JP4335736B2 - Brain image data processing system, method, program, and recording medium - Google Patents

Brain image data processing system, method, program, and recording medium Download PDF

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Description

本発明は、被験者の脳機能を診断するために人工脳標本を用いて脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理システム等に関し、特に異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理システム等に関する。   The present invention relates to a brain image data processing system or the like that causes a computer to execute processing of brain image data using an artificial brain specimen in order to diagnose a brain function of a subject, and in particular, brain images acquired by different imaging devices in different facilities The present invention relates to a brain image data processing system or the like that causes a computer to execute data processing.

近年、医学の進歩と共に画像診断はめざましく進歩している。患者等に大きな負担をかけずに、身体内の様子を画像として捕らえ正確な診断を行なうための画像診断機、例えば、X線断層写真撮影機(Computer Tomography : CT)、磁気共鳴映像機(Magnetic Resonance Imaging : MRI)、超音波診断機および放射線診断機等は、現在の医療の現場において必須のものとなっている。上述の画像診断機を用いた画像診断は、患者の病気の早期診断、治療法の選択、治療効果の予測および判定などの機能情報を提供するものとして広く用いられている。   In recent years, diagnostic imaging has advanced remarkably with the advance of medicine. An image diagnostic machine, such as an X-ray tomograph (CT), a magnetic resonance imaging machine (Magnetic), which captures the state of the body as an image and makes an accurate diagnosis without imposing a heavy burden on the patient. Resonance Imaging (MRI), ultrasonic diagnostic equipment, radiological diagnostic equipment, etc. are indispensable in the current medical field. Image diagnosis using the above-described image diagnostic machine is widely used as providing functional information such as early diagnosis of a disease of a patient, selection of a treatment method, prediction and determination of a treatment effect, and the like.

核医学の臨床の場においては、患者体内に放射性同位元素(ラジオアイソトープ、Radio Isotope : RI)を導入し、そこから発せられるγ線を利用する単光子放出コンピュータ断層撮影(Single Photon Emission Computed Tomography : SPECT)および陽電子放出断層撮影(Positron Emission Tomography : PET)がそれぞれの装置を用いることで利用されている。上述の様な医用画像処理装置においては、収集したデータから画像再構成および画像解析等の様々な画像処理ができるように各種のコンピュータ・プログラムが用意されている。   In the clinical field of nuclear medicine, a single photon emission computed tomography (Radio Isotope: RI) is introduced into a patient's body and γ-rays emitted from the radioisotope (RI) are used. SPECT) and positron emission tomography (PET) are used by using the respective apparatuses. In the medical image processing apparatus as described above, various computer programs are prepared so that various image processing such as image reconstruction and image analysis can be performed from collected data.

最近では、脳領域において各患者の脳画像データを定位脳座標系標準脳図譜上に変換した後に、更に健常者の脳画像データベースと比較することにより、血流あるいは代謝低下部位を客観的に、より正確に抽出することが試みられている。現在では標準脳座標系統計解析法として臨床にも応用されようとしている。具体的には、各患者の脳画像を“座標により解剖学的な位置が同定できる”標準脳の形に合わせこむことにより、大きさや形が異なる複数人の脳画像を同一に扱うことが可能となり、各患者間の比較を同一ピクセルまたは3次元的にはボクセル同士で行なえるようになった。更に、各患者の脳画像データを健常者の脳画像データを蓄積したデータベース(以下、脳画像の「ノーマルデータベース」という)と比較することにより、異常部位を客観的に統計学的解析手法を用いて抽出することが可能となってきている。このような方法として、SPM法(Statistical Parametric Mapping)、3D−SSP法(Three-Dimensional Stereotactic Surface Projections)が知られている。これらの方法はPET画像上の活性領域を検出する目的で開発されたものであるが、その後、SPECT画像において局所脳血流の分析試験にも応用されるようになった。   Recently, after converting the brain image data of each patient in the brain region on the stereotaxic standard brain chart score, by comparing it with the brain image database of healthy subjects, Attempts have been made to extract more accurately. At present, it is about to be applied in clinical practice as a standard brain coordinate system statistical analysis method. Specifically, by matching the brain images of each patient to the shape of a standard brain that “can identify anatomical position by coordinates”, it is possible to handle multiple brain images of different sizes and shapes in the same way Thus, comparisons between patients can be performed on the same pixel or three-dimensionally between voxels. In addition, by comparing the brain image data of each patient with a database of brain image data of healthy subjects (hereinafter referred to as “normal database” of brain images), an objective statistical analysis method can be used for abnormal sites. Can be extracted. As such a method, an SPM method (Statistical Parametric Mapping) and a 3D-SSP method (Three-Dimensional Stereotactic Surface Projections) are known. These methods were developed for the purpose of detecting an active region on a PET image, but have since been applied to a local cerebral blood flow analysis test in a SPECT image.

標準脳座標系統計解析法は、画像の全ピクセルまたはボクセルを対象に解析を行なうため、脳全体を注目対象にでき、解析者による結果の違いがでないという利点がある。一方、臨床診断における応用を考慮した場合、複数の健常者データと1人の患者データとを用いたn対1の統計学的な解析となる。つまり、この場合、複数の健常者データを収集した標準脳画像のノーマルデータベースを構築することが必要かつ最も重要な要素となる。しかし、各年齢別および性別について画像診断装置、収集条件、処理方法等を統一させた健常者の脳機能画像データを集めることは、倫理的に困難であるだけでなく、経済的な負担が非常に大きいため、通常の臨床施設または一般臨床病院では事実上不可能であるという問題があった。   Since the standard brain coordinate system statistical analysis method analyzes all pixels or voxels of an image, there is an advantage that the entire brain can be focused and there is no difference in the results by the analyst. On the other hand, when application in clinical diagnosis is taken into consideration, it becomes an n-to-1 statistical analysis using a plurality of healthy person data and one patient data. That is, in this case, it is necessary and most important to construct a normal database of standard brain images obtained by collecting a plurality of healthy person data. However, it is not only ethically difficult to collect brain function image data of healthy individuals with unified diagnostic imaging equipment, collection conditions, processing methods, etc. for each age and gender, but it also has an economic burden. Therefore, there is a problem that it is practically impossible in ordinary clinical facilities or general clinical hospitals.

上述の問題を解決するために、非特許文献1および非特許文献2に記載された脳血流SPECTの画像統計解析法(easy Z-score Imaging System : eZIS)が開発された。上記非特許文献に記載されているように、eZISでは(1)各施設の撮像機器で、脳の形をした人工的な脳標本である脳ファントム(phantom)を通常行われている脳血流SPECT収集条件で撮像し、(2)脳画像のノーマルデータベースを作成した病院等において当該ノーマルデータベースを作成した時と同じ撮像機器および収集条件で同じ脳ファントムを撮像し、(3)各施設で撮像された脳ファントム画像とノーマルデータベースを作成した病院で撮像された脳ファントム画像との相違をピクセルまたはボクセル毎に計算して補正マトリクスを作成し、(4)当該補正マトリクスを用いて、各施設における撮像機器および収集条件等による脳画像データの差を補正するという方法を用いている。   In order to solve the above-described problems, an image statistical analysis method (easy Z-score Imaging System: eZIS) of cerebral blood flow SPECT described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 has been developed. As described in the above-mentioned non-patent literature, in eZIS, (1) cerebral blood flow in which a brain phantom, which is an artificial brain specimen in the shape of a brain, is usually performed with imaging equipment in each facility Images are taken under the SPECT acquisition conditions. (2) In the hospital where the normal database of brain images is created, the same brain phantom is imaged under the same imaging equipment and acquisition conditions as when the normal database was created. The difference between the brain phantom image and the brain phantom image captured in the hospital that created the normal database is calculated for each pixel or voxel, and a correction matrix is created. (4) Using the correction matrix, A method of correcting a difference in brain image data due to an imaging device and collection conditions is used.

