定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的方法及系統(tǒng)，所述方法包括：取得一目標(biāo)影像，其中，該目標(biāo)影像包含一放射性藥物的腦部影像；利用一仿射線性形變校正該目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素形狀大小，使其與一標(biāo)準(zhǔn)腦部模板一致，其中，該標(biāo)準(zhǔn)腦部模板包含一紋狀體于大腦中的相對(duì)位置；依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的紋狀體選取對(duì)應(yīng)目標(biāo)影像中的紋狀體的范圍，并且計(jì)算一紋狀體的平均像素值；分割該目標(biāo)影像中的紋狀體，并且根據(jù)目標(biāo)影像剩余的像素值計(jì)算一背景值；以及依據(jù)紋狀體的平均像素值及背景值產(chǎn)生一特異性攝取比值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種核子醫(yī)學(xué)斷層掃描的系統(tǒng)及方法，特別是一種定量分析核子醫(yī)學(xué) 腦部影像的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核子醫(yī)學(xué)應(yīng)用在帕金森氏癥的診斷或多巴胺神經(jīng)元的受損情形時(shí)，單從臨床上的 癥狀診斷并不容易。然而傳統(tǒng)的神經(jīng)影像學(xué)檢查，例如計(jì)算機(jī)斷層或核磁共振，往往只能提 供結(jié)構(gòu)學(xué)上的異常。近年來(lái)核子醫(yī)學(xué)的發(fā)展，例如，單光子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（SPECT)，利用 許多不同的放射同位素結(jié)合在突觸前的神經(jīng)元或突觸后的接受體，可以反應(yīng)出多巴胺系統(tǒng) 在突觸前后的功能異常，對(duì)于診斷帕金森氏癥或多巴胺神經(jīng)元的受損情形，提供相當(dāng)大的 幫助。
[0003] 目前在帕金森氏癥的診斷中，除了評(píng)估病人是否已出現(xiàn)臨床病癥，主要透過(guò)放射 性藥物至體內(nèi)，經(jīng)由單光子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀收集其放射藥物信息并重建出腦攝取放射活 度影像后，由核子醫(yī)學(xué)專(zhuān)科醫(yī)師進(jìn)行影像判讀與疾病分期。在傳統(tǒng)評(píng)估中，主要是以醫(yī)師目 視影像判讀檢查，或是有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)事放射師以手動(dòng)人工圈選紋狀體進(jìn)行半定量等方式觀察 紋狀體影像的缺損程度，但是上述方式則會(huì)因個(gè)人主觀而造成人為誤差、耗工費(fèi)時(shí)以及再 現(xiàn)性（reproducibility)低等缺點(diǎn)。
[0004] 核子醫(yī)學(xué)腦部掃描造影劑，主要是利用生理功能病變來(lái)檢測(cè)到局部的腦神經(jīng)病 變，如帕金森癥、癲癇等腦神經(jīng)疾病。然而，缺點(diǎn)是因?yàn)楹俗俞t(yī)學(xué)使用放射性藥物來(lái)了解腦 部功能的變化，不同核醫(yī)學(xué)放射性藥物其腦部組織吸收分布便不同，會(huì)影響影像的對(duì)比度， 造成影像和影像之間的空間對(duì)位誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是提供一種定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其方法包括取得一 目標(biāo)影像，其中，該目標(biāo)影像包含一放射性藥物的腦部影像。接著，利用一仿射線性形變校 正該目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素形狀大小與一標(biāo)準(zhǔn)腦部模板一致，其中，該標(biāo)準(zhǔn)腦部 模板為數(shù)個(gè)正常腦部影像的迭合統(tǒng)計(jì)，并且顯示一紋狀體于大腦中的相對(duì)位置。接下來(lái)，依 據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的紋狀體選取對(duì)應(yīng)該目標(biāo)影像中的紋狀體的范圍，并且計(jì)算一紋狀體 的平均像素值。接著，分割目標(biāo)影像中的紋狀體，并且根據(jù)目標(biāo)影像剩余的像素值計(jì)算一背 景值。