が、前記ラインオブレスポンスに沿った陽電子−電子対消滅事象を更に位置特定するのに使用される。前記エネルギ、時間及び位置情報は、様々な形で記憶されることができると理解され、用語"リストモード"は、この情報を記憶する如何なるフォーマットをも含むことを意図される。一部の実施例において、前記エネルギ情報は、定量的に記憶されないが、むしろ前記エネルギ情報は、ＰＥＴリストモードデータの場合に約５１１ｋｅＶにおけるエネルギウィンドウのような適切なエネルギウィンドウ内に入る放射線検出事象のみに関連する情報を記憶することにより暗示的に記憶される。
【００２４】
リストモードデータセット３０は、標準的な全体積画像３２、すなわち、標準的な再構成パラメータを使用して完全なリストモードデータセット３０から再構成される第１の再構成画像を生成するように再構成エンジン２４を使用して再構成される。例えば、ＰＥＴ撮像データの場合、典型的な標準は、４ｍｍ3の空間解像度で全体積画像を再構成することである。より一般的には、標準的な全体積画像３２は、人間の撮像専門家が、リストモードデータセット３０を識別し、場合により標準的な再構成アルゴリズムを選択することを超える手動設定なしで再構成を開始することができるように前記撮像ファシリティに対する標準である標準的な再構成パラメータを採用する。一部の実施例において、リストモードデータセット３０は、人間の撮像専門家の介入なしで、自動的に標準的な全体積画像３２を生成するように再構成エンジン２４を使用して再構成される。前記標準的な再構成は、最大尤度−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）又はその変形のような実質的に如何なる適切な反復的再構成アルゴリズムをも採用することができ、又はフィルタ逆投影アルゴリズム又はフーリエ再投影アルゴリズムのような実質的に如何なる適切な非反復的分析的再構成アルゴリズムをも採用することができる。前記標準的な再構成アルゴリズムが使用されるので、標準的な全体積画像３２は、腫瘍専門家からの入力なしで生成され、これは、有利には、効率を向上させるが、特定の分析目的に対して調整又はカスタマイズされていない、又は悪性腫瘍等のような特定の撮像フィーチャを標的としていない標準的な全体積画像３２を生じる。
【００２５】
図１は、適切な形で前記医療撮像ファシリティに関連付けられた腫瘍治療計画ファシリティをも概略的に描いている。例えば、一部の実施例において、前記医療撮像ファシリティ及び前記腫瘍治療計画ファシリティは、病院又は他の医療システムの部門又は他の業務ユニットであるのに対し、他の実施例において、前記腫瘍治療計画ファシリティは、前記医療撮像ファシリティが前記腫瘍治療計画ファシリティに医療画像を提供するように前記医療撮像ファシリティと契約している。前記医療撮像ファシリティが前記腫瘍治療計画ファシリティの部門若しくは他のユニットである、又はその逆であるような、他の適切な関係も考えられる。加えて、前記腫瘍治療計画ファシリティは、腫瘍治療の計画及び実行の両方を行う腫瘍学的計画及び治療ファシリティであってもよい。他の例として、前記撮像ファシリティは、追加的に放射線治療を実行する放射線部門のコンポーネントであってもよい。
【００２６】
実例的な腫瘍治療ファシリティは、１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２、及び１以上の撮像ファシリティメモリ４４を含む。１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、例えば、１以上のパーソナルコンピュータ、ラップトップ若しくはノート型コンピュータであることができる１以上のコンピュータ４５、及び／又はパーソナルコンピュータ、ネットブック、"ダム端末"又は他のネットワーク可能ユーザインタフェース装置を介してアクセスされる１以上のインターネットベースのサーバのような１以上の遠隔デジタルプロセッサにより、適切に実施されることができる。１以上の撮像ファシリティメモリ４４は、１以上の磁気記憶媒体、１以上の光学記憶媒体、又は１以上の静電記憶媒体等を含むことができる。幾つかの例示的な例は、１以上のコンピュータ４５のハードディスク又は他の内部記憶装置、外部ハードドライブ、独立ディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）システム、又は遠隔インターネット記憶ファシリティ等を含む。１以上の撮像ファシリティメモリ４４は、病院又は前記医療撮像ファシリティを所有する又は関連する他の組織により維持されるピクチャアーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）を含む又はアクセスすることができる。
【００２７】
１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、様々な腫瘍治療計画コンポーネントを規定及び実行し、例えば、１以上のコンピュータ４５のユーザインタフェース装置及びディスプレイと一緒に、腫瘍専門家が標準的な全体積画像３２を見て、検索することができる医療画像ビューイングステーション４６を規定する。１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、癌性腫瘍若しくは病変、又は近隣の放射線感受性器官等のようなフィーチャを描写するオプションのフィーチャ描写エンジン５０と、活動尺度（例えば標準化された取り込み値又はＳＵＶ分析）のようなオプションの定量的診断分析器５２と、オプションの強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画エンジン５４とを更に規定する。前記フィーチャ描写エンジンは、手動で、自動的に、又は半自動的に動作することができる。例えば、手動の実施例において、腫瘍専門家は、関心フィーチャを囲む、ロープで囲う、又は他の形で手動で描写するのにビューイングステーション４６のグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）コンポーネントを採用する。自動的な実施例において、自動強度閾値化が、関心フィーチャを描写するようにボクセル強度に基づいて前記画像をセグメント化するのに使用されることができる。半自動的描写アプローチの一例は、領域を近似的に描写するように囲み、前記近似的な手動描写を調節する自動強度閾値化が後に続き、オプションとして他の手動調整が後に続くことを採用する。ＩＭＲＴ計画エンジン５４は、対象に所望の積分された放射線量プロファイルを与える放射線治療セッション計画を生成するように、リーフレットコリメータ設定又はビーム強度設定等のような放射線治療システムの強度変調パラメータを最適化するのに既知の技術を使用する。ＩＭＲＴ計画エンジン５４の出力は、１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される放射線治療セッション計画５６である。
【００２８】
構造を描写する目的で、時々、１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される対象の透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像６０を採用することが好ましい。ＣＴ画像６０は、図示された撮像ファシリティの１以上の医療撮像機器１０のＣＴ撮像機器により生成されることができ、この場合、再構成されたＣＴ画像６１は、適切に、まず撮像ファシリティメモリ１４に記憶され、次いで、腫瘍治療計画メモリ４４に転送される。代替的には、ＣＴ画像６０は、他の撮像ファシリティにより又は前記腫瘍治療計画ファシリティの所有のＣＴ撮像機器により生成されることができる（代替例は図示されていない）。
【００２９】
前記ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像は、他方で、一般に、腫瘍若しくは病変検出に対して、及び／又は悪性腫瘍の機能的側面を分析するのに使用される。このために、標準的な全体積ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像３２は、前記撮像ファシリティから、標準的な全体積画像のコピー６２が腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される前記腫瘍治療計画ファシリティに（例えば、インターネットを介して、又は有線、無線若しくはハイブリッド病院デジタルネットワークを介して、又は光ディスクのような物理的に移送されるデジタルデータ記憶媒体を介して等）転送される。腫瘍専門家は、この場合、標準的な全体積画像３２若しくは選択された部分（例えばスライス）又はそのレンダリングを見るのに前記腫瘍治療計画ファシリティにおける医療画像ビューイングステーション４６を採用することができる。標準的な全体積画像３２は、典型的には、癌性腫瘍又は病変を検出するのに適切であり、オプションとして、オプションの定量的診断分析器５２を使用して定量化されることができる代謝活動の一般的なレベルの表示を提供する。しかしながら、標準的な全体積画像３２を生成した画像再構成は、一般に、特定の腫瘍又は病変に対して最良の画質特性を与えるように最適化されていない。例えば、一般的な標準ＰＥＴ再構成は、４ｍｍ3ボクセルを採用し、この解像度は、小さな腫瘍又は病変の形状又は活動の詳細な決定に対して粗すぎるかもしれない。前記腫瘍又は病変が、肺又は他の循環的に動く器官内に位置する又は循環的に動く器官により影響を受ける（例えば、接触する又は近くであるために移動される）場所にある場合、標準的な全体積画像３２内の腫瘍又は病変の表現は、前記動きによりぼやける。結果として、標準的な全体積画像３２は、標準的な全体積画像３２において腫瘍専門家により識別される腫瘍又は病変の理想的とは言えない表現を提供しうる。
【００３０】
他方で、リストモードデータセット３０の取得は、典型的には、比較的長い時間、例えば幾つかのＰＥＴスキャンに対して半時間以上、及びＳＰＥＣＴスキャンに対して同等の時間かかる。ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像機器の動作は、消耗品（電気、及び放射性医薬品等）に関して、及び人的時間（撮像専門家の時間及び人間の対象の場合に対象の時間）に関しても高価である。更に、前記放射性医薬品を前記対象に投与することは、腫瘍学団体により及び関連する政府規制エンティティにより安全と見なされるレベルではあるが、特定の放射線量に前記対象をさらすことになる。結果として、実施できる限りＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像セッションの回数を制限することが望ましく、識別された腫瘍又は病変に焦点を合わせるために他のＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータ取得を実行することは望ましくない。
【００３１】
有利には、１以上の医療撮像ファシリティメモリ１４に記憶されるリストモード撮像データセット３０は、元々取得された撮像データに含まれる全ての情報を保持する。結果として、新しいデータセットを取得することは不必要である。むしろ、再構成プロセスを再規定又は改良し、関心の腫瘍又は病変の改良された表現を提供する改良された再構成画像を生成するように、（ｉ）改良された再構成パラメータ、（ｉｉ）局所動き補正（ＬＭＣ）のような選択された前処理、及び（ｉｉｉ）リストモード撮像データセット３０の選択されたサブセットの１以上を使用して"再再構成"を実行するのに十分である。
【００３２】
