JP4996270B2

JP4996270B2 - Blood flow estimation system and method, and drug blood flow concentration estimation apparatus

Info

Publication number: JP4996270B2
Application number: JP2007020422A
Authority: JP
Inventors: 静二冨口; 康行山下; 慎哉白石; 昌弘橋田; 昇勝田; 由武高橋; 努相馬
Original assignee: Fujifilm RI Pharma Co Ltd
Current assignee: Fujifilm RI Pharma Co Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008185499A

Description

本発明は、ＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与した被験者からの放射能分布を計測して、被験者からの採血を行わずに所定部位の血流量を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a radioactivity distribution from a subject administered with a drug containing RI (Radio Isotope) and estimating a blood flow volume at a predetermined site without collecting blood from the subject.

ヒトの組織血流を推定するための手法として、マイクロスフェア法が知られている。マイクロスフェア法では、ＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤（例えば、臨床用脳血流製剤）を被験者に投与し、この被験者からの放射能の分布及び測定基準時刻までの薬物動脈血中量を測定することによって、所定部位（例えば、脳）の血流量を推定する（例えば、非特許文献１）。
「ＳＰＥＣＴ機能画像 −定量化の基礎と臨床−」８６−９３ページ、１９９８年４月６日第１刷発行、編集者：西村恒彦、発行所：株式会社メジカルビュー社、発売所：株式会社グロービュー社 A microsphere method is known as a method for estimating human tissue blood flow. In the microsphere method, a drug (for example, clinical cerebral blood flow preparation) containing RI (Radio Isotope) is administered to a subject, and the distribution of radioactivity from this subject and the amount of drug arterial blood up to the measurement reference time are measured. Thus, the blood flow volume at a predetermined site (for example, the brain) is estimated (for example, Non-Patent Document 1).
"SPECT Functional Image-Fundamentals and Clinical Quantification", 86-93, April 6, 1998, 1st edition, Editor: Tsunehiko Nishimura, Publisher: Medical View, Inc., Release: Glow View, Inc. Company

マイクロスフェア法によって血流量を推定するには、測定基準時刻までの薬剤血中濃度Ｃａを知る必要があり、従来は動脈持続採血法によって薬剤投与後の被験者から動脈血を採取していた。 In order to estimate the blood flow volume by the microsphere method, it is necessary to know the drug blood concentration Ca up to the measurement reference time, and conventionally, arterial blood has been collected from the subject after drug administration by the arterial continuous blood sampling method.

しかしながら、この動脈採血は、被験者にとって非常に大きな負担となっているので、非採血による血流量測定手法の開発が望まれていた。 However, since this arterial blood collection is a very heavy burden on the subject, development of a blood flow measurement method by non-blood collection has been desired.

そこで、本発明の目的は、非採血により、被験者の所定部位の血流量を推定するための技術を提供することである。 Then, the objective of this invention is providing the technique for estimating the blood flow rate of a test subject's predetermined site | part by non-blood collection.

本発明の別の目的は、マイクロスフェア法によって血流量を推定するために、採血を行わずに薬剤血中濃度Ｃａを推定することである。 Another object of the present invention is to estimate the drug blood concentration Ca without blood collection in order to estimate the blood flow volume by the microsphere method.

本発明の一実施態様に従う血流量の推定システムは、被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測した、前記被験者からのＲＩ情報を記憶する記憶手段と、前記ＲＩ情報に基づいて、前記薬剤投与から前記計測時間経過後の測定基準時刻までの薬剤血中濃度を推定する薬剤血中濃度推定手段と、前記測定時刻よりも後の撮影時間帯に、前記被験者の所定部位を撮影した３次元画像を記憶する記憶手段と、前記撮影時間帯に撮影された前記３次元画像を、前記測定基準時刻相当の３次元画像に変換する変換手段と、前記薬剤血中濃度推定手段により推定された前記薬剤血中濃度と、前記変換手段により変換された前記測定基準時刻相当の３次元画像とに基づいて、前記所定部位の血流量を推定する血流量推定手段と、を備える。 The blood flow estimation system according to an embodiment of the present invention includes a storage unit that stores RI information from the subject measured for a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to the subject. , Based on the RI information, drug blood concentration estimation means for estimating the drug blood concentration from the drug administration to the measurement reference time after the lapse of the measurement time, and the imaging time zone after the measurement time, Storage means for storing a three-dimensional image obtained by photographing a predetermined part of the subject, conversion means for converting the three-dimensional image photographed in the photographing time zone into a three-dimensional image corresponding to the measurement reference time, and the medicine Based on the drug blood concentration estimated by the blood concentration estimating means and the three-dimensional image corresponding to the measurement reference time converted by the converting means, the blood flow volume at the predetermined site is estimated. Comprising a blood flow rate estimation means for, the.

好適な実施形態では、前記薬剤血中濃度推定手段は、前記ＲＩ情報に基づいて前記被験者の薬剤体内循環量を推定し、予め定められている関数を用いて、前記推定された薬剤体内循環量を前記薬剤血中濃度へ変換するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the drug blood concentration estimating means estimates the amount of circulating drug in the subject based on the RI information, and uses the function determined in advance to estimate the amount of circulating drug in the drug. May be converted into the drug blood concentration.

好適な実施形態では、前記薬剤血中濃度推定手段は、前記薬剤を投与してから前記計測基準時刻までの間に、前記被験者から持続採血法により採血した所定量の血液から観測される放射線量を推定するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the drug blood concentration estimation means is a radiation dose observed from a predetermined amount of blood collected from the subject by a continuous blood sampling method between the administration of the drug and the measurement reference time. May be estimated.