最后，依據(jù)該紋狀體的平均像素值及背景值產(chǎn)生一紋狀體各部位的特異性攝取比值。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是提供一種定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一擷取 單元、一處理單元以及一計(jì)算單元。所述擷取單元，用以取得一目標(biāo)影像，其中，所述目標(biāo)影 像包含一放射性藥物的腦部影像。所述處理單元電連接所述擷取單元，用以利用一仿射線 性形變校正目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素形狀大小與一標(biāo)準(zhǔn)腦部模板一致，其中，標(biāo)準(zhǔn) 腦部模板為數(shù)個(gè)正常腦部影像的迭合統(tǒng)計(jì)，并且顯示一紋狀體于大腦中的相對(duì)位置，進(jìn)一 步依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的紋狀體選取對(duì)應(yīng)該目標(biāo)影像中的紋狀體的范圍，并且計(jì)算一紋 狀體的平均像素值以及分割該目標(biāo)影像中的紋狀體，且根據(jù)目標(biāo)影像剩余的像素值計(jì)算一 背景值。所述計(jì)算單元電連接所述處理單元，用以依據(jù)紋狀體各部位的平均像素值及背景 值產(chǎn)生一特異性攝取比值。
[0007] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是，能夠改善臨床傳統(tǒng)手工圈選方法的 耗時(shí)費(fèi)工、再現(xiàn)性低及人為主觀等問(wèn)題，為臨床醫(yī)師與研究人員提供了易于使用的影像分 析工具。
[0008] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)一步了解本發(fā) 明及其技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明定量分析核子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的方框示意圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明空間正規(guī)化處理后目標(biāo)影像的示意圖；
[0011] 圖3是本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)之模板所定義的紋狀體范圍的示意圖；
[0012] 圖4是本發(fā)明自動(dòng)圈選的紋狀體范圍的示意圖；
[0013] 圖5是本發(fā)明全腦扣除兩側(cè)紋狀體的區(qū)域的示意圖；
[0014] 圖6是本發(fā)明依據(jù)特異性攝取比值及不對(duì)稱(chēng)性索引定量紋狀體的萎縮程度的示 意圖；
[0015] 圖7是本發(fā)明掃描影像分析結(jié)果的示意圖；以及
[0016] 圖8是本發(fā)明定量分析核子醫(yī)學(xué)影像方法的一實(shí)施例的流程圖。
[0017] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：100定量分析核子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)；110擷取單元；120處理單元； 130計(jì)算單元；140顯示單元；200空間正規(guī)化后的掃描影像；510背景區(qū)域；600分析圖表； 610縱軸；620橫軸；700定量分析核醫(yī)腦部影像的接口；710、712、714切面掃描影像；720分 析結(jié)果表格；730尾核；732殼核；310、410、734紋狀體；740右半腦特異性攝取比值；742左 半腦特異性攝取比值；744不對(duì)稱(chēng)性索引；810~850步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例中所揭露的定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的方法可以應(yīng)用在核子醫(yī) 學(xué)影像系統(tǒng)，或是應(yīng)用在可以連接至核子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或微處理器系統(tǒng)中。 本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行步驟可以寫(xiě)成軟件程序，軟件程序可以?xún)?chǔ)存于任何微處理單元辨識(shí)、 解讀的記錄媒體，或包含有上述紀(jì)錄媒體的物品及裝置。不限定為任何形式，上述物品可以 為硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)、ZIP、磁光裝置（MO)、IC芯片、隨機(jī)存取內(nèi)存（RAM)，或任何熟悉此項(xiàng)技 藝者所可使用的包含有上述紀(jì)錄媒體的物品。