このために、図１を参照し続けると、１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、腫瘍専門家が再再構成プロセスを設定することを可能にするインタラクティブ再再構成設定エンジン７０を更に規定する。腫瘍専門家は、必ずしも画像再構成を含む撮像の詳細な側面に熟練していなくてもよい。インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、腫瘍専門家が撮像技術の低レベルの専門用語又は概念に頼ることなしに洗練又は改良された再構成に対するパラメータを指定することを可能にする。例えば、腫瘍専門家は、オプションとして、再構成に対して画像空間内の関心領域を識別するが、リストモードデータセット３０のいずれのリストモードデータが空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するかを識別しようと試みない。したがって、腫瘍専門家は、一部の実施例において、フィーチャ描写エンジン５０を使用して決定された関心の腫瘍又は病変の描写を単純に提供することができるか、又は再構成に対して画像空間における関心領域を規定するように、関心の腫瘍又は病変を含む長方形ボックスをグラフィックで規定することができる。一部の実施例において、腫瘍専門家は、（ｉ）循環的に動くと信じられるフィーチャ及び（ｉｉ）前記循環的な動きに関して実質的に静止していると信じられる領域を識別するのにマウスポインタ又は他のグラフィック選択装置を使用することができ、前記循環的に動くフィーチャに対して局所動き補正（ＬＭＣ）を実行することを選択することができる。腫瘍専門家は、一部の実施例において、オプションとして、画像空間解像度のような前記再再構成に対する再構成パラメータを指定することもできる。典型的には、前記標準的な再構成と比較して、より高い解像度が、前記再再構成に対して要求されるが、より低い解像度が、例えば信号材雑音比（ＳＮＲ）を減少させるために要求されることもできる。更に、腫瘍専門家は、一部の実施例において、オプションとして、悪性腫瘍又は病変であると信じられる領域のＳＵＶ分析のような定量的診断分析が、前記改良された再構成画像内のフィーチャに対して実行されることを要求することができる。腫瘍専門家は、典型的には、画像再構成の熟練者であることを期待されないが、インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、オプションとして、腫瘍専門家が、再構成アルゴリズムのタイプのような、より高度な再構成パラメータを指定する（例えば、フィルタ逆投影又は反復的ＭＬ−ＥＭ再構成から選択する）ことをも可能にする。これらのより高度な再構成パラメータは、再構成プロセスの必要な理解を持つ腫瘍専門家による使用に対する再再構成設定の高度設定として提示されることができるか、又は代替的に若しくは付加的に、より直感的に提示されることができるかのいずれかである。例えば、再構成アルゴリズムの選択は、オプションとして、"ノイズに対してよりロバスト性を持つ再構成（反復的ＭＬ−ＥＭ）"又は"情報又はノイズコンテンツの損失なし（フィルタ逆投影）"のオプションとして提示されることができる。後者の選択は、オプションとして、画像特性に対するこれらのフィルタの好ましい効果を腫瘍専門家に通知する適切な説明テキストとともに、部分体積補正又は点広がり関数（ＰＳＦ）補正が適用されるべきかどうかを選択するチェックボックス又は他の選択メカニズムを含むこともできる。
【００３３】
（画像空間解像度、再構成アルゴリズム選択、及びオプションのＬＭＣ又は他の前処理、部分体積若しくはＰＳＦフィルタの選択等のような設定を含む）前記再再構成パラメータは、１以上の腫瘍治療計画ファシリティメモリ４４の再再構成要求キュー７２に適切に記憶され、キューに入れられた再構成要求は、インターネット、有線、無線又はハイブリッドローカルエリアネットワーク等を介して前記撮像ファシリティに転送される。
【００３４】
前記撮像ファシリティにおいて、前記再再構成要求は、手動で、自動的に又は半自動的に処理される。手動アプローチにおいて、人間の撮像専門家は、前記再再構成要求を再検討し、オプションとして適切であれば（例えば、前記再再構成要求に曖昧性が存在する場合に）腫瘍専門家と相談し、前記再再構成要求によって改良された再構成画像を生成するように適切な再構成プロセスを構築する。例えば、撮像専門家は、所望の再構成アルゴリズム（例えば、フィルタ逆投影又は反復的ＭＬ−ＥＭ又は他の要求された再構成アルゴリズム）を使用し、要求された空間解像度又は他の再構成設定パラメータを採用し、前記リストモードデータの要求されたＬＭＣ前処理を実行するように撮像ファシリティプロセッサ１２によりオプションとして規定されたオプションの局所動き補正（ＬＭＣ）エンジン８０を起動するように再構成エンジン２４をプログラムすることができる。前記再再構成要求が、再再構成に対する画像空間内の関心領域の選択を含む場合、撮像専門家は、再再構成に対して前記リストモードデータセットの適切なサブセットを選択することができる。そうするために、撮像専門家は、腫瘍専門家により規定された画像空間内の関心領域で開始し、（例えば、前記再構成に対する画像空間の領域が所要の又は計算的に好適な長方形幾何形状に適合することを保証するように、又は前記再構成に対する画像空間の領域が関心の腫瘍又は他のフィーチャより大きいことを保証するように等）オプションとして再構成に対して画像空間の領域を精緻化するように長方形収容ボックスを採用する。撮像専門家は、この場合、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有するリストモードデータセット３０のサブセットを選択するように撮像ファシリティプロセッサ１２によりオプションとして規定されるオプションの領域サブセット選択エンジン８２を起動する。ＳＰＥＣＴリストモードデータ又は非飛行時間ＰＥＴ撮像データに対して、この選択に対する１つのアプローチは、画像空間内の前記関心領域を通過するラインオブレスポンス（ＬＯＲ）を前記サブセットに含めることであり、このようなＬＯＲは、潜在的に、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与する。飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴデータに対して、前記ＬＯＦに沿った飛行時間位置特定は、更に、空間内の前記関心領域を通過し、かつ前記関心領域内の飛行時間位置特定を持つＬＯＲのみを選択することにより、前記サブセットを選択するのに使用されることができる。参照によりここに全体的に組み込まれるBusch他のＷＯ２００７／１００９５５（２００７年９月７日公開）に開示されるアプローチのような他のアプローチは、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有するリストモードデータセット３０のサブセットを選択するのに使用されることができる。撮像専門家は、この場合、１以上の撮像ファシリティメモリ１４に記憶される改良された再構成画像８４を生成するように（選択されている場合には）前処理及び再構成エンジン２４を起動する。改良された再構成画像のコピー８６は、前記腫瘍治療計画ファシリティに転送され、前記腫瘍治療計画ファシリティのビューイングステーション４６を介する腫瘍専門家による再検討のために１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に記憶される。
【００３５】
前記撮像ファシリティにおいて、前記記載された手動の再再構成アプローチの一部又は全てが、自動化されることができる。例えば、腫瘍専門家により選択される空間内の前記関心領域を含む長方形収容ボックスの選択は、容易に自動化され、オプションとして、再構成に対してリストモードデータセット３０のサブセットを選択するように領域サブセット選択エンジン８２の自動起動が後に続くことができ、オプションとして、適切な場合にプリプロセッサの自動起動（前記再再構成要求において要求される場合にＬＭＣエンジン８０の自動起動）が更に後に続くことができ、オプションとして、前記再再構成要求のパラメータによって前記再再構成を実行するように再構成エンジン２４の自動起動が更に後に続くことができる。これらの動作の自動化は、有利には、再再構成活動のサービスに伴う人的時間の量を減少させる。
【００３６】
示された実施例において、画像３２、８４は、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに電子的に（例えば、インターネット又はローカルエリアネットワークを介して）通信される。しかしながら、これらの画像が、印刷された形式で、例えば部門間郵便システムを介して又は米国郵便を介して又は翌日配達サービスを介して、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに転送されることも考えられる。
【００３７】
図１を参照して記載された実施例において、前記再再構成プロセスは、前記撮像ファシリティにおいて手動で、自動的に又は半自動的に実行される。このアプローチは、有利には、前記再再構成を実行するのに前記撮像ファシリティの既存の画像再構成コンポーネント２４、８０、８２を利用する。しかしながら、図１のアプローチは、キューに入れられた再再構成要求を前記撮像ファシリティに転送し、改良された再構成画像８４を前記腫瘍治療計画ファシリティに戻すことを伴う。図１のアプローチは、既存の画像再構成コンポーネント２４、８０、８２に付加的な再再構成タスクを負わせる。一部の実施例において、前記再再構成タスクの処理は、前記撮像ファシリティの低い処理負荷時間までキューに入れられる。例えば、前記再再構成タスクの処理は、オプションとして、日中にキューに入れられ、前記撮像ファシリティが使用中ではない、又は対象を撮像するより低いスループットを与える夜間に実行されることができる。完全に自動化された再再構成に対して、このようなキューは、直接的である。半自動化された又は手動の再再構成に対して、夜間に対するキュー又は他の遅延された処理は、前記再再構成要求に適切に低い実行優先度を割り当てることにより行われることができる。
【００３８】
図２を参照すると、異なるアプローチにおいて、処理負荷は、前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて再構成エンジン１５０と、オプションのＬＭＣエンジン１５と、オプションの領域サブセット選択エンジン１５４とを追加的に規定又は実施するように修正されている、修正された１以上の腫瘍治療計画プロセッサ１４２及び（例えば、１以上の修正されたコンピュータ１４５により適切に実施される）修正された１以上の腫瘍治療計画メモリ１４４を提供することにより前記腫瘍治療計画ファシリティに降ろされる。一部のこのような実施例において、前記撮像ファシリティにおける対応するＬＭＣエンジン８０及び／又は対応する領域サブセット選択エンジン８２は、典型的には前記標準的な再構成を実行する際には使用されないので、省略される。図２に適合する実施例において、標準的な全体画像のコピー６２は、前記撮像ファシリティにおいて生成されるＣＴ画像６０のように、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティにコピーされる。加えて、しかしながら、リストモードデータセット３０は、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに転送され、修正された１以上の腫瘍治療計画メモリ１４４は、リストモードデータセットのコピー１６０を記憶し、前記リストモードデータは、前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて局所的に再再構成処理に対して利用可能である。代替的に、リストモードデータセット３０のサブセットのみが、前記局所的な再再構成処理に対して十分なリストモードデータを提供するように前記腫瘍治療計画ファシリティに転送される。インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、図１に関して記載されたように動作するが、図２に適合する実施例において、結果として生じる再再構成設定は、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４を使用して前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて局所的に実行される。