好適な実施形態では、前記ＲＩ情報は、前記被験者の肺から放出される放射線量の時間変化を示す情報であり、前記薬剤血中濃度推定手段は、前記肺から放出される放射線量の時間変化情報に基づいて、前記薬剤を投与してから前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換することを特徴とするようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the RI information is information indicating a time change of a radiation dose emitted from the lung of the subject, and the drug blood concentration estimating means is a time change of the radiation dose emitted from the lung. Based on the information, the amount of the drug that has flowed out of the lung between the administration of the drug and the measurement reference time is estimated, and the amount of the drug that has flowed out of the lung is estimated using the predetermined function. You may make it the characteristic to convert to medium density | concentration.

好適な実施形態では、前記ＲＩ情報は、異なる時刻に撮影された前記被験者の肺の複数のプラナ画像であり、前記薬剤血中濃度推定手段は、各プラナ画像における肺領域の画素の合計画素値の時間変化を算出し、当該合計画素値の時間変化に基づいて肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を、実測値に基づいて予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the RI information is a plurality of planar images of the subject's lungs taken at different times, and the drug blood concentration estimating means is a total pixel value of pixels in the lung region in each planar image. Of the amount of the drug that has flowed out of the lung based on the time change of the total pixel value, and the amount of the drug that has flowed out of the lung is calculated using a predetermined function based on the actual measurement value. You may make it convert into the said blood concentration of the medicine.

好適な実施形態では、前記所定部位を撮影した３次元画像は、脳のＳＰＥＣＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像であり、前記血流量推定手段は、前記被験者の脳血流量を推定するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the three-dimensional image obtained by imaging the predetermined part is a SPECT (Single Photo Emission Computed Tomography) image of the brain, and the blood flow estimation means estimates the cerebral blood flow of the subject. Also good.

本発明の一実施態様に従う薬剤血流濃度の推定装置は、被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得たＲＩ情報を記憶した記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたＲＩ情報に基づいて、前記薬剤投与から前記計測時間経過後の測定基準時刻までの薬剤血中濃度を推定する薬剤血中濃度推定手段と、を備える。 An apparatus for estimating a blood flow concentration of a drug according to an embodiment of the present invention includes a storage unit that stores RI information obtained by measuring a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to a subject. And drug blood concentration estimation means for estimating the drug blood concentration from the drug administration to the measurement reference time after the measurement time has elapsed based on the RI information stored in the storage means.

以下、本発明の一実施形態に係る血流量推定システムについて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a blood flow estimation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る血流量推定システムの構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a blood flow estimation system according to the present embodiment.

血流量推定システムは、血流量推定装置１と、撮影装置２とを含む。そして、血流量推定装置１が、撮影装置２で撮影された画像データを処理して、非採血で脳などの所定部位の血流量を推定する。 The blood flow estimation system includes a blood flow estimation device 1 and an imaging device 2. Then, the blood flow estimation device 1 processes the image data photographed by the photographing device 2 and estimates the blood flow of a predetermined part such as the brain without blood collection.

撮影装置２は、例えば、ガンマカメラ型のＳＰＥＣＴ画像撮影装置である。撮影装置２では、ＲＩを含む薬剤が投与された被験者の２次元画像（プラナ画像）、及び３次元画像（ＳＰＥＣＴ画像）を撮影することができる。 The photographing apparatus 2 is, for example, a gamma camera type SPECT image photographing apparatus. The imaging device 2 can capture a two-dimensional image (planar image) and a three-dimensional image (SPECT image) of a subject to whom a medicine containing RI has been administered.

血流量推定装置１は、例えば汎用的なコンピュータシステムにより構成され、以下に説明する血流量推定装置１内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。 The blood flow estimation apparatus 1 is configured by, for example, a general-purpose computer system, and individual components or functions in the blood flow estimation apparatus 1 described below are realized by executing a computer program, for example.

血流量推定装置１は、撮影装置２で撮影した画像データを記憶する画像データ記憶部１１と、所定の関数を記憶する関数記憶部１３と、薬剤血中濃度Ｃａを推定するＣａ推定部２０と、マイクロスフェア法に従う処理を行うマイクロスフェア処理部３０とを備える。 The blood flow estimation device 1 includes an image data storage unit 11 that stores image data captured by the imaging device 2, a function storage unit 13 that stores a predetermined function, and a Ca estimation unit 20 that estimates a drug blood concentration Ca. And a microsphere processing unit 30 that performs processing according to the microsphere method.

画像データ記憶部１１には、被験者にＲＩを投与した後、以下に説明する撮影プロトコールに従って撮影することによって得た画像データが記憶される。本実施形態では、例えば、肺ダイナミック画像１１１と、脳スタティック画像１１３、１１５と、ＳＰＥＣＴ画像１１７とが画像データ記憶部１１に記憶される。 The image data storage unit 11 stores image data obtained by imaging according to an imaging protocol described below after administering RI to a subject. In the present embodiment, for example, the lung dynamic image 111, the brain static images 113 and 115, and the SPECT image 117 are stored in the image data storage unit 11.

図２は、撮影プロトコール及び対応する画像データを示す。 FIG. 2 shows an imaging protocol and corresponding image data.

撮影プロトコールとは、薬剤を投与した時刻を基準とし、この時刻からの経過時間ごとの撮影箇所及び撮影方法を規定するものである。 The imaging protocol defines the imaging location and imaging method for each elapsed time from the time when the drug is administered.