[0019] 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包含顯示設(shè)備、處理器、內(nèi)存、輸入設(shè)備及儲(chǔ)存裝置。其中，輸入設(shè) 備可以用以輸入影像、文字、指令等數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。儲(chǔ)存裝置例如為硬盤(pán)、光驅(qū)或藉由 因特網(wǎng)連接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)，用以?xún)?chǔ)存系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序及用戶(hù)數(shù)據(jù)等，亦可以?xún)?chǔ)存本發(fā)明 實(shí)施例所寫(xiě)成的軟件程序。內(nèi)存系用以暫存數(shù)據(jù)或執(zhí)行的程序。處理單元用以運(yùn)算及處理 數(shù)據(jù)等。顯示設(shè)備則用以顯示輸出的數(shù)據(jù)或影像。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例定量分 析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的方法時(shí)，對(duì)應(yīng)的程序便被加載內(nèi)存，以配合處理單元執(zhí)行本發(fā)明實(shí) 施例定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的方法。最后，再將結(jié)果顯示于顯示設(shè)備或儲(chǔ)存于儲(chǔ)存裝 置。
[0020] 本發(fā)明提供了一種定量分析核子醫(yī)學(xué)腦部影像的系統(tǒng)及方法，依據(jù)三度空間中紋 狀體放射活性攝取值的變化，自動(dòng)區(qū)分不同退化程度的帕金森氏癥影像以及提供量化的特 異性攝取比值，改善傳統(tǒng)評(píng)估病況的缺失。
[0021] 在核子醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，組織對(duì)于不同放射性藥物的吸收程度差異，間接影響了受損 區(qū)域的判讀，當(dāng)使用者為取得不同器官生理功能失常概況時(shí)，需選用適當(dāng)?shù)膶?zhuān)一性放射性 藥物，并搭配對(duì)應(yīng)的影像分析方法，而本發(fā)明系針對(duì)放射性藥物Tc-99m TR0DAT-1于紋狀體 的診斷，建置一對(duì)應(yīng)性臨床影像分析方法，該方法不僅可提供影像中腦部紋狀體的功能異 常數(shù)值外，更得以利用系統(tǒng)自動(dòng)篩選，避免人工圈選的誤判，提供臨床醫(yī)療正確且定量性評(píng) 估帕金森氏癥或多巴胺神經(jīng)元的受損情形。
[0022] 圖1顯示了本發(fā)明定量分析核子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，如圖1所示，本發(fā)明的定量分析核 子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)100包含一擷取單元110、一處理單元120、一計(jì)算單元130以及一顯示單 元 140〇
[0023] 核子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)100的成像原理是，利用具放射性的同位素所標(biāo)志的放射藥物 當(dāng)追蹤劑（Tracer)或探針（Probe)，隨著放射藥物進(jìn)到相關(guān)器官的細(xì)胞組織，經(jīng)過(guò)輻射衰 變，放射藥物中的同位素會(huì)放射出輻射訊號(hào)。訊號(hào)的多寡與細(xì)胞組織所吸收的藥物量有關(guān)， 也就是說(shuō)訊號(hào)的密度與細(xì)胞組織的功能有關(guān)。依照檢查的目的不同，所使用的追蹤劑也不 同，其中，選擇的方式為依追蹤劑可以到達(dá)的不同的器官或蛋白而不同，此稱(chēng)為專(zhuān)一性功能 吸收影像。
[0024] 本發(fā)明針對(duì)腦部造影利用放射性藥物，例如Tc-99m TR0DAT-1經(jīng)靜脈注入人體約 四小時(shí)后，該擷取單元110利用一掃描儀（Scanner)進(jìn)行180度或360度旋轉(zhuǎn)掃描腦部，將 放射出的輻射訊號(hào)收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)挠跋裰亟M數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)換及軟件處理，最后得到可 供診斷分析的目標(biāo)影像，其中該目標(biāo)影像為一掃描影像。