新しい脳血流SPECTの画像統計解析法(easyZ-score Imaging System : eZIS)の有用性、松田博史著、月刊インナービジョン、2002年11月号Usefulness of a New Image Statistical Analysis Method for Cerebral Blood Flow SPECT (easyZ-score Imaging System: eZIS), Hiroshi Matsuda, Monthly Inner Vision, November 2002 脳血流SPECTの健常者画像データベースの共有化と3次元脳血流統計解析法(eZIS)の有用性、松田博史、水村直共著、2002年7月改定、第一ラジオアイソトープ研究所発行Sharing the image database of cerebral blood flow SPECT and the usefulness of 3D cerebral blood flow statistical analysis (eZIS), Hiroshi Matsuda, Nao Mizumura, revised in July 2002, published by Daiichi Radioisotope Institute

上述のように、eZISを用いることにより各施設における撮像機器および収集条件等による脳画像データの差を補正することができるようになった。この結果、各施設間で脳画像のノーマルデータベースを利用することが可能となった。   As described above, by using eZIS, it is possible to correct a difference in brain image data due to an imaging device and a collection condition in each facility. As a result, it became possible to use a normal database of brain images between facilities.

しかし、脳ファントムは極めて高価であるため、各施設で脳ファントムを準備することは実質的に困難であるという問題があった。さらに、脳ファントムが入手できたとしても操作が煩雑であり、誰でも操作できるというわけではなかった。加えて、脳ファントムは模型であるため放射線の吸収線や散乱線を正確に補正できない等の理由により、すべての施設で対応可能というわけではなかった。   However, since the brain phantom is extremely expensive, there is a problem that it is substantially difficult to prepare the brain phantom at each facility. Furthermore, even if a brain phantom was available, the operation was complicated and not everyone could operate it. In addition, because the brain phantom is a model, not all facilities can cope with it because it cannot correct radiation absorption lines and scattered radiation accurately.

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、健常者および患者の脳画像データを多数集めることが困難な臨床施設であっても、高価な脳ファントムを用いることなく人工的な脳標本を作成することができ、結果的にノーマルデータベースを利用することが可能な脳画像データ処理システム等を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and an expensive brain phantom is used even in a clinical facility where it is difficult to collect a large number of brain image data of healthy persons and patients. It is an object of the present invention to provide a brain image data processing system or the like that can create an artificial brain specimen without using a normal database.

この発明の脳画像データ処理システムは、異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理システムであって、第1の施設のコンピュータは、当該施設における複数の健常者に対し第1の条件下で第1の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第1正規化手段と、前記第1正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを第1の施設の健常者脳画像データベースに記録する第1脳画像データ記録手段と、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第1平均値算出手段と、前記第1平均値算出手段で求められた平均値を用いて、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める標準偏差算出手段とを備え、第2の施設のコンピュータは、当該施設における少なくとも1名の健常者に対し第1の条件と異なる第2の条件下で第1の撮像機器と異なる第2の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第2正規化手段と、前記第2正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを第2の施設の健常者脳画像データベースに記録する第2脳画像データ記録手段と、前記第2正規化手段における健常者が複数の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記第2正規化手段における健常者が1名の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする第2平均値算出手段と、前記第2平均値算出手段で求められた平均値および前記標準偏差算出手段で求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で第2の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理手段と、前記統計的解析処理手段で行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理手段とを備えたことを特徴とする。   The brain image data processing system according to the present invention is a brain image data processing system that causes a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices in different facilities. First normalizing means for performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on brain image data acquired by a first imaging device under a first condition for a plurality of healthy persons; The first brain image data recording means for recording the brain image data subjected to anatomical normalization by the converting means in a normal brain image database of the first facility, and the normal brain image database of the first facility A first average value calculating means for obtaining an average value for each pixel or voxel of the recorded brain image data, and using the average value obtained by the first average value calculating means, the health of the first facility A standard deviation calculating means for obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database, and the computer of the second facility is configured to provide the first to at least one healthy person in the facility. Normalizing means for performing anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system on brain image data acquired by a second imaging device different from the first imaging device under a second condition different from the first condition; A second brain image data recording means for recording the brain image data subjected to anatomical normalization by the second normalization means in a healthy person brain image database of a second facility; When there are a plurality of healthy persons, an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of the healthy person in the second facility is obtained, and one healthy person in the second normalization means is obtained. A second average value calculating means for averaging a value for each pixel or voxel of the brain image data of the one person recorded in the brain image database of healthy persons of the second facility, and the second average value Artificial brain image data having the average value obtained by the calculation means and the standard deviation obtained by the standard deviation calculation means, and brain image data obtained by the second imaging device under the second condition for the subject Statistical analysis processing means for performing statistical analysis processing for comparing brain image data subjected to anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system, and statistical analysis processing performed by the statistical analysis processing means. A display processing means for displaying on the display unit is provided.

ここで、この発明の脳画像データ処理システムにおいて、前記標準偏差算出手段は、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法(好適にはブートストラップ法であるがジャックナイフ法等であってもよい)により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることができる。   Here, in the brain image data processing system according to the present invention, the standard deviation calculation means uses the brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database for healthy persons in the first facility, The standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data can be obtained by resampling method (preferably bootstrap method but jackknife method or the like).

ここで、この発明の脳画像データ処理システムにおいて、前記標準偏差算出手段における統計的リサンプリング法はブートストラップ法とすることができる。   Here, in the brain image data processing system of the present invention, the statistical resampling method in the standard deviation calculating means can be a bootstrap method.

この発明の脳画像データ処理方法は、異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理方法であって、第1の施設のコンピュータが、当該施設における複数の健常者に対し第1の条件で第1の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第1正規化ステップと、前記第1正規化ステップで解剖学的正規化が行われた脳画像データを第1の施設の健常者脳画像データベースに記録する第1脳画像データ記録ステップと、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第1平均値算出ステップと、前記第1平均値算出ステップで求められた平均値を用いて、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める標準偏差算出ステップと、第2の施設のコンピュータが、当該施設における少なくとも1名の健常者に対し第1の条件と異なる第2の条件下で第1の撮像機器と異なる第2の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第2正規化ステップと、前記第2正規化ステップで解剖学的正規化が行われた脳画像データを第2の施設の健常者脳画像データベースに記録する第2脳画像データ記録ステップと、前記第2正規化ステップにおける健常者が複数の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記第2正規化ステップにおける健常者が1名の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする第2平均値算出ステップと、前記第2平均値算出ステップで求められた平均値および前記標準偏差算出ステップで求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で第2の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理ステップと、前記統計的解析処理ステップで行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理ステップとを備えたことを特徴とする。   The brain image data processing method according to the present invention is a brain image data processing method that causes a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices of different facilities, wherein the computer of the first facility A first normalization step of performing anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system on brain image data acquired by a first imaging device under a first condition for a plurality of healthy persons; and the first normalization The first brain image data recording step for recording the brain image data subjected to the anatomical normalization in the step into the healthy person brain image database of the first facility, and the brain image data recorded in the healthy person brain image database of the first facility A first average value calculating step for obtaining an average value for each pixel or voxel of the brain image data obtained, and using the average value obtained in the first average value calculating step, A standard deviation calculating step for obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of the healthy person, and a computer of the second facility for at least one healthy person in the facility Second normalization for performing anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system on brain image data acquired by a second imaging device different from the first imaging device under a second condition different from the first condition A second brain image data recording step for recording the brain image data subjected to anatomical normalization in the second normalization step in a normal brain image database of a second facility; and the second normalization When there are a plurality of healthy persons in the step, an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the healthy person brain image database of the second facility is obtained, and the second normalized scan When there is one healthy person in the top, the second average value having the average value of each pixel or voxel of the brain image data of the one person recorded in the healthy person brain image database of the second facility Artificial brain image data having a calculation step, an average value obtained in the second average value calculation step and a standard deviation obtained in the standard deviation calculation step, and a second image of the subject under the second condition Statistical analysis processing step for performing statistical analysis processing for comparing brain image data obtained by anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system with respect to brain image data acquired by a device, and the statistical analysis processing step And a display processing step for displaying the statistical analysis processing performed in step 1 on a display unit.