本実施形態の撮影プロトコールは、まず、ＲＩを含む薬剤投与から所定の計測時間（例えば３分間）の間、被験者の体内における放射能の分布状態を把握するためのＲＩ情報を取得する。すなわち、このプロセスが、例えば図２の（１）及び（２）に相当する。
（１）薬剤投与からの１分間（０分００秒から１分００秒）は、撮影装置２が肺のプラナ画像をダイナミック収集する。このときの各画像の収集時間は１秒である。これにより、６０枚の肺ダイナミック画像１１１が得られる。
（２）薬剤投与から１分００秒から３分００秒までの間も、肺のプラナ画像をダイナミック収集する。このときの各画像の収集時間は１０秒である。これにより、１２枚の肺ダイナミック画像１１１が得られる。 In the imaging protocol of this embodiment, first, RI information for grasping the distribution state of radioactivity in the body of a subject during a predetermined measurement time (for example, 3 minutes) from administration of a drug including RI is acquired. That is, this process corresponds to, for example, (1) and (2) in FIG.
(1) The imaging device 2 dynamically collects a planar image of a lung for one minute (from 0:00 to 1:00) from the time of drug administration. The collection time of each image at this time is 1 second. Thereby, 60 pulmonary dynamic images 111 are obtained.
(2) The lung planar images are dynamically acquired from 1 minute to 3 minutes after drug administration. The collection time of each image at this time is 10 seconds. Thereby, 12 lung dynamic images 111 are obtained.

次に、所定の測定基準時刻（例えば、薬剤投与から５分後）における、測定対象の所定部位の２次元画像を取得する。すなわち、このプロセスが、例えば図２の（３）に相当する。
（３）薬剤投与から４分３０秒から５分３０秒までの間は、脳のプラナ画像をスタティック収集する。これにより、脳スタティック画像１１３が得られる。この脳スタティック画像１１３は、薬剤投与から５分後のプラナ画像であるから、以降、ＰＬ５と呼ぶことがある。 Next, a two-dimensional image of a predetermined region to be measured is acquired at a predetermined measurement reference time (for example, 5 minutes after drug administration). That is, this process corresponds to (3) of FIG. 2, for example.
(3) The planar image of the brain is statically collected from 4 minutes 30 seconds to 5 minutes 30 seconds after drug administration. Thereby, the brain static image 113 is obtained. Since this brain static image 113 is a planar image 5 minutes after drug administration, it may be hereinafter referred to as PL5.

次に、測定対象部位の３次元画像を撮影する。ここで、ＳＰＥＣＴ収集をして３次元画像を得るためには２０分程度の時間を要すること、及び、体内の薬剤の分布が安定している時間帯に撮影することが好ましいので、この撮影は測定基準時刻よりも後に撮影（図２の（５）に相当）が行われる。なお、このＳＰＥＣＴ画像の撮影の前後には、このＳＰＥＣＴ画像を修正するための２次元画像の撮影（図２の（４）（６）に相当）が行われる。
（４）薬剤投与から１２分３０秒から１３分３０秒までの間は、脳のプラナ画像をスタティック収集する。これにより、脳スタティック画像１１５ａが得られる。
（５）薬剤投与から１５分００秒から３５分００秒までの間は、脳を３次元的にＳＰＥＣＴ収集する。撮影装置２は、このＳＰＥＣＴ収集したデータに基づいてＳＰＥＣＴ画像１１７を合成する。ＳＰＥＣＴ画像１１７は３次元画像であるから、ＳＰＥＣＴ画像のデータはボクセル値により構成されている。
なお、このＳＰＥＣＴ画像１１７は、薬剤投与後２０分を中心とする時間に撮影されたものであるから、ＳＰＥＣＴ２０と呼ぶことがある。
（６）薬剤投与から３６分３０秒から３７分３０秒までの間は、脳のプラナ画像をスタティック収集する。これにより、脳スタティック画像（ＰＬ２０ｂ）１１５ｂが得られる。 Next, a three-dimensional image of the measurement target part is taken. Here, it takes about 20 minutes to obtain a three-dimensional image by performing SPECT acquisition, and it is preferable to take an image in a time zone in which the distribution of the drug in the body is stable. Photographing (corresponding to (5) in FIG. 2) is performed after the measurement reference time. Before and after the SPECT image is shot, a two-dimensional image for correcting the SPECT image (corresponding to (4) and (6) in FIG. 2) is taken.
(4) From 12 minutes 30 seconds to 13 minutes 30 seconds after drug administration, static brain images are collected. Thereby, the brain static image 115a is obtained.
(5) During the period from 15:00 to 35:00 after drug administration, the brain is three-dimensionally SPECT-collected. The imaging apparatus 2 synthesizes a SPECT image 117 based on the SPECT collected data. Since the SPECT image 117 is a three-dimensional image, the SPECT image data is composed of voxel values.
Note that this SPECT image 117 is taken at a time centering around 20 minutes after drug administration, and is therefore sometimes referred to as SPECT20.
(6) During the period from 36 minutes 30 seconds to 37 minutes 30 seconds after drug administration, static brain images are collected. Thereby, a brain static image (PL20b) 115b is obtained.

ここで、脳スタティック画像１１５ａ及び１１５ｂは、いずれも、薬剤投与後２０分に相当するプラナ画像を取得するために用いられる。そこで、以降、脳スタティック画像１１５ａをＰＬ２０ａ、脳スタティック画像１１５ｂをＰＬ２０ｂと呼ぶことがある。 Here, both of the static brain images 115a and 115b are used for acquiring a planar image corresponding to 20 minutes after the administration of the drug. Therefore, hereinafter, the brain static image 115a may be referred to as PL20a, and the brain static image 115b may be referred to as PL20b.

再び図１を参照すると、Ｃａ推定部２０は、肺ダイナミック画像１１１に基づいて、薬剤投与から所定時間が経過した測定基準時刻における被験者の薬剤血中濃度Ｃａを推定する。すなわち、本実施形態では、従来は被験者から採血した血液を用いて実測することによって得られた薬剤血中濃度Ｃａを、採血することなく画像データから推定する。なお、動脈持続採血法により実測される薬剤血中濃度Ｃａは、薬剤投与からの経過時間ｔの関数であるＣａ（ｔ）を用いると以下の式で表される。 Referring again to FIG. 1, the Ca estimation unit 20 estimates the blood concentration Ca of the subject's blood at the measurement reference time after a predetermined time has elapsed since drug administration, based on the lung dynamic image 111. That is, in this embodiment, conventionally, the drug blood concentration Ca obtained by actual measurement using blood collected from a subject is estimated from image data without collecting blood. Note that the drug blood concentration Ca actually measured by the arterial continuous blood sampling method is expressed by the following equation using Ca (t), which is a function of the elapsed time t from drug administration.