[0025] 圖2顯示了本發(fā)明空間正規(guī)化處理后目標(biāo)影像，如圖2所示，該處理單元120利 用統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像法（Statistical Parametric Mapping, SPM)對(duì)該目標(biāo)影像進(jìn)行空間正 規(guī)化處理（stereotactic normalization)，透過(guò)仿射線性形變（affine transformation) 包含三個(gè)方向的縮小、放大、平移、旋轉(zhuǎn)及剪裁，以及利用非線性形變（non-linear transformation)將該目標(biāo)影像進(jìn)行適當(dāng)?shù)男巫?，利用?jì)算目標(biāo)影像與一標(biāo)準(zhǔn)腦部模板的 最小均方差，使目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素（voxel)形狀大小皆與標(biāo)準(zhǔn)剖空間腦部模 板一致。圖2為空間正規(guī)化處理后的目標(biāo)影像200,其中目標(biāo)影像200顯示出腦組織內(nèi)放射 性藥物分布，例如Tc-99m TR0DAT-1的分布情況。
[0026] 空間正規(guī)化后的目標(biāo)影像200都會(huì)經(jīng)空間形變轉(zhuǎn)換至標(biāo)準(zhǔn)解剖空間坐標(biāo)軸 (talairach daemon space)，此坐標(biāo)軸為腦區(qū)域參考位置點(diǎn)，為具有代表性的人類(lèi)腦袋立 體解剖坐標(biāo)軸。
[0027] 處理單元120選取掃描影像中一紋狀體，其中，紋狀體對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的 紋狀體的范圍，并且計(jì)算一紋狀體的平均像素值（pixel value)。
[0028] 參見(jiàn)圖2、圖3和圖4,基底核（basal ganglia)大約位在腦部的中央位置，由一群 神經(jīng)核，包含尾核（caudate nucleus)、殼核（putamen)、蒼白球（globus pallidus)、黑質(zhì) (substantia nigra)等部位共同組成。其中殼核和尾核因外觀有條紋狀，加上生理功能相 近，因此又合稱(chēng)為紋狀體（striatum)。
[0029] 處理單元120依據(jù)第三圖中標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)的模板所定義的紋狀體范圍310與第二 圖為空間正規(guī)化處理后的該目標(biāo)影像200進(jìn)行比對(duì)后，自動(dòng)圈選出如圖4中空間正規(guī)化處 理后的目標(biāo)影像中紋狀體410所在區(qū)域，其中該紋狀體310、410包含殼核及尾核所在區(qū)域。
[0030] 進(jìn)一步說(shuō)，處理單元120依據(jù)圖3標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中所定義的殼核及尾核的相對(duì)位 置，自動(dòng)選取出圖4 Tc-99m TR0DAT-1的掃描影像中的殼核及尾核的范圍，并且依據(jù)所找出 Tc-99m TR0DAT-1的掃描影像中的紋狀體410,計(jì)算紋狀體的平均像素值，其中，標(biāo)準(zhǔn)腦部模 板為數(shù)張正常人大腦照影的迭合統(tǒng)計(jì)，顯示了紋狀體310于大腦的相對(duì)位置。
[0031] 參見(jiàn)圖5所示的本發(fā)明全腦扣除兩側(cè)紋狀體的區(qū)域，處理單元120進(jìn)一步分割紋 狀體范圍區(qū)域，由目標(biāo)影像中剩余的像素值計(jì)算一背景值。
[0032] 處理單元120分割該掃描影像中的該紋狀體范圍區(qū)域?yàn)閷⒃撃繕?biāo)影像中大腦扣 除兩側(cè)紋狀體后，并且在背景區(qū)域510中選取75%強(qiáng)度值的像素值為背景值。如圖5所示， 紅色（淺色）部分為全腦扣除兩側(cè)紋狀體的區(qū)域，在此區(qū)域中選擇強(qiáng)度值落點(diǎn)在75%的像 素值作為背景值。