ここで、この発明の脳画像データ処理方法において、前記標準偏差算出ステップは、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法(好適にはブートストラップ法であるがジャックナイフ法等であってもよい)により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることができる。   Here, in the brain image data processing method of the present invention, the standard deviation calculating step uses a brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database of healthy persons in the first facility, The standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data can be obtained by resampling method (preferably bootstrap method but jackknife method or the like).

ここで、この発明の脳画像データ処理方法において、前記標準偏差算出ステップにおける統計的リサンプリング法はブートストラップ法とすることができる。   Here, in the brain image data processing method of the present invention, the statistical resampling method in the standard deviation calculating step can be a bootstrap method.

この発明の脳画像データ処理プログラムは、異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理プログラムであって、コンピュータを、施設における少なくとも1名の健常者に対し所定の条件下で所定の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う正規化手段、前記正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを前記施設の健常者脳画像データベースに記録する脳画像データ記録手段、前記正規化手段における健常者が複数の場合、前記施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記正規化手段における健常者が1名の場合、前記施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする平均値算出手段、前記平均値算出手段で求められた平均値と、前記施設と異なる他の施設のコンピュータにより、当該他の施設における複数の健常者に対し前記所定の条件と異なる他の条件下で前記所定の撮像機器と異なる他の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化が行われ、当該解剖学的正規化が行われた脳画像データであって当該他の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求められ、当該平均値を用いて前記他の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎に求められた標準偏差とを有する人工脳画像データと、被験者に対し前記所定の条件下で前記所定の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理手段、前記統計的解析処理手段で行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理手段として機能させるためのプログラムである。   The brain image data processing program of the present invention is a brain image data processing program for causing a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices in different facilities, and the computer is operated by at least one healthy person in the facility. In contrast, normalization means for performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on brain image data acquired by a predetermined imaging device under predetermined conditions, and anatomical normalization is performed by the normalization means Brain image data recording means for recording the brain image data in the healthy person brain image database of the facility, and when there are a plurality of healthy persons in the normalizing means, the brain image data recorded in the healthy person brain image database of the facility An average value for each pixel or voxel is obtained, and when there is one healthy person in the normalizing means, the brain image database of healthy persons in the facility Mean value calculating means for taking the average value of each pixel or voxel of the recorded brain image data of the one person, the average value obtained by the average value calculating means, and a computer of another facility different from the facility By using a stereotaxic coordinate system for brain image data acquired by another imaging device different from the predetermined imaging device under other conditions different from the predetermined condition for a plurality of healthy persons in the other facility The average for each pixel or voxel of brain image data that has been subjected to anatomical normalization and has been subjected to the anatomical normalization and recorded in the brain image database of the healthy subject of the other facility An artificial brain image data having a standard deviation obtained for each pixel or voxel of brain image data recorded in the healthy subject brain image database of the other facility using the average value. Statistical analysis of the brain image data obtained by performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on the brain image data acquired by the predetermined imaging device under the predetermined condition for the subject A statistical analysis processing means for performing processing, and a program for causing the statistical analysis processing performed by the statistical analysis processing means to function as display processing means for displaying on a display unit.

ここで、この発明のプログラムにおいて、前記標準偏差算出手段は、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法(好適にはブートストラップ法であるがジャックナイフ法等であってもよい)により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることができる。   Here, in the program according to the present invention, the standard deviation calculating means uses a statistical resampling method (using a brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database of the healthy person in the first facility). The standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data can be obtained by a bootstrap method (or a jackknife method or the like).

ここで、この発明のプログラムにおいて、前記標準偏差算出手段における統計的リサンプリング法はブートストラップ法とすることができる。   Here, in the program of the present invention, the statistical resampling method in the standard deviation calculating means can be a bootstrap method.

この発明の記録媒体は、上記本発明のいずれかのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。   The recording medium of the present invention is a computer-readable recording medium on which any of the programs of the present invention is recorded.

本発明の脳画像データ処理システム等によれば、まず第1の条件を満たした施設において取得された健常者の脳画像のデータベース(脳画像のノーマルデータベース)から、脳画像データの各ピクセルまたはボクセル毎の標準偏差を求め、第2の条件を満たした他の施設において取得された健常者1例の脳画像データにつき、ピクセルまたはボクセル毎の平均値を求める。次に上記他の施設の任意の健常者のデータ(平均値)に上記第1の条件を満たした施設の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により、上記他の施設における被験者の脳画像データの統計的解析処理を行う。以上により、上記他の施設における被験者の脳画像データの取得条件(第2の条件)とは異なる第1の条件で得られた脳画像のノーマルデータベースにおける健常者の脳画像データを対比対象として、当該被験者の脳機能を診断することができる。このため、健常者および患者の脳画像データを多数集めることが困難な臨床施設であっても、高価な脳ファントムを用いることなく人工脳標本を作成することができ、結果的にノーマルデータベースを利用することが可能な脳画像データ処理システム等を提供することができるという効果がある。さらに、上記他の施設における、臨床施設特有の専門性を利用した脳画像データベースの作成を行うことができる。作成が困難であった小児や稀な変性疾患等の症例の少ない脳画像データベースを構築することによって、疾患別人口脳座標標本の作成等に応用することができるという効果がある。   According to the brain image data processing system and the like of the present invention, first, each pixel or voxel of brain image data is obtained from a brain image database (normal brain image database) of a healthy person acquired in a facility that satisfies the first condition. A standard deviation for each pixel is obtained, and an average value for each pixel or voxel is obtained for brain image data of one healthy person acquired in another facility that satisfies the second condition. Next, the brain of the subject in the other facility is obtained by using an artificial brain sample in which the standard deviation of the healthy subject sample satisfying the first condition is fused with the data (average value) of any healthy person in the other facility. Performs statistical analysis of image data. As described above, the brain image data of the healthy person in the normal database of the brain image obtained under the first condition different from the acquisition condition (second condition) of the brain image data of the subject in the other facility is compared. The brain function of the subject can be diagnosed. For this reason, even in a clinical facility where it is difficult to collect a large amount of brain image data of healthy subjects and patients, an artificial brain specimen can be created without using an expensive brain phantom, and as a result, a normal database is used. It is possible to provide a brain image data processing system that can be used. Furthermore, it is possible to create a brain image database using the specialties peculiar to clinical facilities in the other facilities. By constructing a brain image database with few cases such as children and rare degenerative diseases that were difficult to create, there is an effect that it can be applied to the creation of brain coordinate samples by disease.