Ｃａ推定部２０は、図１に示すように、肺ダイナミック画像１１１から肺領域のＲＯＩを定めるＲＯＩ決定部２１と、肺から流出し、体内を循環している薬剤量（薬剤体内循環量）ΔＬを算出するΔＬ算出部２３と、薬剤体内循環量ΔＬを薬剤血中濃度Ｃａに変換する変換処理部２５とを備える。 As shown in FIG. 1, the Ca estimation unit 20 includes an ROI determination unit 21 that determines the ROI of the lung region from the lung dynamic image 111, and a drug amount that flows out of the lungs and circulates in the body (drug circulation amount) And a conversion processing unit 25 for converting the drug circulation amount ΔL into the drug blood concentration Ca.

ＲＯＩ決定部２１は、例えば以下に示すような手法で、肺ダイナミック画像１１１における肺のＲＯＩを決定する。 The ROI determination unit 21 determines the lung ROI in the lung dynamic image 111 by the following method, for example.

図３は、表示装置４に表示される肺のＲＯＩ入力画面の例を示す。 FIG. 3 shows an example of a lung ROI input screen displayed on the display device 4.

例えば、ＲＯＩ決定部２１は、同図に示すように、肺ダイナミック画像１１１のうちの一枚を表示装置４に表示させる。そして、ユーザが入力装置３を用いて肺領域を囲むと、ＲＯＩ決定部２１は、この囲まれた領域を肺のＲＯＩ５１として決定する。 For example, the ROI determination unit 21 displays one of the lung dynamic images 111 on the display device 4 as shown in FIG. When the user surrounds the lung region using the input device 3, the ROI determination unit 21 determines the enclosed region as the lung ROI 51.

ΔＬ算出部２３は、全肺ダイナミック画像１１１における肺のＲＯＩ５１内の全画素の画素値（カウント値）に基づいて、薬剤体内循環量ΔＬを算出する。例えば、ΔＬ算出部２３は、各肺ダイナミック画像１１１のそれぞれについて、肺ＲＯＩ５１内の全画素の画素値の総和を算出する。これを、横軸を薬剤投与からの経過時間、縦軸を各ダイナミック画像１１１における肺ＲＯＩ５１内画素の画素値の総和としてグラフ化したタイムアクティビティカーブを生成する。 The ΔL calculation unit 23 calculates a drug circulation amount ΔL based on the pixel values (count values) of all the pixels in the lung ROI 51 in the whole lung dynamic image 111. For example, the ΔL calculation unit 23 calculates the sum of the pixel values of all the pixels in the lung ROI 51 for each lung dynamic image 111. A time activity curve is generated in which the horizontal axis represents the elapsed time from drug administration, and the vertical axis represents the sum of the pixel values of the pixels in the lung ROI 51 in each dynamic image 111.

図４にタイムアクティビティカーブの例を示す。本実施形態では、薬剤投与から３分間の肺ダイナミック画像１１１を取得したので、薬剤投与から３分間のタイムアクティビティカーブが得られる。 FIG. 4 shows an example of a time activity curve. In this embodiment, since the lung dynamic image 111 for 3 minutes from the drug administration is acquired, a time activity curve for 3 minutes from the drug administration is obtained.

ΔＬ算出部２３は、図４に示すような、薬剤投与から３分間のタイムアクティビティカーブ（実線）に基づいて、薬剤投与から５分、つまり測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定する。例えば、ΔＬ算出部２３は、肺ＲＯＩ内画素値の合計が最大（Ｌｐｅａｋ）となる時刻（Ｔｐｅａｋ）以降のタイムアクティビティカーブを指数関数で近似し、薬剤投与から３分以降の画素値の総和を予測する。そして、Ｌｐｅａｋと、この近似した指数関数に基づいて算出した５分後の画素値の総和（Ｌ５）との差を求めることにより、薬剤体内循環量ΔＬを算出する。 Based on a time activity curve (solid line) for 3 minutes from drug administration as shown in FIG. 4, the ΔL calculation unit 23 calculates the amount of drug that has flowed out of the lungs during 5 minutes from drug administration, that is, until the measurement reference time. presume. For example, the ΔL calculation unit 23 approximates the time activity curve after the time (Tpeak) when the sum of the pixel values in the lung ROI becomes the maximum (Lpeak) by an exponential function, and calculates the sum of the pixel values after 3 minutes from the drug administration. Predict. Then, by calculating the difference between Lpeak and the sum (L5) of pixel values after 5 minutes calculated based on this approximated exponential function, the amount of circulation in the drug ΔL is calculated.

次に、改めて図１を参照すると、変換処理部２５は、所定の関数を用いて、上のようにして求めた薬剤体内循環量ΔＬを薬剤血中濃度Ｃａに変換する。例えば、本実施形態では、変換処理２５は、関数記憶部１３に記憶されている関数を用いて、薬剤体内循環量ΔＬを薬剤血中濃度Ｃａに変換する。ここで、まず関数記憶部１３に記憶されている関数について説明する。 Next, referring again to FIG. 1, the conversion processing unit 25 converts the drug circulation amount ΔL obtained as described above into a drug blood concentration Ca using a predetermined function. For example, in the present embodiment, the conversion process 25 converts the drug circulation amount ΔL into the drug blood concentration Ca using a function stored in the function storage unit 13. Here, the function memorize | stored in the function memory | storage part 13 is demonstrated first.