[0033] 計(jì)算單元130用以將目標(biāo)區(qū)域的紋狀體的平均像素?cái)?shù)值與背景區(qū)域510的平均數(shù) 值相減，再除以背景值，取得一特異性攝取比值（specific uptake ration, SUR)。在一特定 的范圍內(nèi)計(jì)算出來(lái)的特異性攝取比值越高，代表該區(qū)域相對(duì)于背景的攝取活性越高，其中 計(jì)算特異性攝取比值的公式如下：
[0034] 異性!衰取比j直=伏體的平均像素妄丈置一背景3于或的平士與妄￡值 一 背景^區(qū)域的-平均數(shù)值
[0035] 其中，該特異性攝取比值包含一左半腦特異性攝取比值（SURipsllatCTal)以及一右半 腦特異性攝取比值（SUR Contralatreal^ °
[0036] 計(jì)算單元130根據(jù)左半腦特異性攝取比值與右半腦特異性攝取比值相減，取其絕 對(duì)值再除以左半腦特異性攝取比值與右半腦特異性攝取比值的數(shù)值平均，取得一不對(duì)稱(chēng)性 索引（asy_etry index, ASI)，不對(duì)稱(chēng)性索引被使用于觀察兩側(cè)紋狀體的不對(duì)稱(chēng)比率，可觀 察影像兩側(cè)紋狀體攝取率的差異，其中計(jì)算該不對(duì)稱(chēng)性索引的公式如下：
[0037] ___ I左半腦特異性攝取比值-右半腦特異性攝取比值I Uinnn, 小對(duì)林住糸引-左半腦特涵攝取比值+右半Bi異涵取比值X 100A
[0038] 處理單元120依據(jù)特異性攝取比值及不對(duì)稱(chēng)性索引判斷定量紋狀體的萎縮程度。 請(qǐng)參見(jiàn)圖6所示的本發(fā)明依據(jù)特異性攝取比值及不對(duì)稱(chēng)性索引定量紋狀體的萎縮程度，顯 示設(shè)備140電連接該計(jì)算單元，用以依據(jù)掃描影像進(jìn)行定量與分期的結(jié)果顯示紋狀體的萎 縮程度。如圖6所示，分析圖表600中縱軸610表示為特異性攝取比值，橫軸620表示為腦 部的萎縮程度。本發(fā)明利用接受器操作特性曲線（receiver operating characteristic curve)，簡(jiǎn)稱(chēng)ROC曲線制定分期點(diǎn)，利用分期點(diǎn)將掃描影像區(qū)分為正常（normal)、中等萎縮 (mildly reduced)以及嚴(yán)重萎縮（severely reduced)結(jié)果，自動(dòng)區(qū)分不同退化程度的帕金 森氏癥影像，并且提供量化的特異性攝取比值，其中，特異性攝取比值0. 989以上判斷紋狀 體為正常，特異性攝取比值介于0. 438與0. 989之間判斷紋狀體為中等萎縮，特異性攝取比 值介于O與0. 438之間判斷紋狀體為嚴(yán)重萎縮。
[0039] 參見(jiàn)圖7所示的本發(fā)明掃描影像分析結(jié)果，顯示設(shè)備140顯示Tc-99m TR0DAT-1 的掃描影像運(yùn)用在多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)影像分析結(jié)果。顯示設(shè)備140顯示一定量分析核醫(yī)腦部影像 的接口 700，定量分析核醫(yī)腦部影像的接口 700包含三個(gè)方向的切面掃描影像710、712、714 及一分析結(jié)果表格720。該分析結(jié)果表格720包含尾核730、殼核732及紋狀體734,還包含 一右半腦特異性攝取比值（SUR(R))740、一左半腦特異性攝取比值（SUR(L))742以及一不 對(duì)稱(chēng)性（asymmetry) 744等臨床重要的量化指標(biāo)。
[0040] 參見(jiàn)圖8所示的本發(fā)明定量分析核子醫(yī)學(xué)影像方法的一實(shí)施例的流程圖。于步 驟810中，首先透過(guò)一單光子計(jì)算機(jī)斷層造影儀進(jìn)行180度或360度旋轉(zhuǎn)掃描腦部，收集并 儲(chǔ)存其在組織器官內(nèi)不同角度或投影（projection)方向的γ輔射信號(hào)的分布情形，最后 所有的投影資料會(huì)經(jīng)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行影像重組運(yùn)算處理，重組成三個(gè)斷層切面的目標(biāo)影像， 包含有橫切面（Transaxial)、矢狀切面（saggital)、和冠狀切面（coronal)等X、Y及Z的 訊號(hào)。該目標(biāo)影像為一放射性藥物，例如Tc-99m TR0DAT-1的腦部掃描影像。帕金森氏癥 是腦內(nèi)多巴胺神經(jīng)細(xì)胞退化所造成的動(dòng)作障礙疾病。本發(fā)明為利用核醫(yī)放射性藥物，例如 Tc-99m TR0DAT-1會(huì)聚集在腦內(nèi)多巴胺神經(jīng)細(xì)胞的特性，達(dá)到評(píng)估腦部多巴胺神經(jīng)細(xì)胞功 能的目的。