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の概要は以下の通りである。
(1)まず所定の脳画像データの撮像機器および取得条件(第1の条件)を満たした施設において取得された健常者の脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行い、健常者の脳画像のデータベース(脳画像のノーマルデータベース)に記録する。次に当該脳画像のノーマルデータベースに記録された脳画像データの各ピクセルまたはボクセル毎の標準偏差を求める。
(2)所定の脳画像データの撮像機器および取得条件(第2の条件)を満たした他の施設において取得された健常者1例の脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行い、当該脳画像データにつき、ピクセルまたはボクセル毎の平均値を求める。
(3)上記(2)で求められた平均値と上記(1)で求められた標準偏差とを有する人工脳画像データ(人工脳標本)を作成する。
(4)上記第2の条件を満たした上記他の施設における被験者の脳画像データに解剖学的正規化を行ったものと上記(3)で求められた人工脳画像データとを比較し、統計的解析処理を行う。当該人工脳標本を比較対照群として用いることが本願発明の特徴的な点である。以上により、当該被験者の脳画像データの取得条件(第2の条件)とは異なる第1の条件で得られた脳画像のノーマルデータベースにおける健常者の脳画像データを対比対象として、当該被験者の脳機能を診断することができる。
The outline of the present invention is as follows.
(1) First, anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system is performed on the brain image data of a healthy person acquired in a facility that satisfies the imaging device of the predetermined brain image data and the acquisition condition (first condition). , Record in the brain image database of normal subjects (normal database of brain images). Next, a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the normal database of the brain image is obtained.
(2) Anatomical normality using a stereotaxic coordinate system for brain image data of one healthy person acquired in another facility that satisfies the imaging device and acquisition condition (second condition) of predetermined brain image data And an average value for each pixel or voxel is obtained for the brain image data.
(3) Artificial brain image data (artificial brain specimen) having the average value obtained in the above (2) and the standard deviation obtained in the above (1) is created.
(4) A comparison of the anatomical normalization of the brain image data of the subject in the other facility that satisfies the second condition and the artificial brain image data obtained in (3) above. Analytical processing is performed. It is a characteristic point of the present invention that the artificial brain specimen is used as a comparative control group. As described above, the brain image data of the healthy subject in the normal database of brain images obtained under the first condition different from the acquisition condition (second condition) of the subject's brain image data is used as a comparison target. The function can be diagnosed.

上記の統計的解析処理において上述のような特性を有する人工脳標本を用いることの妥当性については、本願発明者により鋭意研究されることにより検証された。   The validity of using the artificial brain specimen having the above-described characteristics in the statistical analysis process has been verified by earnest research by the present inventors.

上述の定位脳座標系を用いた解剖学的正規化および統計的解析処理には、上記のSPM法または3D−SSP法を用いて行なうことが好適である。解剖学的正規化とは各個人の脳の解剖学的な相違を無くすため、標準脳に位置、大きさおよび局所の変形を行うことをいう。SPECTまたはPETの場合、一般的に(1)SPECTまたはPET画像内の脳の正中矢状断面を同定し、(2)同断面内の4つの基準点(前頭極、脳梁全部下端、視床下端および後頭極)から基準線となるAC−PCline(前後連・後交連を結ぶ線)を同定し、(3)標準脳(Talairach atlas)の座標系へ移動し、(4)線形、非線形変換を行って当該標準脳に変形させることにより行われる。統計的解析処理における比較対照群のピクセルまたはボクセル(画素)データとしては、健常者群または同一疾患群から選ばれる群を用いるのが好適である。   The anatomical normalization and statistical analysis processing using the above-mentioned stereotaxic coordinate system is preferably performed using the SPM method or the 3D-SSP method. Anatomical normalization refers to performing position, size, and local deformation on the standard brain to eliminate anatomical differences in each individual's brain. In the case of SPECT or PET, in general, (1) the midline sagittal section of the brain in the SPECT or PET image is identified, and (2) four reference points in the same section (frontal pole, all lower end of corpus callosum, lower end of thalamus) And AC-PCline (line connecting the front and rear and rear commissures) as a reference line from (the posterior pole) and (3) moving to the coordinate system of the standard brain (Talairach atlas), (4) linear and nonlinear transformation This is done by going and deforming to the standard brain. As the pixel or voxel (pixel) data of the comparison control group in the statistical analysis process, it is preferable to use a group selected from the healthy group or the same disease group.

以下、本発明の画像処理システム等について具体的に説明する。図1は、本発明の画像処理システムを示す。図1において、符号10は施設N(第1の施設)20および施設X(第2の施設)40を含む画像処理システムの全体を示す。施設N20において、符号24は本発明の脳画像データ処理プログラムを実行するパーソナル・コンピュータ(以下、「PC」という)等の画像処理装置(第1の施設のコンピュータ)、26は施設N20において脳画像データを撮像/取得する撮像機器、28は複数の健常者の脳画像データを記録した脳画像のノーマルデータベースである。符号30は画像処理装置24が実行する本発明の脳画像データ処理プログラムを機能単位に示すブロック図、32は施設N20における複数の健常者に対し第1の条件下で撮像機器26により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第1正規化部(第1正規化手段)、34は第1正規化部32で解剖学的正規化が行われた脳画像データを施設N20の脳画像のノーマルデータベース28(第1の施設の健常者脳画像データベース)に記録する第1脳画像データ記録部(第1脳画像データ記録手段)、36は施設N20の脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第1平均値算出部(第1平均値算出手段)、38は第1平均値算出部38で求められた平均値を用いて、脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める標準偏差算出部(標準偏差算出手段)である。   Hereinafter, the image processing system of the present invention will be specifically described. FIG. 1 shows an image processing system of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an entire image processing system including a facility N (first facility) 20 and a facility X (second facility) 40. In the facility N20, reference numeral 24 denotes an image processing apparatus (first facility computer) such as a personal computer (hereinafter referred to as “PC”) that executes the brain image data processing program of the present invention, and 26 denotes a brain image in the facility N20. An imaging device 28 for imaging / acquiring data is a normal database of brain images in which brain image data of a plurality of healthy persons are recorded. Reference numeral 30 is a block diagram showing the brain image data processing program of the present invention executed by the image processing device 24 in functional units, and 32 is acquired by the imaging device 26 under a first condition for a plurality of healthy persons in the facility N20. A first normalization unit (first normalization means) 34 that performs anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system for brain image data, and 34 is a brain that has undergone anatomical normalization by the first normalization unit 32. A first brain image data recording unit (first brain image data recording means) for recording the image data in the normal database 28 of brain images of the facility N20 (the normal brain image database of the first facility), 36 is the brain of the facility N20 A first average value calculation unit (first average value calculation means) 38 for obtaining an average value for each pixel or voxel of brain image data recorded in the normal database 28 for images is obtained by the first average value calculation unit 38. By using the average value, a standard deviation calculation unit that calculates each pixel or standard deviation for each voxel of the brain image data recorded in the normal database 28 of the brain image (standard deviation calculation means).