【００３９】
局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、前記撮像ファシリティの対応するコンポーネント２４、８０、８２と同等であるが、オプションとして、機能又は性能において異なる。例えば、一部の考えられる実施例において、前記撮像ファシリティの再構成エンジン２４は、ＭＬ−ＥＭのような反復的再構成アルゴリズムを採用するのに対し、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０は、フィルタ逆投影のような分析的再構成を採用してもよい。代替的には、撮像ファシリティ再構成プロセッサ２４は、分析的再構成アルゴリズムを採用することができるのに対し、腫瘍治療計画ファシリティ再構成プロセッサ１５０は、反復的再構成アルゴリズムを採用することができる。他の考えられる違いは、標準的な全体積画像３２を生成するのに再構成エンジン２４において従来のＰＥＴ再構成を採用し、空間的関心領域の改良された画像を提供するのに再構成プロセッサ１５０において飛行時間位置特定を採用することである。更に、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０により実行される再再構成は、典型的には、リストモードデータセット３０、１６０のより小さなサブセットを処理するので、再構成エンジン１５０は、オプションとして、完全なリストモードデータセット３０、１６０の標準的な再構成において有用に実行されない計算的に集中的な処理性能をも実施する。例えば、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０は、前記撮像ファシリティの再構成プロセッサ２４においてオプションとして実施されない計算的に集中的な部分体積又はＰＳＦ操作をオプションとして実施することができる。同様に、前記ＬＭＣ及び領域サブセット選択は、典型的には前記再再構成において使用されるが、最初の標準的な再構成において使用されないので、関連するコンポーネント８０、８２は、図２と適合する実施例において前記撮像ファシリティにおいてオプションとして省略される。
【００４０】
腫瘍専門家は、一般に、画像再構成プロセスにおいて熟練者ではないので、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、好ましくは、自動的に又は半自動的に再再構成を実行する。オプションとして、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、より複雑な再再構成処理を実施することを試みる場合に更なるアドバイスのために前記撮像ファシリティに連絡する命令をオプションとして用いて、より高度な情報を腫瘍専門家に与えるダイアログウィンドウを提供することができる。
【００４１】
強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画は、ここで説明に役立つ実例として使用される。しかしながら、再再構成技術に基づく改良されたリストモードデータセット分析に対する開示された技術が、一般に、化学療法又は小線源療法等のような他のタイプの放射線治療計画に適用可能であると理解される。放射線治療以外の治療を採用する実施例において、ＩＭＲＴ計画エンジン５４は、選択された治療モダリティを採用する腫瘍治療計画を生成する他の腫瘍治療計画モジュールにより適切に置き換えられる。更に、腫瘍治療計画における応用が、説明に役立つ実例としてここに記載されているが、改良された再構成画像を提供するのにリストモードデータの再再構成を採用する開示された技術は、より一般的には、ＰＥＴスキャナ、ガンマカメラ又はＳＰＥＣＴ機器のようなリストモードデータを生成する核医学撮像機器を採用する如何なる医療診断又は臨床的応用においても有用である。例えば、心臓撮像、特に定量的な心臓撮像において、心臓ケアセンター、心臓病部門、又は他の心臓治療計画ファシリティが、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ又はリストモード撮像データを生成する他の撮像モダリティにより取得される画像を注文するのは通常のことである。心臓病専門家は、"標準的な"ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を再検討すると、前記標準的な再構成以外のものを使用して前記リストモードデータ又はその一部を再再構成することにより生成されることができる改良された画像を望んでもよい。例えば、心臓専門医は、局所動き補正を採用することを望んでもよく、又はレトロスペクティブ心臓ゲーティング等により選択されたリストモードデータのサブセットを再構成することを望んでもよい。開示されたアプローチは、このような心臓病応用等に対するリストモードデータの再再構成を容易化するように容易に適合されることができる。
【００４２】
本発明は、好適な実施例を参照して記載されている。修正例及び変更例は、先行する詳細な説明を読み、理解すると他者が思い付きうる。本発明は、添付の請求項又はその同等物の範囲内に入る限り全てのこのような修正例及び変更例を含むと解釈されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
以下の記載は、医療分野、医療撮像分野、医療診断分野、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像分野、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）分野、及び関連分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍診断、評価及び治療計画における陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び他の撮像モダリティの使用は、増加している。ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、対象（例えば、人間又は動物の対象）に放射性医薬品を投与し、前記放射性医薬品により前記対象から発せられた放射線を検出することを伴う。前記放射性医薬品は、好ましくは、血流又は他の解剖学的関心領域に対する画像コントラストを与えるようにこれらの領域に集まるように適合されることができる。ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、腫瘍代謝、成長及び壊死に関する機能的情報を提供する傾向にあるのに対し、ＣＴは、主に構造的情報を提供するので、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、腫瘍学に対する透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に対して補完的であると認識される。
【０００３】
ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴ撮像データの取得は、放射性医薬品の使用により複雑にされる。しばしば該当する政府規制により強化される対象の安全性に対する考慮は、比較的低い放射性医薬品投薬量の使用を決定づける。これは、低い放射線"計数率"及び結果的に遅いデータ取得になる。典型的なＰＥＴ撮像セッションは、例えば、半時間にわたり又はより長く伸びることができる。ＰＥＴ撮像セッションのスケジューリング及び実行は、相当な仕事であり、通常は、適切に訓練された放射線専門家により専用の放射線撮像ファシリティにおいて実施される。前記ＰＥＴ撮像セッションは、撮像データ取得及び"画像再構成"として当技術分野において既知のプロセスによる前記取得された放射線"計数"から画像への変換を含む。
【０００４】
再構成プロセスは、計算的に集中的（intensive）である。再構成アルゴリズム又は"エンジン"の２つの一般的なクラス、すなわち、前記取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータから再構成画像を直接的に計算する非反復的"分析的"アルゴリズム、及び前記取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータを近似するように再構成画像を反復的に調節する反復的アルゴリズムが、一般に使用される。分析的再構成アルゴリズムは、フィルタ逆投影法及びフーリエ再投影技術を含み、典型的には前記取得されたデータに含まれる全ての情報コンテンツを保つ数学的変換である。しかしながら、分析的方法は、全てのノイズコンテンツをも保持し、したがって分析的方法により生成された画像は、解釈するのが難しい可能性がある。フィルタリング又は平滑化は、時々、分析的画像を向上させることができる。他方で、最大尤度−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）及びその変形を含む反復的アルゴリズムは、一般に、ノイズに対してよりロバストである。しかしながら、反復的再構成アルゴリズムは、特定の実際的な収束問題を持ち、所定の画像に対して、何回の反復が必要とされるかを予測するのは単純ではない。加えて、反復的再構成アルゴリズムは、前記取得されたデータに含まれる全ての情報コンテンツを保持しない。
【０００５】
再構成エンジンにより採用されるアルゴリズムの選択に加えて、再構成画像は、（空間解像度又はボクセルサイズのような）再構成に使用されるパラメータ、前記再構成エンジンに入力された取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータの選択のような要因により、又は当該データに加えられうる前処理により影響を受けることができる。例えば、参照によりここに全体的に組み込まれるBusche他のＷＯ２００７／１００９５５（２００７年９月７日公開）は、（例えば、鼓動する心臓のような）ローカルフィーチャの動きを補正する局所動き補正（ＬＭＣ）前処理を記載している。これらの様々な要因は、画像再構成の画質及び速度の両方に影響を与えることができる。
【０００６】
画像再構成プロセスの複雑さは、幅広い情報、及び所定の取得されたＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータセットから達成可能である情報品質に変わる。再構成アルゴリズムの選択、再構成を受けるデータの選択、再構成パラメータの選択、ＬＭＣ又は他のデータ処理等に依存して、結果として生じる画像は、ほとんど使い物にならないものから癌性腫瘍又は他の関心フィーチャの高度な証拠になるものまでのどんな範囲も取ることができる。
【０００７】