[0041] 接著，在步驟820中，該處理單元120將該目標(biāo)影像空間正規(guī)化第一步驟為利用統(tǒng) 計(jì)分析腦影像的軟件統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像法中內(nèi)建的標(biāo)準(zhǔn)藥物模板（Template)先將該目標(biāo)影像 空間正規(guī)化（spatial normalization)，校正到有解剖位置信息的標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)軸上（稱(chēng) 為 Talairach Daemon space ;Montr6al Neurological Institute, MNI)，使每個(gè)不同位置 的影像都能對(duì)齊到已知的解剖坐標(biāo)軸上。該處理單元120將目標(biāo)影像空間正規(guī)化第一步驟 為利用一仿射線性形變將該目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素大小、形狀相同與一標(biāo)準(zhǔn)腦部 模板一致，并且盡量使得每個(gè)樣本內(nèi)的體素活性值不會(huì)被改變太大，腦部原始訊號(hào)沒(méi)有減 少或增加。
[0042] 處理單元120將目標(biāo)影像空間正規(guī)化的第二步驟為將該掃描影像應(yīng)用非線性形 變（nonlinearwarping)使腦部形狀更接近標(biāo)準(zhǔn)腦模板形狀，使影像空間重新定位。此 非線性損壞范圍(nonlinear deformation fields)是使用 linear combinations of smooth basis functions.該basis functions是從3D離隹音夂余弓玄函數(shù)（three-dimensional discrete cosine)轉(zhuǎn)換而來(lái)。第二步驟跟第一步驟目的一樣，就是要使原始影像轉(zhuǎn)換到標(biāo) 準(zhǔn)腦模板上的差異值最小化和影像優(yōu)化。
[0043] 接下來(lái)，在步驟830中，處理單元120選取目標(biāo)影像中對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的一 紋狀體，并且計(jì)算一紋狀體各部位的平均像素值。
[0044] 在步驟830中，處理單元120依據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)空間坐標(biāo)軸的Automated Anatomical Labeling(AAL)的標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中所定義的紋狀體310與Tc-99m TR0DAT-1的目標(biāo)影像 進(jìn)行比對(duì)，選取Tc-99m TR0DAT-1的目標(biāo)影像中的該紋狀體410,并且依據(jù)所找出Tc-99m TR0DAT-1的目標(biāo)影像中該紋狀體，計(jì)算該紋狀體的平均像素值，其中，紋狀體310、410包含 殼核及尾核。
[0045] 進(jìn)一步說(shuō)，處理單元120依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中所定義的殼核及尾核的相對(duì)范圍， 劃分出Tc-99m TRODAT-1的目標(biāo)影像中的殼核及尾核的范圍，并且依據(jù)所找出Tc-99m TRODAT-I的目標(biāo)影像中殼核及尾核，計(jì)算該紋狀體的平均像素值。
[0046] 接著，在步驟840中，分割該目標(biāo)影像中的該紋狀體范圍區(qū)域，并且根據(jù)該目標(biāo)影 像剩余的像素值計(jì)算一背景值。該處理單元120分割該掃描影像中的該紋狀體為將該目標(biāo) 影像中大腦扣除兩側(cè)紋狀體后，并且在背景區(qū)域510中選取75%強(qiáng)度值的像素值為該背景 值。如圖5所示，紅色（淺色）部分為全腦扣除兩側(cè)紋狀體的區(qū)域，在此區(qū)域中選擇強(qiáng)度值 落點(diǎn)在75%的像素值作為該背景值。
[0047] 如圖4所示，紅色（淺色）部分為全腦扣除兩側(cè)紋狀體的區(qū)域，在此區(qū)域中選擇強(qiáng) 度值落點(diǎn)在75%的像素值作為該背景值。
[0048] 接著，在步驟850中，依據(jù)紋狀體410的平均像素值及背景值產(chǎn)生一特異性攝取比 值。計(jì)算單元130用以將目標(biāo)區(qū)域的紋狀體410的平均像素?cái)?shù)值與背景區(qū)域510的平均數(shù) 值相減，再除以背景值，取得一特異性攝取比值（specific uptake ration, SUR)。在一特定 的范圍內(nèi)計(jì)算出來(lái)的特異性攝取比值越高，代表該區(qū)域相對(duì)于背景的攝取活性越高，其中， 該特異性攝取比值包含一左半腦特異性攝取比值（SUR ipsllatCTal)以及一右半腦特異性攝取 比值（SURrantralatreal)。