続いて図1に示される施設X40において、符号44は本発明の脳画像データ処理プログラムを実行する画像処理装置(第2の施設のコンピュータ)、44は画像処理装置44との間の入出力を行うPC等の端末、46は施設X40において脳画像データを撮像/取得する撮像機器、48は少なくとも1例の健常者の脳画像データを記録した脳画像データベースである。符号50は画像処理装置44が実行する本発明の脳画像データ処理プログラムを機能単位に示すブロック図、52は施設X40における1例の健常者に対し第2の条件下で撮像機器46により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第2正規化部(第2正規化手段)、54は第2正規化部52で解剖学的正規化が行われた脳画像データを施設X40の脳画像データベース48(第2の施設の健常者脳画像データベース)に記録する第2脳画像データ記録部(第2脳画像データ記録手段)、56は施設X40の脳画像データベース48に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第2平均値算出部(第2平均値算出手段)、58は第2平均値算出部56で求められた平均値および標準偏差算出部38で求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で撮像機器46により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理部(統計的解析処理手段)、60は統計的解析処理部58で行われた統計的解析処理をPC等の端末44の表示部45に表示する表示処理部(表示処理手段)である。   Subsequently, in the facility X40 shown in FIG. 1, reference numeral 44 denotes an image processing apparatus (computer of the second facility) that executes the brain image data processing program of the present invention, and 44 denotes input / output to / from the image processing apparatus 44. A terminal such as a PC to perform, 46 is an imaging device that captures / acquires brain image data in the facility X40, and 48 is a brain image database that records brain image data of at least one healthy person. Reference numeral 50 is a block diagram showing the brain image data processing program of the present invention executed by the image processing apparatus 44 in functional units, and 52 is acquired by the imaging device 46 under the second condition for one healthy person in the facility X40. The second normalization unit (second normalization means) 54 performs anatomical normalization on the brain image data using the stereotaxic coordinate system, and the second normalization unit 52 performs anatomical normalization. A second brain image data recording unit (second brain image data recording means) for recording the brain image data in the brain image database 48 of the facility X40 (the brain image database of the healthy person of the second facility), 56 is the brain image of the facility X40 A second average value calculating unit (second average value calculating means) for calculating an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the database 48, 58 is an average value obtained by the second average value calculating unit 56 And standard Anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system for the artificial brain image data having the standard deviation obtained by the difference calculation unit 38 and the brain image data acquired by the imaging device 46 under the second condition for the subject. A statistical analysis processing unit (statistical analysis processing means) for performing a statistical analysis process for comparing the brain image data that has been performed, and a terminal 60 such as a PC for performing the statistical analysis process performed by the statistical analysis processing unit 58 44 is a display processing unit (display processing means) for displaying on the display unit 45.

施設N20における標準偏差算出部38から施設X40における統計的解析処理部58への点線で示されるように、施設X40で用いる人工脳画像データの標準偏差は施設N20における標準偏差算出部38で求められた標準偏差を用いる。統計解析処理は、例えば以下の式1で求められる統計解析結果を全ピクセル(3次元の場合はボクセル)に対して行う。   As indicated by the dotted line from the standard deviation calculation unit 38 in the facility N20 to the statistical analysis processing unit 58 in the facility X40, the standard deviation of the artificial brain image data used in the facility X40 is obtained by the standard deviation calculation unit 38 in the facility N20. Standard deviation is used. In the statistical analysis processing, for example, the statistical analysis result obtained by the following Expression 1 is performed on all pixels (in the case of three dimensions, voxels).

統計解析結果=(人工脳標本平均ピクセル値−被験者ピクセル値)/
人工脳標本標準偏差 (式1)
Statistical analysis result = (average artificial brain specimen pixel value−subject pixel value) /
Artificial brain specimen standard deviation (Formula 1)

ここで、人工脳標本標準偏差には上述のように施設N20における標準偏差算出部38で求められた標準偏差を用いる。   Here, as the artificial brain specimen standard deviation, the standard deviation obtained by the standard deviation calculation unit 38 in the facility N20 as described above is used.

図2は、本発明の脳画像データ処理プログラムまたは方法の流れをフローチャートで示す。図2において、符号Nで示される点線で囲まれたステップS10からS16までのブロックは施設N20における処理を示し、符号Xで示される点線で囲まれたステップS20からS30までのブロックは施設X40における処理を示す。   FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the brain image data processing program or method of the present invention. In FIG. 2, the blocks from step S10 to S16 surrounded by a dotted line indicated by the symbol N indicate processing in the facility N20, and the blocks from steps S20 to S30 surrounded by the dotted line indicated by the symbol X are in the facility X40. Indicates processing.

図2に示されるように、画像処理装置24は、まず施設N20における複数の健常者に対し第1の条件で撮像機器26により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う(第1正規化ステップ。ステップS10)。次に、第1正規化ステップ(ステップS10)で解剖学的正規化が行われた脳画像データを施設N20の脳画像のノーマルデータベース28に記録する(第1脳画像データ記録ステップ。ステップS12)。続いて、施設N20の脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める(第1平均値算出ステップ。ステップS14)。第1平均値算出ステップ(ステップS14)で求められた平均値を用いて、脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める(標準偏差算出ステップ。ステップS16)。   As shown in FIG. 2, the image processing apparatus 24 first uses an anatomical system using a stereotaxic brain coordinate system for brain image data acquired by the imaging device 26 under a first condition for a plurality of healthy persons in a facility N20. Normalization is performed (first normalization step, step S10). Next, the brain image data that has undergone anatomical normalization in the first normalization step (step S10) is recorded in the normal database 28 of the brain image of the facility N20 (first brain image data recording step, step S12). . Subsequently, an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the normal database 28 of the brain image of the facility N20 is obtained (first average value calculating step, step S14). Using the average value obtained in the first average value calculating step (step S14), a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the normal database 28 of the brain image is obtained (standard deviation calculating step. Step S16).

続いて図2に示されるように、画像処理装置44は、施設X40における少なくとも1名の健常者に対し、第1の条件と異なる第2の条件下で撮像機器26と諸特性の異なる撮像機器46により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う(第2正規化ステップ。ステップS20)。次に、第2正規化ステップ(ステップS20)で解剖学的正規化が行われた脳画像データを施設X40の脳画像データベース48に記録する(第2脳画像データ記録ステップ。ステップS22)。続いて施設X40の脳画像データベース48に記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める(第2平均値算出ステップ。ステップS24)。第2平均値算出ステップ(ステップS24)で求められた平均値および標準偏差算出ステップ(ステップS16)で求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で撮像機器48により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う(統計的解析処理ステップ。ステップS28)。統計的解析処理ステップ(ステップS28)で行われた統計的解析処理をPC等の端末44の表示部45に表示する(表示処理ステップ。ステップS30)。   Subsequently, as illustrated in FIG. 2, the image processing device 44 is configured to detect at least one healthy person in the facility X40 with different characteristics from the imaging device 26 under a second condition different from the first condition. Anatomical normalization using the stereotaxic coordinate system is performed on the brain image data acquired by 46 (second normalization step, step S20). Next, the brain image data subjected to anatomical normalization in the second normalization step (step S20) is recorded in the brain image database 48 of the facility X40 (second brain image data recording step, step S22). Subsequently, an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database 48 of the facility X40 is obtained (second average value calculating step, step S24). Artificial brain image data having the average value obtained in the second average value calculation step (step S24) and the standard deviation obtained in the standard deviation calculation step (step S16), and the imaging device under the second condition for the subject Statistical analysis processing is performed to compare the brain image data acquired by 48 with brain image data that has been subjected to anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system (statistical analysis processing step, step S28). The statistical analysis process performed in the statistical analysis process step (step S28) is displayed on the display unit 45 of the terminal 44 such as a PC (display process step, step S30).

上述の画像処理システム10、画像処理プログラムまたは方法で用いられる健常者のデータは、次に示すカテゴリ(要件)を満たすものが好適である。これらの要件の他に、性別、年齢、労働環境または人種等のカテゴリを用いてもよい。
(1)Mini Mental State Examination(MMSE)、長谷川式簡易知能評価スケール改訂版(HDS−R)正常である。
(2)Wechsler Memory Scale-Revised(WMS−R),Wechsler Adult Intelligence
Scale=Revised(WAIS−R)正常である。
(3)MRIで年齢相応の高信号が白質にT2強調画像でみられるのみである。
(4)高血圧、糖尿病などの脳血管障害の危険因子がない。
The healthy person data used in the above-described image processing system 10, image processing program or method preferably satisfies the following categories (requirements). In addition to these requirements, categories such as gender, age, working environment or race may be used.
(1) Mini Mental State Examination (MMSE), Hasegawa simplified intelligence evaluation scale revision (HDS-R) is normal.
(2) Wechsler Memory Scale-Revised (WMS-R), Wechsler Adult Intelligence
Scale = Revised (WAIS-R) is normal.
(3) A high signal corresponding to the age is only seen in the white matter in the T2-weighted image by MRI.
(4) There are no risk factors for cerebrovascular disorders such as hypertension and diabetes.