不幸なことに、既存の腫瘍撮像パラダイムは、取得されたＳＰＥＣＴ又はＰＥＴデータに含まれる情報を効果的に活用していない。医師、放射線治療専門家又は他の腫瘍専門家は、撮像ファシリティ及び撮像専門家と限定的なインタラクションを持つ。典型的な腫瘍学環境において、腫瘍専門家は、ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像セッションを予定し、一辺４ｍｍである直方体画素を持つ標準的な"４ｍｍ3"再構成ＰＥＴ画像の形式のような標準化されたフォーマットの再構成ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を受け取る。腫瘍専門家は、スライスを抽出し、三次元レンダリングを策定し、又はそうでなければ前記標準的な画像又はその一部の人間観察可能表現を提示するソフトウェアを使用して（適切にプログラムされた汎用コンピュータ又は専用画像観察ワークステーションであることができる）撮像ワークステーションにおいてこの標準的な画像を見る。
【０００８】
典型的な放射線治療ワークフローにおいて、例えば、腫瘍専門家は、癌性腫瘍及び近隣の放射線感受性器官のような近隣の"クリティカル構造"を描写するのにＣＴ画像を使用する。強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画は、描写フィーチャに基づいて生成され、線形加速器（"リニアック"）又は他の放射線治療システムを使用して適用される。ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像は、一般に、標準化された取り込み値（ＳＵＶ）のような機能的情報を提供し、観測可能な壊死又は転移等を評価するのに補完データとして使用される。ＰＥＴの機能的感度は、発生期の腫瘍又は病変に高い局所的代謝を反映する明るいスポットとして出現させることができるので、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴは、時々、初期の悪性腫瘍又は病変の検出、又は癌の転移の存在及びレートの検出のような検出タスクに対してＣＴより優れていることができる。
【０００９】
全体的なＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータセットから４ｍｍ3標準ＰＥＴ画像のような"標準的な"画像への再構成は、検出されたフィーチャの詳細な分析を要求しない検出タスクに対して効率的である。標準的な再構成を生成することは、標準化されたタスクであり、標準的な再構成パラメータを使用するので、効率的である。前記データセット全体が使用され、これは、全ての情報コンテンツが保たれ、前記標準的な再構成のパラメータが、平均で、前記再構成に対して良好なパラメータであるという再保証を与える。更に、前記標準的な再構成は、腫瘍専門家によく知られており、これは、腫瘍専門家が受け取ることを"期待"するものである。
【００１０】
しかしながら、４ｍｍ3標準ＰＥＴ画像のような前記標準的な再構成は、ＳＵＶ評価、又は高解像度分析等のようなより高度なタスクに対して理想的ではないかもしれない。ＬＭＣ又は領域選択のような高度な前処理は、最初の撮像セッション中に撮像専門家に入手可能ではないかもしれない追加の情報を要求する。更に、場合により画質を向上させうる計算的に集中的な前処理又は計算的に集中的な再構成アルゴリズムは、完全なデータセットに適用するには高価すぎるかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以下の記載は、上で参照された問題等を克服する新しい改良された装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１つの開示される態様によると、リストモードデータを再構成する方法が開示され、前記方法は、第１の再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップと、前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの前記サブセットを再構成するステップとを有する。
【００１３】
他の開示される態様によると、画像生成システムが開示され、前記システムは、標準的な再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの標準的な再構成を実行する再構成モジュールと、改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの少なくとも一部の前記標準的な再構成以外の再構成を実行する再再構成（re-reconstruction）モジュールとを有する。
【００１４】
他の開示された態様によると、画像生成方法が開示され、前記方法は、画像データから画像を再構成するステップと、前記画像を治療計画ファシリティに転送するステップと、前記治療計画ファシリティにおいて、最初の再構成において使用されたパラメータとは異なる再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップと、前記再再構成に対して前記選択された１以上のパラメータを使用して前記画像データの少なくとも一部から更新された画像を再再構成するステップとを有する。
【００１５】
１つの利点は、リストモード撮像データからより完全な情報を得ることを容易化することにある。
【００１６】
他の利点は、リストモード撮像データに含まれる情報のより効率的な使用にある。
【００１７】
他の利点は、リストモード撮像データを使用する腫瘍専門家に増大されたフレキシビリティ及び性能を提供することにある。
【００１８】
更なる利点は、以下の詳細な説明を読み、理解すると当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】医療撮像ファシリティ及び腫瘍治療計画ファシリティを概略的に示し、前記撮像ファシリティと前記腫瘍治療計画ファシリティとの間のインタラクションの表示を含む。
【図２】独立したリストモード撮像データ再構成機能を含む腫瘍治療計画ファシリティを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、既存の腫瘍治療ワークフローが、定量的分析に対してＰＥＴ及びＳＰＥＣＴの機能的感度を効率的に使用していないことが、認識される。他方で、ここで、既存の腫瘍治療ワークフローが、癌性腫瘍及び病変の検出に対して及び転移性癌の検出及び監視に対して採用されるとかなりの利点を持つことも、認識される。以下の記載は、検出に対するこれらの既存の利点を保持しながら定量的分析に対する改良された機能を提供する改良された腫瘍撮像パラダイムを開示する。
【００２１】
図１を参照すると、医療撮像システムは、１以上の医療撮像機器１０と、１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２と、１以上の撮像ファシリティメモリ１４とを含む。１以上の撮像機器１０は、ＰＥＴデータを取得する陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像機器、又は単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）データを取得するガンマカメラのような少なくとも１つの核医学撮像機器を含む。オプションとして、１以上の医療撮像機器１０は、磁気共鳴（ＭＲ）撮像機器、又は透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像機器等のような他のモダリティを含む。一部の実施例において、１以上の医療撮像機器１０は、２以上の撮像モダリティを提供するハイブリッド撮像装置を含む。例えば、１以上の医療撮像機器１０は、オプションとして、Koninklijke Philips Electronics N.V.（アインドーフェン、オランダ）から入手可能なGeminiTM ＰＥＴ／ＣＴシステムのようなハイブリッドＰＥＴ／ＣＴ撮像機器、又はKoninklijke Philips Electronics N.V.（アインドーフェン、オランダ）から入手可能なBrightviewTM、PrecedenceTM、又はSKYlightTM ＳＰＥＣＴ／ＣＴシステムのようなハイブリッドＳＰＥＣＴ／ＣＴ撮像機器を含む。ハイブリッドＰＥＴ／ＭＲシステムのような他の市販の又は非営利のスタンドアロン及び／又はハイブリッドシステムも考えられる。１以上の医療撮像機器１０は、専用撮像ファシリティ又は病院のような大きな医療エンティティのコンポーネントであることができる前記医療撮像ファシリティの単一の部屋又は２以上の部屋に収容されることができる。
【００２２】
１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２は、例えば、１以上のパーソナルコンピュータ、ラップトップ若しくはノート型コンピュータであることができる１以上のコンピュータ２０、及び／又はパーソナルコンピュータ、ネットブック、"ダム端末"、若しくは他のネットワーク可能ユーザインタフェース装置を介してアクセスされる１以上のインターネットベースのサーバのような１以上の遠隔デジタルプロセッサにより、適切に実施されることができる。１以上の撮像ファシリティプロセッサ１２は、様々な撮像ファシリティコンポーネントを規定及び実行し、例えば、撮像データを生成するように１以上の撮像システム１０を制御する１以上の取得コントローラ２２を規定し、取得された撮像データの再構成を実行する１以上の再構成エンジン２４を規定し、１以上のコンピュータ２０のユーザインタフェース装置及びディスプレイと一緒に医療画像ビューイングステーション２６を規定する。１以上の撮像ファシリティメモリ１４は、１以上の磁気記憶媒体、１以上の光学記憶媒体、又は１以上の静電記憶媒体等を含むことができる。幾つかの例示的な例は、１以上のコンピュータ２０のハードディスク又は他の内部記憶装置、外部ハードドライブ、独立ディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）システム、又は遠隔インターネット記憶ファシリティ等を含む。１以上の撮像ファシリティメモリ１４は、病院又は前記医療撮像ファシリティを所有する又は関連する他の組織により維持されるピクチャアーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）を含む又はアクセスすることができる。
【００２３】
ＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ撮像を含む典型的なタスクにおいて、関連する取得コントローラ２２は、１以上の医療撮像ファシリティメモリ１４に記憶されるリストモード撮像データセット３０を生成するように１以上の医療撮像機器１０のＳＰＥＣＴ又はＰＥＴ撮像システムを動作する。ここで使用される用語"リストモードデータセット"及び同様の専門用語は、放射線検出事象の全ての情報を保持する核医学撮像データのセットを示す。この情報は、前記放射線検出事象が、ＰＥＴの場合の５１１ｋｅＶガンマ線のような関心粒子、又はＳＰＥＣＴ撮像セッションに使用される放射性医薬品と一致するエネルギの粒子に対応することを決定するのに少なくとも十分なエネルギ情報と、時間情報と、（放射線検出器を識別する情報又は検出事象の空間的位置に関する情報として記憶される）位置情報とを含む。ＰＥＴに対して、実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象の対は、前記実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象を接続するラインオブレスポンス（line of response）を規定する。一部の実施例において、飛行時間情報も記憶され、この場合、前記実質的に同時の５１１ｋｅＶガンマ粒子検出事象の間の時間差が、前記ラインオブレスポンスに沿った陽電子−電子対消滅事象を更に位置特定するのに使用される。前記エネルギ、時間及び位置情報は、様々な形で記憶されることができると理解され、用語"リストモード"は、この情報を記憶する如何なるフォーマットをも含むことを意図される。一部の実施例において、前記エネルギ情報は、定量的に記憶されないが、むしろ前記エネルギ情報は、ＰＥＴリストモードデータの場合に約５１１ｋｅＶにおけるエネルギウィンドウのような適切なエネルギウィンドウ内に入る放射線検出事象のみに関連する情報を記憶することにより暗示的に記憶される。