[0049] 計(jì)算單元130根據(jù)該左半腦特異性攝取比值與該右半腦特異性攝取比值相減，取 其絕對(duì)值再除以該左半腦特異性攝取比值與該右半腦特異性攝取比值的數(shù)值平均，取得一 不對(duì)稱(chēng)性索引（asy_etry index, ASI)，不對(duì)稱(chēng)性索引被使用于觀察兩側(cè)紋狀體的不對(duì)稱(chēng) 比率，可觀察影像兩側(cè)紋狀體攝取率的差異。
[0050] 本發(fā)明針對(duì)病患接受放射性藥物Tc-99m TRODAT-1后，利用單光子計(jì)算機(jī) 斷層儀器取得掃描影像后，除了提供三個(gè)方向的切面掃描影像外，另外依據(jù)左、右的 殼核（putamen)、尾核（caudate)、紋狀體（striatum)的特異性攝取比值及不對(duì)稱(chēng)性 (Asymmetry)等臨床重要的量化指標(biāo)，觀察三度空間中紋狀體活性攝取的變化，自動(dòng)化區(qū) 分不同退化程度的帕金森氏癥影像，改善臨床傳統(tǒng)手工圈選方法之耗時(shí)費(fèi)工、再現(xiàn)性低 (r印roducibility)及人為主觀等問(wèn)題，提供臨床醫(yī)師與研究人員方便易上手使用的影像 分析工具。
[0051] 盡管上文詳細(xì)地描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是本發(fā)明的特征不因此限縮于 這些實(shí)施例中。相反地，在本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中，本文實(shí)施方式將盡可能涵蓋所有等 義的實(shí)施例以及變形等。
[0052] 上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，并非限制本發(fā)明。因此本領(lǐng)域技術(shù) 之人員對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改及變化將不脫本發(fā)明之精神，本發(fā)明的保護(hù)范圍由其權(quán)利要 求書(shū)界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，包括以下步驟： 取得一目標(biāo)影像，其中，所述目標(biāo)影像包含一放射性藥物的腦部影像； 利用一仿射線性形變校正所述目標(biāo)影像的空間坐標(biāo)軸以及體素形狀大小，使其與一標(biāo) 準(zhǔn)腦部模板一致，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板包含一紋狀體于大腦中的相對(duì)位置； 依據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的紋狀體選取對(duì)應(yīng)所述目標(biāo)影像中的紋狀體的范圍，并且計(jì) 算一紋狀體的平均像素值； 分割所述目標(biāo)影像中的紋狀體，并且根據(jù)所述目標(biāo)影像剩余的像素值計(jì)算一背景值； 以及 依據(jù)所述紋狀體各部位的平均像素值及該背景值產(chǎn)生一特異性攝取比值。2. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中分割所述目標(biāo)影像中的該 紋狀體為：將該目標(biāo)影像中大腦扣除兩側(cè)紋狀體后，在剩余區(qū)域中選取75%強(qiáng)度值的像素 值為所述背景值。3. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板包含紋 狀體的殼核與尾核的相對(duì)范圍。4. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中所述特異性攝取比值為： 將所述平均像素值與所述背景值相減，再除以所述背景值，取得該特異性攝取比值。5. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中所述特異性攝取比值包含 一左半腦特異性攝取比值以及一右半腦特異性攝取比值。6. 如權(quán)利要求5所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，還包括將左半腦特異性攝取比 值與該右半腦特異性攝取比值相減，取其絕對(duì)值再除以左半腦特異性攝取比值與該右半腦 特異性攝取比值的數(shù)值平均，取得一不對(duì)稱(chēng)性索引。7. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中放射性藥物為一 Tc-99m TRODAT-lo8. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中利用所述特異性攝取比值 與所述不對(duì)稱(chēng)性索引判斷紋狀體的萎縮程度。9. 如權(quán)利要求1所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的方法，其中所述目標(biāo)影像為一掃描影 像。10. -種定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，包括： 一擷取單元，用于取得一目標(biāo)影像，其中，所述目標(biāo)影像包含一放射性藥物的腦部影 像； 一處理單元，電連接所述擷取單元，用于利用一仿射線性形變校正所述目標(biāo)影像的空 間坐標(biāo)軸以及體素形狀大小，使其與一標(biāo)準(zhǔn)腦部模板一致，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板包含一 紋狀體于大腦中的相對(duì)位置，進(jìn)一步依據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的所述紋狀體選取對(duì)應(yīng)所述 目標(biāo)影像中的紋狀體的范圍，并且計(jì)算一紋狀體的平均像素值以及分割所述目標(biāo)影像中的 紋狀體，且根據(jù)該目標(biāo)影像剩余的像素值計(jì)算一背景值；以及 一計(jì)算單元，電連接所述處理單元，用于依據(jù)紋狀體各部位的平均像素值及該背景值 產(chǎn)生一特異性攝取比值。11. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述處理單元還包含分 割所述目標(biāo)影像中的紋狀體為：將該目標(biāo)影像中大腦扣除兩側(cè)紋狀體后，在剩余區(qū)域中選 取75%強(qiáng)度值的像素值為背景值。12. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)腦部模板包含 紋狀體中的殼核與尾核的相對(duì)范圍。13. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算單元計(jì)算特異 性攝取比值為：將平均像素值與背景值相減，再除以背景值，取得該特異性攝取比值。14. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述特異性攝取比值包 含一左半腦特異性攝取比值以及一右半腦特異性攝取比值。15. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述處理單元還包括： 將該半腦特異性攝取比值與右半腦特異性攝取比值相減，取其絕對(duì)值再除以左半腦特異性 攝取比值與右半腦特異性攝取比值的數(shù)值平均，取得一不對(duì)稱(chēng)性索引。16. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述放射性藥物為一 Tc-99m TRODAT-lo17. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，其中所述處理單元利用特異 性攝取比值與不對(duì)稱(chēng)性索引判斷紋狀體的萎縮程度。18. 如權(quán)利要求10所述的定量分析核子醫(yī)學(xué)影像的系統(tǒng)，還包括一顯示設(shè)備，其電連 接計(jì)算單元，用于顯示一定量分析核醫(yī)腦部影像的接口。19. 如請(qǐng)求項(xiàng)18所述之定量分析核子醫(yī)學(xué)影像之系統(tǒng)，其中，該顯示設(shè)備，用以顯示該 定量分析核醫(yī)腦部影像之接口中之該右半腦特異性攝取比值、該左半腦特異性攝取比值以 及該不對(duì)稱(chēng)性的量化指標(biāo)。20. 如請(qǐng)求項(xiàng)10所述之定量分析核子醫(yī)學(xué)影像之系統(tǒng)，其中，該處理單元，更包含用以 依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)腦部模板中的該紋狀體劃分出對(duì)應(yīng)該目標(biāo)影像中之殼核與尾核的相對(duì)范圍。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK105938617SQ201510717142
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日
【發(fā)明人】吳東信, 楊邦宏, 李致賢, 官郁翔
【申請(qǐng)人】法瑪科技顧問(wèn)股份有限公司