上述の第1正規化ステップ(ステップS10)における施設N20の複数の健常者の脳画像データは、例えば次のように取得し、解剖学的正規化を行うことができる。第1脳画像データ記録ステップ(ステップS12)、第1平均値算出ステップ(ステップS14)および標準偏差算出ステップ(ステップS16)も含めて示す。
(1)第1の条件により上記カテゴリをクリアした健常者と思われる複数の被験者に薬剤を投与し、撮像機器26により撮像および再構成処理を行ない、脳SPECT画像データを作成する。
(2)(1)で作成した脳SPECT画像データおよび他の検査により健常者を決定する。
(3)(2)で決定したn例の健常者の脳SPECT画像データを撮像機器26から画像処理装置24へ転送する。
(4)転送したn例の脳SPECT画像データを“Analyze format”という画像データ形式に変換する。
(5)(4)で作成したn例の脳SPECT画像データ(個人特有の形をした脳SPECT画像データ)各々を標準脳座標系へ変換する。
(6)(5)で作成した脳画像データに対して平滑化(スムーシング)処理とカウントの正規化(例:全脳の平均カウントが1になるように脳画像データに1つのscale factorを乗じる)を行ない、健常者の脳画像データ(脳画像標本)を脳画像のノーマルデータベース28上に作成する(第1脳画像データ記録ステップ。ステップS12)。平滑化処理とは正規分布の平滑化フィルタをかけることをいう。
(7)(6)で作成されたn例の脳表抽出画像データから画素(ピクセルまたはボクセル)毎の平均値と標準偏差とを求め、平均値脳画像データと標準偏差脳画像データとを一組とした健常者の脳画像データを作成する(第1平均値算出ステップ(ステップS14)、標準偏差算出ステップ(ステップS16))。
The brain image data of a plurality of healthy persons at the facility N20 in the first normalization step (step S10) described above can be acquired, for example, as follows, and anatomical normalization can be performed. A first brain image data recording step (step S12), a first average value calculating step (step S14), and a standard deviation calculating step (step S16) are also shown.
(1) A drug is administered to a plurality of subjects who are considered to be healthy persons who have cleared the above category under the first condition, and imaging and reconstruction processes are performed by the imaging device 26 to create brain SPECT image data.
(2) A healthy person is determined by the brain SPECT image data created in (1) and other examinations.
(3) The brain SPECT image data of n healthy subjects determined in (2) is transferred from the imaging device 26 to the image processing device 24.
(4) The transferred n examples of brain SPECT image data are converted into an image data format called “Analyze format”.
(5) Each of the n examples of brain SPECT image data (brain SPECT image data having an individual-specific shape) created in (4) is converted into a standard brain coordinate system.
(6) Smoothing (smoothing) processing and count normalization for the brain image data created in (5) (eg, multiplying the brain image data by one scale factor so that the average count of the whole brain becomes 1) The brain image data (brain image specimen) of the healthy person is created on the brain image normal database 28 (first brain image data recording step, step S12). Smoothing processing refers to applying a normal distribution smoothing filter.
(7) The average value and standard deviation for each pixel (pixel or voxel) are obtained from the n examples of brain surface extracted image data created in (6), and the average brain image data and standard deviation brain image data are combined. Brain image data of healthy individuals in pairs is created (first average value calculating step (step S14), standard deviation calculating step (step S16)).

上述の施設N20の複数の健常者の脳画像データは、3D−SSP法により例えば次のように取得することができる。第1平均値算出ステップ(ステップS14)および標準偏差算出ステップ(ステップS16)も含めて示す。
(1)第1の条件により、健常者と思われる複数の被験者に対し撮像機器26により撮像および再構成処理を行ない、脳SPECT画像データを作成する。
(2)(1)で作成した脳SPECT画像データおよび他の検査により健常者を決定する。
(3)(2)で決定したn例の健常者の脳SPECT画像データを撮像機器26から画像処理装置24へ転送する。
(4)転送したn例の脳SPECT画像データを“3D−SSP用のformat”という画像データ形式に変換する。
(5)(4)で作成したn例の脳SPECT画像データ(個人特有の形をした脳SPECT画像データ)各々を標準脳座標系へ変換する。
(6)(5)で作成されたn例の脳画像データに対して脳表抽出処理を行ない、上述のカウントの正規化を行う。
(7)(6)で作成されたn例の脳表抽出画像データから画素(ピクセルまたはボクセル)毎の平均値と標準偏差とを求め、平均値脳画像データと標準偏差脳画像データとを一組とした健常者の脳画像データを作成する(第1平均値算出ステップ(ステップS14)、標準偏差算出ステップ(ステップS16))。
The brain image data of a plurality of healthy persons in the facility N20 described above can be acquired by the 3D-SSP method, for example, as follows. The first average value calculating step (step S14) and the standard deviation calculating step (step S16) are also shown.
(1) Under the first condition, a plurality of subjects who are considered to be healthy subjects are imaged and reconstructed by the imaging device 26 to create brain SPECT image data.
(2) A healthy person is determined by the brain SPECT image data created in (1) and other examinations.
(3) The brain SPECT image data of n healthy subjects determined in (2) is transferred from the imaging device 26 to the image processing device 24.
(4) The transferred n examples of brain SPECT image data are converted into an “3D-SSP format” image data format.
(5) Each of the n examples of brain SPECT image data (brain SPECT image data having an individual-specific shape) created in (4) is converted into a standard brain coordinate system.
(6) Brain table extraction processing is performed on the n examples of brain image data created in (5), and the above-described count normalization is performed.
(7) The average value and standard deviation for each pixel (pixel or voxel) are obtained from the n examples of brain surface extracted image data created in (6), and the average brain image data and standard deviation brain image data are combined. Brain image data of healthy individuals in pairs is created (first average value calculating step (step S14), standard deviation calculating step (step S16)).

上述の第2正規化ステップ(ステップS20)における施設X40の1例の健常者の脳画像データは、例えば次のように取得し、解剖学的正規化を行うことができる。第2平均値算出ステップ(ステップS24)も含めて示す。
(1)第2の条件によりカテゴリをクリアした健常者と思われる1例の被験者に薬剤を投与し、撮像機器46により撮像および再構成処理を行ない、脳SPECT画像データを作成する。
(2)(1)で作成した脳SPECT画像データおよび他の検査により健常者を決定する。
(3)(2)で決定した1例の健常者の脳SPECT画像データを撮像機器46から画像処理装置44へ転送する。
(4)転送した1例の脳SPECT画像データを“Analyze format”という画像データ形式に変換する。
(5)(4)で作成した1例の脳SPECT画像データ(個人特有の形をした脳SPECT画像データ)各々を標準脳座標系へ変換する。
(6)(5)で作成した脳画像データに対して平滑化(スムーシング)処理とカウントの正規化を行ない、健常者の脳画像データ(脳画像標本)を脳画像データベース48上に作成する(第2脳画像データ記録ステップ。ステップS22)。
(7)(6)で作成された1例の脳表抽出画像データから画素(ピクセルまたはボクセル)毎の平均値を求め、平均値脳画像データを作成する(第2平均値算出ステップ(ステップS14))。
Brain image data of a healthy person as an example of the facility X40 in the second normalization step (step S20) described above can be acquired as follows, for example, and anatomical normalization can be performed. This also includes the second average value calculation step (step S24).
(1) A drug is administered to one subject who is considered to be a healthy person who has cleared the category under the second condition, and imaging and reconstruction processing are performed by the imaging device 46 to create brain SPECT image data.
(2) A healthy person is determined by the brain SPECT image data created in (1) and other examinations.
(3) The brain SPECT image data of one example of a healthy person determined in (2) is transferred from the imaging device 46 to the image processing device 44.
(4) The transferred brain SPECT image data is converted into an image data format “Analyze format”.
(5) Each example of the brain SPECT image data (brain SPECT image data having a unique shape) created in (4) is converted into a standard brain coordinate system.
(6) Smoothing (smoothing) processing and normalization of the count are performed on the brain image data created in (5), and brain image data (brain image specimen) of a healthy person is created on the brain image database 48 ( Second brain image data recording step (step S22).
(7) The average value for each pixel (pixel or voxel) is obtained from the brain surface extracted image data of the example created in (6), and average brain image data is created (second average value calculating step (step S14) )).