【００２４】
リストモードデータセット３０は、標準的な全体積画像３２、すなわち、標準的な再構成パラメータを使用して完全なリストモードデータセット３０から再構成される第１の再構成画像を生成するように再構成エンジン２４を使用して再構成される。例えば、ＰＥＴ撮像データの場合、典型的な標準は、４ｍｍ3の空間解像度で全体積画像を再構成することである。より一般的には、標準的な全体積画像３２は、人間の撮像専門家が、リストモードデータセット３０を識別し、場合により標準的な再構成アルゴリズムを選択することを超える手動設定なしで再構成を開始することができるように前記撮像ファシリティに対する標準である標準的な再構成パラメータを採用する。一部の実施例において、リストモードデータセット３０は、人間の撮像専門家の介入なしで、自動的に標準的な全体積画像３２を生成するように再構成エンジン２４を使用して再構成される。前記標準的な再構成は、最大尤度−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）又はその変形のような実質的に如何なる適切な反復的再構成アルゴリズムをも採用することができ、又はフィルタ逆投影アルゴリズム又はフーリエ再投影アルゴリズムのような実質的に如何なる適切な非反復的分析的再構成アルゴリズムをも採用することができる。前記標準的な再構成アルゴリズムが使用されるので、標準的な全体積画像３２は、腫瘍専門家からの入力なしで生成され、これは、有利には、効率を向上させるが、特定の分析目的に対して調整又はカスタマイズされていない、又は悪性腫瘍等のような特定の撮像フィーチャを標的としていない標準的な全体積画像３２を生じる。
【００２５】
図１は、適切な形で前記医療撮像ファシリティに関連付けられた腫瘍治療計画ファシリティをも概略的に描いている。例えば、一部の実施例において、前記医療撮像ファシリティ及び前記腫瘍治療計画ファシリティは、病院又は他の医療システムの部門又は他の業務ユニットであるのに対し、他の実施例において、前記腫瘍治療計画ファシリティは、前記医療撮像ファシリティが前記腫瘍治療計画ファシリティに医療画像を提供するように前記医療撮像ファシリティと契約している。前記医療撮像ファシリティが前記腫瘍治療計画ファシリティの部門若しくは他のユニットである、又はその逆であるような、他の適切な関係も考えられる。加えて、前記腫瘍治療計画ファシリティは、腫瘍治療の計画及び実行の両方を行う腫瘍学的計画及び治療ファシリティであってもよい。他の例として、前記撮像ファシリティは、追加的に放射線治療を実行する放射線部門のコンポーネントであってもよい。
【００２６】
実例的な腫瘍治療ファシリティは、１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２、及び１以上の撮像ファシリティメモリ４４を含む。１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、例えば、１以上のパーソナルコンピュータ、ラップトップ若しくはノート型コンピュータであることができる１以上のコンピュータ４５、及び／又はパーソナルコンピュータ、ネットブック、"ダム端末"又は他のネットワーク可能ユーザインタフェース装置を介してアクセスされる１以上のインターネットベースのサーバのような１以上の遠隔デジタルプロセッサにより、適切に実施されることができる。１以上の撮像ファシリティメモリ４４は、１以上の磁気記憶媒体、１以上の光学記憶媒体、又は１以上の静電記憶媒体等を含むことができる。幾つかの例示的な例は、１以上のコンピュータ４５のハードディスク又は他の内部記憶装置、外部ハードドライブ、独立ディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）システム、又は遠隔インターネット記憶ファシリティ等を含む。１以上の撮像ファシリティメモリ４４は、病院又は前記医療撮像ファシリティを所有する又は関連する他の組織により維持されるピクチャアーカイブ及び通信システム（ＰＡＣＳ）を含む又はアクセスすることができる。
【００２７】
１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、様々な腫瘍治療計画コンポーネントを規定及び実行し、例えば、１以上のコンピュータ４５のユーザインタフェース装置及びディスプレイと一緒に、腫瘍専門家が標準的な全体積画像３２を見て、検索することができる医療画像ビューイングステーション４６を規定する。１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、癌性腫瘍若しくは病変、又は近隣の放射線感受性器官等のようなフィーチャを描写するオプションのフィーチャ描写エンジン５０と、活動尺度（例えば標準化された取り込み値又はＳＵＶ分析）のようなオプションの定量的診断分析器５２と、オプションの強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画エンジン５４とを更に規定する。前記フィーチャ描写エンジンは、手動で、自動的に、又は半自動的に動作することができる。例えば、手動の実施例において、腫瘍専門家は、関心フィーチャを囲む、ロープで囲う、又は他の形で手動で描写するのにビューイングステーション４６のグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）コンポーネントを採用する。自動的な実施例において、自動強度閾値化が、関心フィーチャを描写するようにボクセル強度に基づいて前記画像をセグメント化するのに使用されることができる。半自動的描写アプローチの一例は、領域を近似的に描写するように囲み、前記近似的な手動描写を調節する自動強度閾値化が後に続き、オプションとして他の手動調整が後に続くことを採用する。ＩＭＲＴ計画エンジン５４は、対象に所望の積分された放射線量プロファイルを与える放射線治療セッション計画を生成するように、リーフレットコリメータ設定又はビーム強度設定等のような放射線治療システムの強度変調パラメータを最適化するのに既知の技術を使用する。ＩＭＲＴ計画エンジン５４の出力は、１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される放射線治療セッション計画５６である。
【００２８】
構造を描写する目的で、時々、１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される対象の透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像６０を採用することが好ましい。ＣＴ画像６０は、図示された撮像ファシリティの１以上の医療撮像機器１０のＣＴ撮像機器により生成されることができ、この場合、再構成されたＣＴ画像６１は、適切に、まず撮像ファシリティメモリ１４に記憶され、次いで、腫瘍治療計画メモリ４４に転送される。代替的には、ＣＴ画像６０は、他の撮像ファシリティにより又は前記腫瘍治療計画ファシリティの所有のＣＴ撮像機器により生成されることができる（代替例は図示されていない）。
【００２９】
前記ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像は、他方で、一般に、腫瘍若しくは病変検出に対して、及び／又は悪性腫瘍の機能的側面を分析するのに使用される。このために、標準的な全体積ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像３２は、前記撮像ファシリティから、標準的な全体積画像のコピー６２が腫瘍治療計画メモリ４４に適切に記憶される前記腫瘍治療計画ファシリティに（例えば、インターネットを介して、又は有線、無線若しくはハイブリッド病院デジタルネットワークを介して、又は光ディスクのような物理的に移送されるデジタルデータ記憶媒体を介して等）転送される。腫瘍専門家は、この場合、標準的な全体積画像３２若しくは選択された部分（例えばスライス）又はそのレンダリングを見るのに前記腫瘍治療計画ファシリティにおける医療画像ビューイングステーション４６を採用することができる。標準的な全体積画像３２は、典型的には、癌性腫瘍又は病変を検出するのに適切であり、オプションとして、オプションの定量的診断分析器５２を使用して定量化されることができる代謝活動の一般的なレベルの表示を提供する。しかしながら、標準的な全体積画像３２を生成した画像再構成は、一般に、特定の腫瘍又は病変に対して最良の画質特性を与えるように最適化されていない。例えば、一般的な標準ＰＥＴ再構成は、４ｍｍ3ボクセルを採用し、この解像度は、小さな腫瘍又は病変の形状又は活動の詳細な決定に対して粗すぎるかもしれない。前記腫瘍又は病変が、肺又は他の循環的に動く器官内に位置する又は循環的に動く器官により影響を受ける（例えば、接触する又は近くであるために移動される）場所にある場合、標準的な全体積画像３２内の腫瘍又は病変の表現は、前記動きによりぼやける。結果として、標準的な全体積画像３２は、標準的な全体積画像３２において腫瘍専門家により識別される腫瘍又は病変の理想的とは言えない表現を提供しうる。
【００３０】
他方で、リストモードデータセット３０の取得は、典型的には、比較的長い時間、例えば幾つかのＰＥＴスキャンに対して半時間以上、及びＳＰＥＣＴスキャンに対して同等の時間かかる。ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像機器の動作は、消耗品（電気、及び放射性医薬品等）に関して、及び人的時間（撮像専門家の時間及び人間の対象の場合に対象の時間）に関しても高価である。更に、前記放射性医薬品を前記対象に投与することは、腫瘍学団体により及び関連する政府規制エンティティにより安全と見なされるレベルではあるが、特定の放射線量に前記対象をさらすことになる。結果として、実施できる限りＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ撮像セッションの回数を制限することが望ましく、識別された腫瘍又は病変に焦点を合わせるために他のＰＥＴ又はＳＰＥＣＴデータ取得を実行することは望ましくない。
【００３１】
有利には、１以上の医療撮像ファシリティメモリ１４に記憶されるリストモード撮像データセット３０は、元々取得された撮像データに含まれる全ての情報を保持する。結果として、新しいデータセットを取得することは不必要である。むしろ、再構成プロセスを再規定又は改良し、関心の腫瘍又は病変の改良された表現を提供する改良された再構成画像を生成するように、（ｉ）改良された再構成パラメータ、（ｉｉ）局所動き補正（ＬＭＣ）のような選択された前処理、及び（ｉｉｉ）リストモード撮像データセット３０の選択されたサブセットの１以上を使用して"再再構成"を実行するのに十分である。
【００３２】