関数記憶部１３には、事前に予め計測により求められた薬剤血中濃度Ｃａと、薬剤体内循環量ΔＬとの関係を示す関数が記憶されている。例えば、本実施形態では、この関数は上記のような薬剤体内循環量ΔＬと、動脈持続採血法により被験者から採血した血液の放射線量を実測して得た薬剤血中濃度Ｃａとの関係を示す関数である。 The function storage unit 13 stores a function indicating the relationship between the drug blood concentration Ca previously obtained by measurement and the drug internal circulation amount ΔL. For example, in this embodiment, this function indicates the relationship between the above-mentioned drug circulation amount ΔL and the drug blood concentration Ca obtained by actually measuring the radiation dose of blood collected from the subject by the arterial continuous blood sampling method. It is a function.

図５は、この関数の説明図である。すなわち、ある被験者について、肺ダイナミック画像１１１の撮影と同時に、動脈持続採血法による採血を５分間行う。そして、ダイナミック画像１１１からは上述の要領で薬剤体内循環量ΔＬを算出する。一方、採血した血液については、放射線量をカウントして薬剤血中濃度Ｃａを実測する。そして、最小自乗法などの所定の手法を用いて、薬剤体内循環量ΔＬ及び薬剤血中濃度Ｃａの関係を示す関数を導く。本実施形態では、例えば、ΔＬ及びＣａのそれぞれの対数が１次関数で近似でき、
ｌｎ（Ｃａ）＝Ａ×ｌｎ（ΔＬ）＋Ｂ
となる。 FIG. 5 is an explanatory diagram of this function. That is, for a subject, blood is collected for 5 minutes by the arterial continuous blood collection method simultaneously with the photographing of the lung dynamic image 111. From the dynamic image 111, the in-pharmaceutical circulation amount ΔL is calculated as described above. On the other hand, for the collected blood, the radiation dose is counted and the drug blood concentration Ca is measured. Then, a function indicating the relationship between the drug circulation amount ΔL and the drug blood concentration Ca is derived using a predetermined method such as a least square method. In this embodiment, for example, the logarithm of ΔL and Ca can be approximated by a linear function,
ln (Ca) = A × ln (ΔL) + B
It becomes.

なお、薬剤血中濃度Ｃａは、動脈持続採血法により採血した全血を用いて測定した値であってもよいし、採血した血液をオクタノール抽出してから測定した値であってもよい。 The drug blood concentration Ca may be a value measured using whole blood collected by the arterial continuous blood sampling method, or a value measured after octanol extraction of the collected blood.

再び図１を参照すると、変換処理部２５は、ΔＬ算出部２３が算出した薬剤体内循環量ΔＬを関数記憶部１３に記憶されている関数を適用して、薬剤血中濃度Ｃａに変換する。 Referring to FIG. 1 again, the conversion processing unit 25 converts the drug circulation amount ΔL calculated by the ΔL calculation unit 23 into a drug blood concentration Ca by applying a function stored in the function storage unit 13.

これにより、事前に関数を決定しておけば、被験者からの採血を行うことなく画像データに基づいて薬剤血中濃度Ｃａを推定することができる。 Thereby, if the function is determined in advance, the drug blood concentration Ca can be estimated based on the image data without collecting blood from the subject.

マイクロスフェア処理部３０は、ＳＰＥＣＴ画像１１７（ＳＰＥＣＴ２０）を用いて、測定基準時刻である薬剤投与から５分後のＳＰＥＣＴ画像に変換を行って、薬剤投与から５分後の脳内の血流量を推定する。ここで、薬剤投与から５分後のＳＰＥＣＴ画像をＳＰＥＣＴ５と呼ぶ。 The microsphere processing unit 30 converts the SPECT image 117 (SPECT20) into a SPECT image 5 minutes after drug administration, which is the measurement reference time, and calculates blood flow in the brain 5 minutes after drug administration. presume. Here, the SPECT image 5 minutes after drug administration is called SPECT5.

マイクロスフェア処理部３０は、脳スタティック画像１１３，１１５に基づいて脳のＲＯＩを定めるＲＯＩ決定部３１と、ＳＰＥＣＴ２０をＳＰＥＣＴ５に変換するＳＰＥＣＴ変換部３３と、測定基準時刻の脳の血流量ＣＢＦ（ＣｅｒｅｂｒａｌＢｌｏｏｄＦｌｏｗ）を算出するＣＢＦ算出部３５とを備える。 The microsphere processing unit 30 includes a ROI determination unit 31 that determines a brain ROI based on the brain static images 113 and 115, a SPECT conversion unit 33 that converts SPECT20 into SPECT5, and a blood flow CBF (Cerebral) at the reference time of measurement. A CBF calculating unit 35 for calculating (Blood Flow).

ＲＯＩ決定部３１は、脳スタティック画像１１３，１１５における脳のＲＯＩを決定する。 The ROI determination unit 31 determines the brain ROI in the brain static images 113 and 115.

図６は、表示装置４に表示される脳のＲＯＩ入力画面の例を示す。 FIG. 6 shows an example of a brain ROI input screen displayed on the display device 4.

例えば、ＲＯＩ決定部３１は、同図に示すように、脳スタティック画像１１３，１１５のいずれかを表示装置４に表示させる。そして、ユーザが入力装置３を用いて脳領域を囲むと、ＲＯＩ決定部３１は、この囲まれた領域を脳のＲＯＩ５３として決定する。各スタティック画像ごとにＲＯＩを指定してもよいし、同一被験者の画像については、一つのスタティック画像で囲ったＲＯＩを他のスタティック画像に適用してもよい。 For example, the ROI determination unit 31 causes the display device 4 to display one of the brain static images 113 and 115 as shown in FIG. When the user surrounds the brain region using the input device 3, the ROI determination unit 31 determines this enclosed region as the ROI 53 of the brain. An ROI may be designated for each static image, and for an image of the same subject, an ROI surrounded by one static image may be applied to another static image.