上述の統計的解析処理ステップ(ステップS28)における施設X40の被験者の脳画像データは、例えば次のように取得し、解剖学的正規化を行うことができる。
(1)第2の条件により、被験者に薬剤を投与し、撮像機器46により撮像および再構成処理を行ない、脳SPECT画像データを作成する。
(2)被験者の上記脳SPECT画像データを撮像機器46から画像処理装置44へ転送する。
(3)転送した被験者の脳SPECT画像データを“Analyze format”という画像データ形式に変換する。
(4)(3)で作成した被験者の脳SPECT画像データ(個人特有の形をした脳SPECT画像データ)を標準脳座標系へ変換する。
(5)(4)で作成した脳画像データに対して平滑化(スムーシング)処理とカウントの正規化を行ない、被験者の脳画像データを作成する。
The brain image data of the subject at the facility X40 in the statistical analysis processing step (step S28) described above can be acquired, for example, as follows, and anatomical normalization can be performed.
(1) Under the second condition, a drug is administered to the subject, and imaging and reconstruction processing are performed by the imaging device 46 to create brain SPECT image data.
(2) Transfer the brain SPECT image data of the subject from the imaging device 46 to the image processing device 44.
(3) The transferred brain SPECT image data of the subject is converted into an image data format called “Analyze format”.
(4) The subject's brain SPECT image data (brain SPECT image data having an individual-specific shape) created in (3) is converted into a standard brain coordinate system.
(5) Smoothing (smoothing) processing and count normalization are performed on the brain image data created in (4) to create brain image data of the subject.

以下、本発明の脳画像データ処理システム等における実験例を挙げて説明する。   Hereinafter, an experimental example in the brain image data processing system of the present invention will be described.

実験例1.
(1)施設N20において、上述のカテゴリをクリアした健常者と思われる健常者標本作成用のデータを下記の収集および撮像条件並びに再構成処理条件(第1の条件)を同一にして収集した。
収集および撮像条件:
・カメラ機種、コリメータ、エネルギウィンド、サンプリング角度、収集方向、収集時間、収集マトリクス、収集拡大率、ピクセルサイズ。
再構成処理条件:
・前処理フィルタ、再構成フィルタ、散乱線除去、吸収補正。
Experimental Example 1
(1) In the facility N20, data for preparing a healthy specimen that seems to be a healthy person who cleared the above-mentioned category was collected with the following collection and imaging conditions and reconstruction processing conditions (first condition) being the same.
Acquisition and imaging conditions:
・ Camera model, collimator, energy window, sampling angle, collection direction, collection time, collection matrix, collection magnification, pixel size.
Reconfiguration processing conditions:
・ Preprocessing filter, reconstruction filter, scattered radiation removal, absorption correction.

(2)他方、診断しようとする施設X40において、(1)と同様に健常者の脳画像データを作成した。ただし、収集および撮像条件並びに再構成処理条件は、施設X40が通常実施している条件(第2の条件)で行なった。
(3)施設N20で作成した健常者標本から各ピクセルまたはボクセル毎の標準偏差を求める。
(4)施設X40で作成した健常者標本から各ピクセルまたはボクセル毎の平均値を求める。
(5)(3)で求められた標準偏差と(4)で求められた平均値とを各ピクセルまたはボクセル毎に融合(fusion)して人工脳標本を作成する。ここで融合とは、施設X40における人工脳標本の標準偏差として施設N20で求められた標準偏差を用いることをいう。
(2) On the other hand, in the facility X40 to be diagnosed, brain image data of a healthy person was created as in (1). However, the collection and imaging conditions and the reconstruction processing conditions were the conditions (second conditions) normally implemented by the facility X40.
(3) The standard deviation for each pixel or voxel is obtained from the healthy subject sample created at the facility N20.
(4) An average value for each pixel or voxel is obtained from the healthy subject sample created at the facility X40.
(5) An artificial brain specimen is created by fusing the standard deviation obtained in (3) and the average value obtained in (4) for each pixel or voxel. Here, the fusion means that the standard deviation obtained at the facility N20 is used as the standard deviation of the artificial brain specimen at the facility X40.

実験例2.
本願発明者らは、施設N20と施設X40とにおいて、異なる撮像機器26および46で撮像された以下の脳画像データを用いて、本発明の脳画像処理システム等の妥当性を検証した。
施設N20:上述のカテゴリをクリアした健常者に対し薬剤として99mTc−ECD(「ニューロライト(登録商標)注射液第一」第一ラジオアイソトープ研究所(登録商標)製)を用いた20例の脳画像データ。
施設X40:上述のカテゴリをクリアした健常者に対し薬剤として99mTc−ECD(「ニューロライト(登録商標)注射液第一」第一ラジオアイソトープ研究所(登録商標)製)を用いた15例の脳画像データ。および、被検者に対し薬剤として99mTc−ECD(「ニューロライト(登録商標)注射液第一」第一ラジオアイソトープ研究所(登録商標)製)を用いた1例の脳画像データ。
Experimental Example 2.
The inventors of the present application verified the validity of the brain image processing system of the present invention using the following brain image data captured by different imaging devices 26 and 46 at the facility N20 and the facility X40.
Facility N20: 20 brains using 99mTc-ECD (“Neurolite (registered trademark) Injectable Solution 1” Daiichi Radioisotope Research Institute (registered trademark)) as a drug for healthy subjects who have cleared the above categories image data.
Facility X40: 15 cases of brains using 99mTc-ECD (“Neurolite (registered trademark) Injectable Solution 1” Daiichi Radioisotope Research Institute (registered trademark)) as a drug for healthy subjects who have cleared the above categories image data. In addition, brain image data of one example using 99mTc-ECD (“Neurolite (registered trademark) injectable solution first” First Radioisotope Laboratory (registered trademark)) as a drug for the subject.