このために、図１を参照し続けると、１以上の腫瘍治療計画プロセッサ４２は、腫瘍専門家が再再構成プロセスを設定することを可能にするインタラクティブ再再構成設定エンジン７０を更に規定する。腫瘍専門家は、必ずしも画像再構成を含む撮像の詳細な側面に熟練していなくてもよい。インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、腫瘍専門家が撮像技術の低レベルの専門用語又は概念に頼ることなしに洗練又は改良された再構成に対するパラメータを指定することを可能にする。例えば、腫瘍専門家は、オプションとして、再構成に対して画像空間内の関心領域を識別するが、リストモードデータセット３０のいずれのリストモードデータが空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するかを識別しようと試みない。したがって、腫瘍専門家は、一部の実施例において、フィーチャ描写エンジン５０を使用して決定された関心の腫瘍又は病変の描写を単純に提供することができるか、又は再構成に対して画像空間における関心領域を規定するように、関心の腫瘍又は病変を含む長方形ボックスをグラフィックで規定することができる。一部の実施例において、腫瘍専門家は、（ｉ）循環的に動くと信じられるフィーチャ及び（ｉｉ）前記循環的な動きに関して実質的に静止していると信じられる領域を識別するのにマウスポインタ又は他のグラフィック選択装置を使用することができ、前記循環的に動くフィーチャに対して局所動き補正（ＬＭＣ）を実行することを選択することができる。腫瘍専門家は、一部の実施例において、オプションとして、画像空間解像度のような前記再再構成に対する再構成パラメータを指定することもできる。典型的には、前記標準的な再構成と比較して、より高い解像度が、前記再再構成に対して要求されるが、より低い解像度が、例えば信号材雑音比（ＳＮＲ）を減少させるために要求されることもできる。更に、腫瘍専門家は、一部の実施例において、オプションとして、悪性腫瘍又は病変であると信じられる領域のＳＵＶ分析のような定量的診断分析が、前記改良された再構成画像内のフィーチャに対して実行されることを要求することができる。腫瘍専門家は、典型的には、画像再構成の熟練者であることを期待されないが、インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、オプションとして、腫瘍専門家が、再構成アルゴリズムのタイプのような、より高度な再構成パラメータを指定する（例えば、フィルタ逆投影又は反復的ＭＬ−ＥＭ再構成から選択する）ことをも可能にする。これらのより高度な再構成パラメータは、再構成プロセスの必要な理解を持つ腫瘍専門家による使用に対する再再構成設定の高度設定として提示されることができるか、又は代替的に若しくは付加的に、より直感的に提示されることができるかのいずれかである。例えば、再構成アルゴリズムの選択は、オプションとして、"ノイズに対してよりロバスト性を持つ再構成（反復的ＭＬ−ＥＭ）"又は"情報又はノイズコンテンツの損失なし（フィルタ逆投影）"のオプションとして提示されることができる。後者の選択は、オプションとして、画像特性に対するこれらのフィルタの好ましい効果を腫瘍専門家に通知する適切な説明テキストとともに、部分体積補正又は点広がり関数（ＰＳＦ）補正が適用されるべきかどうかを選択するチェックボックス又は他の選択メカニズムを含むこともできる。
【００３３】
（画像空間解像度、再構成アルゴリズム選択、及びオプションのＬＭＣ又は他の前処理、部分体積若しくはＰＳＦフィルタの選択等のような設定を含む）前記再再構成パラメータは、１以上の腫瘍治療計画ファシリティメモリ４４の再再構成要求キュー７２に適切に記憶され、キューに入れられた再構成要求は、インターネット、有線、無線又はハイブリッドローカルエリアネットワーク等を介して前記撮像ファシリティに転送される。
【００３４】
前記撮像ファシリティにおいて、前記再再構成要求は、手動で、自動的に又は半自動的に処理される。手動アプローチにおいて、人間の撮像専門家は、前記再再構成要求を再検討し、オプションとして適切であれば（例えば、前記再再構成要求に曖昧性が存在する場合に）腫瘍専門家と相談し、前記再再構成要求によって改良された再構成画像を生成するように適切な再構成プロセスを構築する。例えば、撮像専門家は、所望の再構成アルゴリズム（例えば、フィルタ逆投影又は反復的ＭＬ−ＥＭ又は他の要求された再構成アルゴリズム）を使用し、要求された空間解像度又は他の再構成設定パラメータを採用し、前記リストモードデータの要求されたＬＭＣ前処理を実行するように撮像ファシリティプロセッサ１２によりオプションとして規定されたオプションの局所動き補正（ＬＭＣ）エンジン８０を起動するように再構成エンジン２４をプログラムすることができる。前記再再構成要求が、再再構成に対する画像空間内の関心領域の選択を含む場合、撮像専門家は、再再構成に対して前記リストモードデータセットの適切なサブセットを選択することができる。そうするために、撮像専門家は、腫瘍専門家により規定された画像空間内の関心領域で開始し、（例えば、前記再構成に対する画像空間の領域が所要の又は計算的に好適な長方形幾何形状に適合することを保証するように、又は前記再構成に対する画像空間の領域が関心の腫瘍又は他のフィーチャより大きいことを保証するように等）オプションとして再構成に対して画像空間の領域を精緻化するように長方形収容ボックスを採用する。撮像専門家は、この場合、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有するリストモードデータセット３０のサブセットを選択するように撮像ファシリティプロセッサ１２によりオプションとして規定されるオプションの領域サブセット選択エンジン８２を起動する。ＳＰＥＣＴリストモードデータ又は非飛行時間ＰＥＴ撮像データに対して、この選択に対する１つのアプローチは、画像空間内の前記関心領域を通過するラインオブレスポンス（ＬＯＲ）を前記サブセットに含めることであり、このようなＬＯＲは、潜在的に、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与する。飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴデータに対して、前記ＬＯＦに沿った飛行時間位置特定は、更に、空間内の前記関心領域を通過し、かつ前記関心領域内の飛行時間位置特定を持つＬＯＲのみを選択することにより、前記サブセットを選択するのに使用されることができる。参照によりここに全体的に組み込まれるBusch他のＷＯ２００７／１００９５５（２００７年９月７日公開）に開示されるアプローチのような他のアプローチは、画像空間内の前記関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有するリストモードデータセット３０のサブセットを選択するのに使用されることができる。撮像専門家は、この場合、１以上の撮像ファシリティメモリ１４に記憶される改良された再構成画像８４を生成するように（選択されている場合には）前処理及び再構成エンジン２４を起動する。改良された再構成画像のコピー８６は、前記腫瘍治療計画ファシリティに転送され、前記腫瘍治療計画ファシリティのビューイングステーション４６を介する腫瘍専門家による再検討のために１以上の腫瘍治療計画メモリ４４に記憶される。
【００３５】
前記撮像ファシリティにおいて、前記記載された手動の再再構成アプローチの一部又は全てが、自動化されることができる。例えば、腫瘍専門家により選択される空間内の前記関心領域を含む長方形収容ボックスの選択は、容易に自動化され、オプションとして、再構成に対してリストモードデータセット３０のサブセットを選択するように領域サブセット選択エンジン８２の自動起動が後に続くことができ、オプションとして、適切な場合にプリプロセッサの自動起動（前記再再構成要求において要求される場合にＬＭＣエンジン８０の自動起動）が更に後に続くことができ、オプションとして、前記再再構成要求のパラメータによって前記再再構成を実行するように再構成エンジン２４の自動起動が更に後に続くことができる。これらの動作の自動化は、有利には、再再構成活動のサービスに伴う人的時間の量を減少させる。
【００３６】
示された実施例において、画像３２、８４は、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに電子的に（例えば、インターネット又はローカルエリアネットワークを介して）通信される。しかしながら、これらの画像が、印刷された形式で、例えば部門間郵便システムを介して又は米国郵便を介して又は翌日配達サービスを介して、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに転送されることも考えられる。
【００３７】
図１を参照して記載された実施例において、前記再再構成プロセスは、前記撮像ファシリティにおいて手動で、自動的に又は半自動的に実行される。このアプローチは、有利には、前記再再構成を実行するのに前記撮像ファシリティの既存の画像再構成コンポーネント２４、８０、８２を利用する。しかしながら、図１のアプローチは、キューに入れられた再再構成要求を前記撮像ファシリティに転送し、改良された再構成画像８４を前記腫瘍治療計画ファシリティに戻すことを伴う。図１のアプローチは、既存の画像再構成コンポーネント２４、８０、８２に付加的な再再構成タスクを負わせる。一部の実施例において、前記再再構成タスクの処理は、前記撮像ファシリティの低い処理負荷時間までキューに入れられる。例えば、前記再再構成タスクの処理は、オプションとして、日中にキューに入れられ、前記撮像ファシリティが使用中ではない、又は対象を撮像するより低いスループットを与える夜間に実行されることができる。完全に自動化された再再構成に対して、このようなキューは、直接的である。半自動化された又は手動の再再構成に対して、夜間に対するキュー又は他の遅延された処理は、前記再再構成要求に適切に低い実行優先度を割り当てることにより行われることができる。
【００３８】
図２を参照すると、異なるアプローチにおいて、処理負荷は、前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて再構成エンジン１５０と、オプションのＬＭＣエンジン１５と、オプションの領域サブセット選択エンジン１５４とを追加的に規定又は実施するように修正されている、修正された１以上の腫瘍治療計画プロセッサ１４２及び（例えば、１以上の修正されたコンピュータ１４５により適切に実施される）修正された１以上の腫瘍治療計画メモリ１４４を提供することにより前記腫瘍治療計画ファシリティに降ろされる。一部のこのような実施例において、前記撮像ファシリティにおける対応するＬＭＣエンジン８０及び／又は対応する領域サブセット選択エンジン８２は、典型的には前記標準的な再構成を実行する際には使用されないので、省略される。図２に適合する実施例において、標準的な全体画像のコピー６２は、前記撮像ファシリティにおいて生成されるＣＴ画像６０のように、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティにコピーされる。加えて、しかしながら、リストモードデータセット３０は、前記撮像ファシリティから前記腫瘍治療計画ファシリティに転送され、修正された１以上の腫瘍治療計画メモリ１４４は、リストモードデータセットのコピー１６０を記憶し、前記リストモードデータは、前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて局所的に再再構成処理に対して利用可能である。代替的に、リストモードデータセット３０のサブセットのみが、前記局所的な再再構成処理に対して十分なリストモードデータを提供するように前記腫瘍治療計画ファシリティに転送される。インタラクティブ再再構成設定エンジン７０は、図１に関して記載されたように動作するが、図２に適合する実施例において、結果として生じる再再構成設定は、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４を使用して前記腫瘍治療計画ファシリティにおいて局所的に実行される。