ＳＰＥＣＴ変換部３３は、式（１）により、薬剤投与後２０分を中心とする時間帯に撮影されたＳＰＥＣＴ２０を、薬剤投与後５分の状態に相当するＳＰＥＣＴ５に変換する。例えば、ＳＰＥＣＴ変換部３３は、ＳＰＥＣＴ２０の各ボクセル値に対して、薬剤投与後２０分のプラナ画像ＰＬ２０における脳ＲＯＩ５３内の全画素の平均値と、薬剤投与後５分のプラナ画像ＰＬ５における脳ＲＯＩ５３内の全画素の平均値との比を用いて、ＳＰＥＣＴ２０の各ボクセル値を、ＳＰＥＣＴ５の各ボクセル値に変換する。 The SPECT conversion unit 33 converts the SPECT 20 photographed in the time zone centered on 20 minutes after drug administration into SPECT5 corresponding to the state of 5 minutes after drug administration, according to the equation (1). For example, the SPECT conversion unit 33 calculates, for each voxel value of SPECT 20, the average value of all the pixels in the brain ROI 53 in the planar image PL20 20 minutes after drug administration, and the brain ROI 53 in the planar image PL5 5 minutes after drug administration. Each voxel value of SPECT20 is converted into each voxel value of SPECT5 using the ratio with the average value of all the pixels.

ここで、薬剤投与後２０分のプラナ画像を直接撮影することができないので、ＰＬ２０ａとＰＬ２０ｂとの平均を、薬剤投与後２０分のプラナ画像として扱っている。 Here, since a planar image of 20 minutes after drug administration cannot be taken directly, the average of PL20a and PL20b is treated as a planar image of 20 minutes after drug administration.

ＣＢＦ算出部３５は、Ｃａ推定部２０で推定された薬剤投与から５分間の薬剤血中濃度Ｃａ及びＳＰＥＣＴ変換部３３で算出されたＳＰＥＣＴ５のボクセル値を用いて、式（２）により、ボクセルごとにＣＢＦを算出する。 The CBF calculation unit 35 uses the drug blood concentration Ca for 5 minutes from the drug administration estimated by the Ca estimation unit 20 and the SPECT5 voxel value calculated by the SPECT conversion unit 33 to calculate each voxel according to the equation (2). CBF is calculated.

ＣＣＦ（ＣｒｏｓｓＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＦａｃｔｏｒ）：ボクセル値を容積に変換する換算係数

CCF (Cross Calibration Factor): Conversion factor for converting voxel values into volume

なお、ＣＣＦは、被験者ごとの変換処理を行うたびに入力を受け付けるようにしてもよい。 Note that the CCF may receive an input every time conversion processing is performed for each subject.

これにより、測定基準時刻である薬剤投与から５分後の脳の血流量を、被験者から採血することなく推定することができる。 Thereby, it is possible to estimate the cerebral blood flow 5 minutes after the administration of the drug, which is the measurement reference time, without collecting blood from the subject.

次に、上記構成を備えるシステムを用いて、被験者の脳血流を推定するための処理手順について、図７に示すフローチャートに従って説明する。 Next, a processing procedure for estimating the cerebral blood flow of the subject using the system having the above configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、事前処理として、関数記憶部１３に記憶されるべき関数を生成する（Ｓ１１）。 First, as pre-processing, a function to be stored in the function storage unit 13 is generated (S11).

次に、被験者に薬剤を投与し、図２に示す撮影プロトコールに従って、撮影装置２を用いて撮影を行う（Ｓ１２）。撮影後、肺ダイナミック画像１１１，脳スタティック画像１１３，１１５、及び所定の合成処理を行って合成されたＳＥＰＣＴ画像１１７が画像データ記憶部１１に格納される（Ｓ１３）。 Next, the drug is administered to the subject, and imaging is performed using the imaging device 2 in accordance with the imaging protocol shown in FIG. 2 (S12). After imaging, the lung dynamic image 111, the brain static images 113 and 115, and the SEPCT image 117 synthesized by performing a predetermined synthesis process are stored in the image data storage unit 11 (S13).

これ以降、血流量推定装置１が、画像データ記憶部１１に格納された画像データに基づいて脳血流量を推定する。すなわち、ＲＯＩ決定部２１が、肺ダイナミック画像１１１における肺のＲＯＩを決定する（Ｓ１４）。そして、ΔＬ算出部２３が、肺ダイナミック画像１１１に基づいて、図４に示すタイムアクティビティカーブの近似式を求め、これから薬剤体内循環量ΔＬを算出する（Ｓ１５）。変換処理部２５が、関数記憶部１３の関数を用いて、薬剤体内循環量ΔＬを薬剤血中濃度Ｃａに変換する（Ｓ１６）。 Thereafter, the blood flow estimation device 1 estimates the cerebral blood flow based on the image data stored in the image data storage unit 11. That is, the ROI determination unit 21 determines the lung ROI in the lung dynamic image 111 (S14). Then, the ΔL calculation unit 23 obtains an approximate expression of the time activity curve shown in FIG. 4 based on the lung dynamic image 111, and calculates the drug internal circulation amount ΔL therefrom (S15). The conversion processing unit 25 converts the drug circulation amount ΔL into the drug blood concentration Ca using the function of the function storage unit 13 (S16).

次に、ＲＯＩ決定部３１が、脳スタティック画像１１３，１１５おける脳のＲＯＩを決定する（Ｓ１７）。ここで決定された脳のＲＯＩを用いて、ＳＰＥＣＴ変換部３３は、ＳＰＥＣＴ２０をＳＰＥＣＴ５に変換する（Ｓ１８）。そして、ＣＢＦ算出部３５は、ＳＰＥＣＴ５を用いて、ボクセル単位に脳の血流量ＣＢＦを算出する（Ｓ１９）。 Next, the ROI determination unit 31 determines the ROI of the brain in the brain static images 113 and 115 (S17). Using the brain ROI determined here, the SPECT conversion unit 33 converts SPECT20 into SPECT5 (S18). Then, the CBF calculating unit 35 uses SPECT5 to calculate the cerebral blood flow CBF in units of voxels (S19).

以上の処理により、被験者ごとの採血を行わずに、撮影装置２で撮影した画像データから脳の血流量を推定することができる。 With the above processing, the blood flow in the brain can be estimated from the image data captured by the imaging device 2 without collecting blood for each subject.

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to those embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態ではＳＰＥＣＴによる画像を利用しているが、ＰＥＴ（ＰｏｓｉｔｏｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による画像を利用することもできる。 For example, although the image by SPECT is used in the above embodiment, an image by PET (Positionon Emission Tomography) can also be used.

本発明の一実施形態に係る血流量推定システムの構成図である。It is a block diagram of the blood flow rate estimation system which concerns on one Embodiment of this invention. 撮影プロトコール及び対応する画像データを示す。An imaging protocol and corresponding image data are shown. 表示装置４に表示される肺のＲＯＩ入力画面の例を示す。The example of the ROI input screen of the lungs displayed on the display apparatus 4 is shown. タイムアクティビティカーブの例を示す。An example of a time activity curve is shown. ΔＬ→Ｃａ変換用関数の説明図である。It is explanatory drawing of the function for (DELTA) L-> Ca conversion. 表示装置４に表示される脳のＲＯＩ入力画面の例を示す。The example of the ROI input screen of the brain displayed on the display apparatus 4 is shown. 被験者の脳血流を推定するための処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence for estimating a test subject's cerebral blood flow.

符号の説明Explanation of symbols

１血流量推定装置
２撮影装置
３入力装置
４表示装置
１１画像データ記憶部
１３関数記憶部
２０Ｃａ推定部
２１ＲＯＩ決定部
２３ ΔＬ算出部
２５変換処理部
３０マイクロスフェア処理部
３１ＲＯＩ決定部
３３ＳＰＥＣＴ変換部
３５ＣＢＦ算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blood flow rate estimation apparatus 2 Imaging device 3 Input device 4 Display apparatus 11 Image data memory | storage part 13 Function memory | storage part 20 Ca estimation part 21 ROI determination part 23 (DELTA) L calculation part 25 Conversion process part 30 Microsphere process part 31 ROI determination part 33 SPECT Conversion unit 35 CBF calculation unit

Claims

被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得た、前記被験者の肺から放出された放射線量の時間変化を示すＲＩ情報を記憶する記憶手段と、
前記薬剤投与から前記計測時間が経過した時刻より後の測定基準時刻における薬剤血中濃度を推定する薬剤血中濃度推定手段であって、前記ＲＩ情報に基づいて、前記薬剤を投与してから前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換する、前記薬剤血中濃度推定手段と、
前記測定基準時刻よりも後の撮影時間帯に、前記被験者の所定部位を撮影した３次元画像を記憶する記憶手段と、
前記撮影時間帯に撮影された前記３次元画像を、前記測定基準時刻相当の３次元画像に変換する変換手段と、
前記薬剤血中濃度推定手段により推定された前記薬剤血中濃度と、前記変換手段により変換された前記測定基準時刻相当の３次元画像とに基づいて、前記所定部位の血流量を推定する血流量推定手段と、を備えた血流量の推定システム。 Storage means for storing RI information indicating a temporal change in radiation dose emitted from the lungs of the subject obtained by measuring a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to the subject; ,
Drug blood concentration estimation means for estimating a drug blood concentration at a measurement reference time after the time at which the measurement time has elapsed since the drug administration, and after administering the drug based on the RI information The drug blood concentration estimation means that estimates the amount of drug that has flowed out of the lungs until the measurement reference time and converts the drug amount that has flowed out of the lung into the drug blood concentration using a predetermined function When,
Storage means for storing a three-dimensional image obtained by photographing a predetermined part of the subject in a photographing time zone after the measurement reference time;
Conversion means for converting the three-dimensional image photographed in the photographing time zone into a three-dimensional image corresponding to the measurement reference time;
A blood flow volume for estimating a blood flow volume at the predetermined portion based on the drug blood concentration estimated by the drug blood concentration estimating means and a three-dimensional image corresponding to the measurement reference time converted by the converting means. A blood flow estimation system comprising: an estimation means;

前記薬剤血中濃度推定手段は、前記薬剤を投与してから前記測定基準時刻までの間に、前記被験者から動脈持続採血法により採血した所定量の血液から観測される放射線量を推定することを特徴とする請求項１記載の血流量の推定システム。 The drug blood concentration estimating means estimates the radiation dose observed from a predetermined amount of blood collected from the subject by the arterial continuous blood sampling method between the administration of the drug and the measurement reference time. The blood flow estimation system according to claim 1, wherein:

前記ＲＩ情報は、異なる時刻に撮影された前記被験者の肺の複数のプラナ画像であり、
前記薬剤血中濃度推定手段は、各プラナ画像における肺領域の画素の合計画素値の時間変化を算出し、当該合計画素値の時間変化に基づいて前記肺から流出した薬剤量を推定することを特徴とする請求項１記載の血流量の推定システム。 The RI information is a plurality of planar images of the subject's lungs taken at different times;
The blood drug concentration estimation means calculates a time change of the total pixel values of the pixels of the lung regions in each planar image, Ru estimated Teisu the amount of drug that flows out from the lungs on the basis of the time variation of the total pixel value The blood flow estimation system according to claim 1.

前記所定部位を撮影した３次元画像は、脳のＳＰＥＣＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像であり、
前記血流量推定手段は、前記被験者の脳血流量を推定することを特徴とする請求項１記載の血流量の推定システム。 The three-dimensional image obtained by imaging the predetermined part is a SPECT (Single Photo Emission Computed Tomography) image of the brain,
The blood flow estimation system according to claim 1, wherein the blood flow estimation means estimates a cerebral blood flow of the subject.