【００３９】
局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、前記撮像ファシリティの対応するコンポーネント２４、８０、８２と同等であるが、オプションとして、機能又は性能において異なる。例えば、一部の考えられる実施例において、前記撮像ファシリティの再構成エンジン２４は、ＭＬ−ＥＭのような反復的再構成アルゴリズムを採用するのに対し、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０は、フィルタ逆投影のような分析的再構成を採用してもよい。代替的には、撮像ファシリティ再構成プロセッサ２４は、分析的再構成アルゴリズムを採用することができるのに対し、腫瘍治療計画ファシリティ再構成プロセッサ１５０は、反復的再構成アルゴリズムを採用することができる。他の考えられる違いは、標準的な全体積画像３２を生成するのに再構成エンジン２４において従来のＰＥＴ再構成を採用し、空間的関心領域の改良された画像を提供するのに再構成プロセッサ１５０において飛行時間位置特定を採用することである。更に、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０により実行される再再構成は、典型的には、リストモードデータセット３０、１６０のより小さなサブセットを処理するので、再構成エンジン１５０は、オプションとして、完全なリストモードデータセット３０、１６０の標準的な再構成において有用に実行されない計算的に集中的な処理性能をも実施する。例えば、前記腫瘍治療計画ファシリティの再構成エンジン１５０は、前記撮像ファシリティの再構成プロセッサ２４においてオプションとして実施されない計算的に集中的な部分体積又はＰＳＦ操作をオプションとして実施することができる。同様に、前記ＬＭＣ及び領域サブセット選択は、典型的には前記再再構成において使用されるが、最初の標準的な再構成において使用されないので、関連するコンポーネント８０、８２は、図２と適合する実施例において前記撮像ファシリティにおいてオプションとして省略される。
【００４０】
腫瘍専門家は、一般に、画像再構成プロセスにおいて熟練者ではないので、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、好ましくは、自動的に又は半自動的に再再構成を実行する。オプションとして、局所再構成コンポーネント１５０、１５２、１５４は、より複雑な再再構成処理を実施することを試みる場合に更なるアドバイスのために前記撮像ファシリティに連絡する命令をオプションとして用いて、より高度な情報を腫瘍専門家に与えるダイアログウィンドウを提供することができる。
【００４１】
強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画は、ここで説明に役立つ実例として使用される。しかしながら、再再構成技術に基づく改良されたリストモードデータセット分析に対する開示された技術が、一般に、化学療法又は小線源療法等のような他のタイプの放射線治療計画に適用可能であると理解される。放射線治療以外の治療を採用する実施例において、ＩＭＲＴ計画エンジン５４は、選択された治療モダリティを採用する腫瘍治療計画を生成する他の腫瘍治療計画モジュールにより適切に置き換えられる。更に、腫瘍治療計画における応用が、説明に役立つ実例としてここに記載されているが、改良された再構成画像を提供するのにリストモードデータの再再構成を採用する開示された技術は、より一般的には、ＰＥＴスキャナ、ガンマカメラ又はＳＰＥＣＴ機器のようなリストモードデータを生成する核医学撮像機器を採用する如何なる医療診断又は臨床的応用においても有用である。例えば、心臓撮像、特に定量的な心臓撮像において、心臓ケアセンター、心臓病部門、又は他の心臓治療計画ファシリティが、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ又はリストモード撮像データを生成する他の撮像モダリティにより取得される画像を注文するのは通常のことである。心臓病専門家は、"標準的な"ＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ画像を再検討すると、前記標準的な再構成以外のものを使用して前記リストモードデータ又はその一部を再再構成することにより生成されることができる改良された画像を望んでもよい。例えば、心臓専門医は、局所動き補正を採用することを望んでもよく、又はレトロスペクティブ心臓ゲーティング等により選択されたリストモードデータのサブセットを再構成することを望んでもよい。開示されたアプローチは、このような心臓病応用等に対するリストモードデータの再再構成を容易化するように容易に適合されることができる。
【００４２】
本発明は、好適な実施例を参照して記載されている。修正例及び変更例は、先行する詳細な説明を読み、理解すると他者が思い付きうる。本発明は、添付の請求項又はその同等物の範囲内に入る限り全てのこのような修正例及び変更例を含むと解釈されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リストモードデータを再構成する方法において、
第１の再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップと、
前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、
改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの前記サブセットを再構成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記選択するステップが、
画像空間内の関心領域を識別するステップと、
前記画像空間内の関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有する前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像空間内の関心領域を識別するステップが、
前記第１の再構成画像において描写されたフィーチャに基づいて画像空間内の関心領域を識別するステップ、
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サブセットを再構成するステップが、
局所的な動きを補正するように前記サブセットの少なくとも一部のリストモードデータを調節するステップと、
局所動き補正を含む改良された再構成画像を生成するように前記調節されたサブセットを再構成するステップと、
を有する、請求項２ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記サブセットを再構成するステップが、
部分体積補正及びシステム点広がり関数の少なくとも一方を使用して再構成するステップ、
を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記リストモードデータセットが、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）リストモードデータを有し、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、
４ｍｍ3ボクセルを有する標準的な画像として第１の再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップ、
を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、撮像ファシリティにおいて実行され、前記サブセットを選択するステップが、治療計画ファシリティにおいて実行される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記治療計画ファシリティにおいて実行され、前記方法が、
前記撮像ファシリティから前記治療計画ファシリティに前記リストモードデータセットの少なくとも前記サブセットを転送するステップ、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記撮像ファシリティにおいて実行され、前記方法が、
前記治療計画ファシリティにおいて前記サブセットを識別するのに十分な識別情報を生成するステップと、
前記治療計画ファシリティから前記撮像ファシリティに前記識別情報を転送するステップと、
前記識別情報に基づいて前記撮像ファシリティにおいて前記リストモードデータセットの前記サブセットを選択するステップと、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記識別情報が、（ｉ）画像空間内の関心領域の識別及び（ｉｉ）画像空間内の画像解像度の識別の少なくとも一方を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップとは異なる少なくとも１つの再構成パラメータを使用する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップより高い解像度の再構成パラメータを使用する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、反復的再構成アルゴリズムを採用し、
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、非反復的再構成アルゴリズムを採用する、
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記改良された再構成画像に対して定量的診断分析を実行するステップ、
を有する、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記定量的診断分析が、標準化された取り込み値（ＳＵＶ）分析を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
標準的な再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの標準的な再構成を実行する再構成モジュールと、
改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの少なくとも一部の前記標準的な再構成以外の再構成を実行する再再構成モジュールと、
を有する画像生成システム。
【請求項１７】
前記再構成モジュールが、少なくとも標準的な画像解像度を含む標準的な再構成パラメータのセットを採用し、
前記再再構成モジュールが、前記再再構成に使用される再構成パラメータのユーザ選択を可能にするインタラクティブ再再構成設定エンジンを含む、
請求項１６に記載の画像生成システム。
【請求項１８】
前記インタラクティブ再再構成設定エンジンが、画像空間内の少なくとも関心領域のユーザ選択を可能にし、前記再再構成モジュールが、
前記改良された再構成画像を生成するように再構成される前記リストモードデータセットの一部として前記画像空間内の関心領域の画像コンテンツに寄与する前記リストモードデータセットのサブセットを選択する領域サブセット選択エンジン、
を有する、請求項１７に記載の画像生成システム。
【請求項１９】
少なくとも医療画像ビューイングステーション及び前記再再構成モジュールの少なくとも一部を含み、治療計画を生成する治療計画モジュール、
を有する、請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２０】
前記治療計画モジュールが、
放射線治療セッション計画を生成する強度変調放射線治療計画エンジン、
を有する、請求項１９に記載の画像生成システム。
【請求項２１】
前記治療計画モジュールが、前記再構成モジュールの如何なる部分も含まない、請求項１９ないし２０のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２２】
前記治療計画モジュールが、前記再再構成モジュール全体を含み、前記再構成モジュールの如何なる部分も含まない、請求項１９ないし２１のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２３】
前記再構成モジュール及び前記再再構成モジュールが、共通の再構成エンジンを採用する、請求項１６ないし２１のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２４】
画像データから画像を再構成するステップと、
前記画像を治療計画ファシリティに転送するステップと、
前記治療計画ファシリティにおいて、最初の再構成において使用されたパラメータとは異なる再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップと、
前記再再構成に対する前記選択された１以上のパラメータを使用して前記画像データの少なくとも一部から更新された画像を再再構成するステップと、
を有する画像生成方法。
【請求項２５】
前記再再構成するステップが、前記治療計画ファシリティにおいて実行される、請求項２４に記載の画像生成方法。
【請求項２６】
前記再再構成するステップが、前記治療計画ファシリティ以外のファシリティにおいて実行される、請求項２４に記載の画像生成方法。
【請求項２７】
前記再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップが、空間解像度又はボクセルサイズ、前記再再構成に対する前記画像データのサブセットの選択、及び前記再再構成の前に少なくとも一部の画像データの局所動き補正を実行する選択からなるグループから１以上のパラメータを選択するステップを含む、請求項２４ないし２５のいずれか一項に記載の画像生成方法。
【請求項１】
リストモードデータを再構成する方法において、
第１の再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップと、
前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、
改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの前記サブセットを再構成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記選択するステップが、
画像空間内の関心領域を識別するステップと、
前記画像空間内の関心領域の画像コンテンツに寄与するリストモードデータを有する前記リストモードデータセットのサブセットを選択するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像空間内の関心領域を識別するステップが、
前記第１の再構成画像において描写されたフィーチャに基づいて画像空間内の関心領域を識別するステップ、
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サブセットを再構成するステップが、
局所的な動きを補正するように前記サブセットの少なくとも一部のリストモードデータを調節するステップと、
局所動き補正を含む改良された再構成画像を生成するように前記調節されたサブセットを再構成するステップと、
を有する、請求項２ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記サブセットを再構成するステップが、
部分体積補正及びシステム点広がり関数の少なくとも一方を使用して再構成するステップ、
を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記リストモードデータセットが、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）リストモードデータを有し、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、
４ｍｍ3ボクセルを有する標準的な画像として第１の再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの全てのリストモードデータを再構成するステップ、
を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、撮像ファシリティにおいて実行され、前記サブセットを選択するステップが、治療計画ファシリティにおいて実行される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記治療計画ファシリティにおいて実行され、前記方法が、
前記撮像ファシリティから前記治療計画ファシリティに前記リストモードデータセットの少なくとも前記サブセットを転送するステップ、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記撮像ファシリティにおいて実行され、前記方法が、
前記治療計画ファシリティにおいて前記サブセットを識別するのに十分な識別情報を生成するステップと、
前記治療計画ファシリティから前記撮像ファシリティに前記識別情報を転送するステップと、
前記識別情報に基づいて前記撮像ファシリティにおいて前記リストモードデータセットの前記サブセットを選択するステップと、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記識別情報が、（ｉ）画像空間内の関心領域の識別及び（ｉｉ）画像空間内の画像解像度の識別の少なくとも一方を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップとは異なる少なくとも１つの再構成パラメータを使用する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップより高い解像度の再構成パラメータを使用する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の再構成画像を生成するように再構成するステップが、反復的再構成アルゴリズムを採用し、
前記改良された再構成画像を生成するように再構成するステップが、非反復的再構成アルゴリズムを採用する、
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記改良された再構成画像に対して定量的診断分析を実行するステップ、
を有する、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記定量的診断分析が、標準化された取り込み値（ＳＵＶ）分析を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
標準的な再構成画像を生成するようにリストモードデータセットの標準的な再構成を実行する再構成モジュールと、
改良された再構成画像を生成するように前記リストモードデータセットの少なくとも一部の前記標準的な再構成以外の再構成を実行する再再構成モジュールと、
を有する画像生成システム。
【請求項１７】
前記再構成モジュールが、少なくとも標準的な画像解像度を含む標準的な再構成パラメータのセットを採用し、
前記再再構成モジュールが、前記再再構成に使用される再構成パラメータのユーザ選択を可能にするインタラクティブ再再構成設定エンジンを含む、
請求項１６に記載の画像生成システム。
【請求項１８】
前記インタラクティブ再再構成設定エンジンが、画像空間内の少なくとも関心領域のユーザ選択を可能にし、前記再再構成モジュールが、
前記改良された再構成画像を生成するように再構成される前記リストモードデータセットの一部として前記画像空間内の関心領域の画像コンテンツに寄与する前記リストモードデータセットのサブセットを選択する領域サブセット選択エンジン、
を有する、請求項１７に記載の画像生成システム。
【請求項１９】
少なくとも医療画像ビューイングステーション及び前記再再構成モジュールの少なくとも一部を含み、治療計画を生成する治療計画モジュール、
を有する、請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２０】
前記治療計画モジュールが、
放射線治療セッション計画を生成する強度変調放射線治療計画エンジン、
を有する、請求項１９に記載の画像生成システム。
【請求項２１】
前記治療計画モジュールが、前記再構成モジュールの如何なる部分も含まない、請求項１９ないし２０のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２２】
前記治療計画モジュールが、前記再再構成モジュール全体を含み、前記再構成モジュールの如何なる部分も含まない、請求項１９ないし２１のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２３】
前記再構成モジュール及び前記再再構成モジュールが、共通の再構成エンジンを採用する、請求項１６ないし２１のいずれか一項に記載の画像生成システム。
【請求項２４】
画像データから画像を再構成するステップと、
前記画像を治療計画ファシリティに転送するステップと、
前記治療計画ファシリティにおいて、最初の再構成において使用されたパラメータとは異なる再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップと、
前記再再構成に対する前記選択された１以上のパラメータを使用して前記画像データの少なくとも一部から更新された画像を再再構成するステップと、
を有する画像生成方法。
【請求項２５】
前記再再構成するステップが、前記治療計画ファシリティにおいて実行される、請求項２４に記載の画像生成方法。
【請求項２６】
前記再再構成するステップが、前記治療計画ファシリティ以外のファシリティにおいて実行される、請求項２４に記載の画像生成方法。
【請求項２７】
前記再再構成に対する１以上のパラメータを選択するステップが、空間解像度又はボクセルサイズ、前記再再構成に対する前記画像データのサブセットの選択、及び前記再再構成の前に少なくとも一部の画像データの局所動き補正を実行する選択からなるグループから１以上のパラメータを選択するステップを含む、請求項２４ないし２５のいずれか一項に記載の画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５１５３４２（Ｐ２０１２−５１５３４２Ａ）
【公表日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４５８０７（Ｐ２０１１−５４５８０７）
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５９４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８２１０１
【国際公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５９４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８２１０１
【国際公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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