コンピュータが、
被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得た、前記被験者の肺から放出された放射線量の時間変化を示すＲＩ情報を記憶するステップと、
前記薬剤投与から前記計測時間が経過した時刻より後の測定基準時刻における薬剤血中濃度を推定するステップであって、前記ＲＩ情報に基づいて、前記薬剤を投与してから前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換する、前記薬剤血中濃度を推定するステップと、
前記測定基準時刻よりも後の撮影時間帯に撮影された、前記被験者の所定部位の３次元画像を、前記測定基準時刻相当の３次元画像に変換するステップと、
前記推定された薬剤血中濃度と、前記変換された前記測定基準時刻相当の３次元画像とに基づいて、前記所定部位の血流量を推定するステップと、を行う血流量の推定方法。 Computer
And storing the RI information indicating subject obtained by measurement between the administration of drugs containing the RI (Radio Isotope) of a predetermined measurement time, the time variation of the radiation dose emitted from the lungs of the subject,
A step of estimating a blood concentration of a drug at a measurement reference time after a time at which the measurement time has elapsed from the administration of the drug, from the administration of the drug to the measurement reference time based on the RI information Estimating the drug blood concentration during which the drug amount effused from the lung is converted into the drug blood concentration using a predetermined function .
And converting the measured reference time was taken to the photographing time zone later than the three-dimensional image of a predetermined portion of the subject, the measurement reference time corresponding three-dimensional image,
Wherein the estimated blood drug concentration, the based on the transformed three-dimensional image of the measurement reference time corresponding method of estimating blood flow for performing the steps, the estimating blood flow of the predetermined portion.

所定部位の血流量を推定するためのコンピュータプログラムであって、
被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得た、前記被験者の肺から放出された放射線量の時間変化を示すＲＩ情報を記憶するステップと、
前記薬剤投与から前記計測時間が経過した時刻より後の測定基準時刻における薬剤血中濃度を推定するステップであって、前記ＲＩ情報に基づいて、前記薬剤を投与してから前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換する、前記薬剤血中濃度を推定するステップと、
前記測定基準時刻よりも後の撮影時間帯に撮影された、前記被験者の所定部位の３次元画像を、前記測定基準時刻相当の３次元画像に変換するステップと、
前記推定された薬剤血中濃度と、前記変換された前記測定基準時刻相当の３次元画像とに基づいて、前記所定部位の血流量を推定するステップと、をコンピュータに実行させる、薬剤血中濃度推定のためのコンピュータプログラム。 A computer program for estimating blood flow at a predetermined site,
Storing RI information indicating a temporal change in radiation dose emitted from the lungs of the subject obtained by measuring a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to the subject;
A step of estimating a blood concentration of a drug at a measurement reference time after a time at which the measurement time has elapsed from the administration of the drug, from the administration of the drug to the measurement reference time based on the RI information Estimating the drug blood concentration during which the drug amount effused from the lung is converted into the drug blood concentration using a predetermined function .
And converting the measured reference time was taken to the photographing time zone later than the three-dimensional image of a predetermined portion of the subject, the measurement reference time corresponding three-dimensional image,
Causing the computer to execute the step of estimating the blood flow volume of the predetermined portion based on the estimated drug blood concentration and the converted three-dimensional image corresponding to the measurement reference time. Computer program for estimation.

被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得た、前記被験者の肺から放出された放射線量の時間変化を示すＲＩ情報を記憶した記憶手段と、
前記薬剤投与から前記計測時間が経過した時刻より後の測定基準時刻における薬剤血中濃度を推定する薬剤血中濃度推定手段であって、前記記憶手段に記憶されたＲＩ情報に基づいて、前記薬剤投与から前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換する、前記薬剤血中濃度推定手段と、を備えた薬剤血流濃度の推定装置。 Storage means for storing RI information indicating a temporal change in radiation dose emitted from the lung of the subject obtained by measuring a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to the subject ; ,
Drug blood concentration estimation means for estimating a drug blood concentration at a measurement reference time after a time when the measurement time has elapsed from the drug administration, wherein the drug blood concentration is based on RI information stored in the storage means Estimating the amount of drug flowing out of the lung between administration and the measurement reference time, and converting the amount of drug flowing out of the lung into the blood concentration of the drug using a predetermined function A blood flow concentration estimating apparatus comprising: a concentration estimating means;

薬剤血中濃度推定のためのコンピュータプログラムであって、
被験者にＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を含む薬剤を投与してから所定の計測時間の間計測して得た、前記被験者の肺から放出された放射線量の時間変化を示すＲＩ情報を記憶するステップと、
前記薬剤投与から前記計測時間が経過した時刻より後の測定基準時刻における薬剤血中濃度を推定するステップであって、前記記憶されたＲＩ情報に基づいて、前記薬剤投与から前記測定基準時刻までの間に肺から流出した薬剤量を推定し、前記肺から流出した薬剤量を予め定められている関数を用いて前記薬剤血中濃度へ変換する、前記薬剤血中濃度を推定するステップと、をコンピュータに実行させる、薬剤血中濃度推定のためのコンピュータプログラム。
A computer program for estimating drug blood concentration,
Storing RI information indicating a temporal change in radiation dose emitted from the lungs of the subject obtained by measuring a predetermined measurement time after administering a drug containing RI (Radio Isotope) to the subject ;
A step of estimating a blood concentration of a drug at a measurement reference time after a time when the measurement time has elapsed from the administration of the drug, based on the stored RI information, from the drug administration to the measurement reference time Estimating the drug blood concentration, estimating the drug blood concentration between the lungs, converting the drug flow out of the lungs into the drug blood concentration using a predetermined function , and A computer program for estimating the blood concentration of a drug to be executed by a computer.