検証項目.
(1)施設X40の被検者と同一の施設X40の健常者標本(脳画像データベース48の15例)とを用いて統計解析処理を行う(図3参照)。
(2)施設X40の被検者と異なる施設N20の健常者標本(脳画像のノーマルデータベース28の20例)とを用いて統計解析処理を行う(図4参照)。
(3)施設X40の被検者と、同一の施設X40の任意の健常者データAに異なる施設N20の健常者標本(脳画像のノーマルデータベース28の20例)の標準偏差を融合させた人工脳標本Aとを用いて統計解析を行う(図5参照)。
(4)施設X40の被検者と、同一の施設X40の任意の健常者データBに異なる施設N20の健常者標本(脳画像のノーマルデータベース28の20例)の標準偏差を融合させた人工脳標本Bとを用いて統計解析を行う(図6参照)。
Verification items.
(1) A statistical analysis process is performed using specimens of healthy persons (15 examples of the brain image database 48) of the same facility X40 as the subjects of the facility X40 (see FIG. 3).
(2) A statistical analysis process is performed using a specimen of a healthy person at a facility N20 (20 examples of the brain image normal database 28) different from the subject at the facility X40 (see FIG. 4).
(3) The artificial brain in which the standard deviation of the healthy subject specimens (20 examples of the normal database 28 of brain images) of the different facility N20 is fused to the subject of the facility X40 and any healthy subject data A of the same facility X40 Statistical analysis is performed using sample A (see FIG. 5).
(4) Artificial brain obtained by fusing the standard deviations of healthy subject specimens (20 examples of the normal database 28 of brain images) from different subjects N20 to the subject X40 subject and any healthy subject data B in the same facility X40 Statistical analysis is performed using the sample B (see FIG. 6).

解析結果.
結果はRENDER表示方法とスライス画像にて、確率密度としてP値=0.05(P<0.5。ここでnはカテゴリー数)を用いて統計学的異常値を示した(図3ないし図6参照)。図3ないし図6に示されるように、本脳画像データ処理システム等の表示処理部60は統計的解析処理の結果を確率密度Pが所定の値以下の部分の面積を他の部分と識別可能に、例えば1色で表示することができる。図3は、施設X40の被検者に対し同一の施設X40の健常者標本を対照群として統計解析処理をした「同条件」の結果、すなわち正しい統計解析処理結果を示す。図3(A)はRENDER表示(脳表投影表示。3次元)を示しており、図3(A)の上段の左側から、各々脳の下面(Inferior)、右側面(R-lateral)、後面(Posterior)、左内側面(L-medial)の表示を示し、図3(A)の下段の左側から、各々脳の上面(Superior)、左側面(L-lateral)、前面(Anterior)、右内側面(R-medial)の表示を示す。図3(A)に示されているように、両側頭頂皮質に血流低下部位(脳中の一部暗い部分)が見られた。図3(B)はTransaxial像表示(2次元)を示しており、図3(B)の7×5個の表示は図中左上から右下へ向かって、脳の上から下へ体軸に対して平行にスライスした画像解析結果の表示を示す。図3(B)にも示されているように、両側頭頂皮質に血流低下部位(脳中の一部暗い部分)が見られた。
Analysis result.
The result is a RENDER display method and a slice image, and P-value = 0.05 (P <0.5 n, where n is the number of categories) is used as a probability density to show statistical anomaly values (FIG. 3 to FIG. 3). (See FIG. 6). As shown in FIGS. 3 to 6, the display processing unit 60 of the brain image data processing system or the like can identify the area of the portion where the probability density P is a predetermined value or less from the result of the statistical analysis processing from other portions. For example, it can be displayed in one color. FIG. 3 shows a result of “same conditions” obtained by subjecting a subject at the facility X40 to a statistical analysis process using a healthy subject sample at the same facility X40 as a control group, that is, a correct statistical analysis process result. Fig. 3 (A) shows RENDER display (brain surface projection display, 3D). From the upper left side of Fig. 3 (A), the lower surface (Inferior), right side (R-lateral), and rear side of the brain. (Posterior), the left inner surface (L-medial) is displayed, and from the left side of the lower part of FIG. 3 (A), the upper surface of the brain (Superior), left side (L-lateral), front (Anterior), right The inside surface (R-medial) display is shown. As shown in FIG. 3 (A), a blood flow reduction site (partly dark part in the brain) was seen in the bilateral parietal cortex. FIG. 3B shows a Transaxial image display (two-dimensional). The 7 × 5 display in FIG. 3B is from the upper left to the lower right, and the body axis from the top to the bottom of the brain. The display of the image analysis result sliced in parallel is shown. As shown in FIG. 3 (B), blood flow decreased sites (partially dark portions in the brain) were seen in the bilateral parietal cortex.

図4は、施設X40の被検者に対し異なる施設N20の健常者標本を対照群として統計解析処理をした「異条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用しないで解析した統計解析処理結果を示す。図4(A)は図3(A)と同様のRENDER表示を示し、図4(B)は図3(B)と同様のTransaxial像表示を示す。各表示部分は図3(A)、(B)と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。図4(A)および(B)に示されているように、両側頭頂皮質の血流低下部位はほぼ一致している。しかし、図4(A)の下面(Inferior)のP1で示される箇所、上面(Superior)のP2で示される箇所および前面(Anterior)のP3で示される箇所を図3(A)の対応する箇所と比較すると明らかなように、左側頭葉および後頭葉等に擬陽性の統計的異常値が示されている。   FIG. 4 shows a result of “different conditions” obtained by subjecting a subject at facility X40 to statistical analysis processing using healthy subject samples at different facilities N20 as a control group, that is, analysis without applying the brain image data processing method of the present invention. The statistical analysis processing results are shown. 4A shows a RENDER display similar to FIG. 3A, and FIG. 4B shows a Transaxial image display similar to FIG. 3B. Each display portion shows the same display results as those shown in FIGS. 3A and 3B, and a description thereof will be omitted. As shown in FIGS. 4 (A) and (B), the blood flow lowering sites of the bilateral parietal cortex are almost the same. However, the location indicated by P1 on the lower surface (Inferior), the location indicated by P2 on the upper surface (Superior), and the location indicated by P3 on the front surface (Anterior) in FIG. As is clear from the above, false positive statistical abnormal values are shown in the left temporal lobe and occipital lobe.

図5は、施設X40の任意の健常者Aのデータ(平均値)に施設N20の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により解析した「融合条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用して解析した統計解析処理結果を示す。図5(A)は図3(A)等と同様のRENDER表示を示し、図5(B)は図3(B)等と同様のTransaxial像表示を示す。各表示部分は図3(A)、(B)等と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。図5(A)および(B)に示されているように、両側頭頂皮質の血流低下部位は図1の血流低下部位と一致していることが明瞭である。以上の結果より、本願発明の脳画像データ処理方法等は臨床に充分応用可能であることが示された。   FIG. 5 shows the result of the “fusion condition” analyzed by an artificial brain specimen obtained by fusing the standard deviation of the healthy subject specimen at the facility N20 to the data (average value) of an arbitrary healthy person A at the facility X40, that is, the brain image of the present invention. Statistical analysis processing results analyzed by applying a data processing method and the like are shown. 5A shows a RENDER display similar to FIG. 3A and the like, and FIG. 5B shows a Transaxial image display similar to FIG. 3B and the like. Each display portion shows the same display results as those in FIGS. 3A and 3B, and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 5A and 5B, it is clear that the blood flow reduction site in the bilateral parietal cortex coincides with the blood flow reduction site in FIG. From the above results, it was shown that the brain image data processing method of the present invention is sufficiently applicable to clinical practice.

図6は、施設X40の任意の健常者Bのデータ(平均値)に施設N20の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により解析した「融合条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用して解析した統計解析処理結果を示す。図6(A)は図3(A)等と同様のRENDER表示を示し、図6(B)は図3(B)等と同様のTransaxial像表示を示す。各表示部分は図3(A)、(B)等と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。図6(A)および(B)に示されているように、健常者のデータ(平均値)を入れ替えた場合でも、両側頭頂皮質の血流低下部位は図1の血流低下部位と一致していることが明瞭である。以上の結果より、本願発明の脳画像データ処理方法等は臨床に充分応用可能であることが示された。   FIG. 6 shows the result of the “fusion condition” analyzed by an artificial brain specimen obtained by fusing the standard deviation of the healthy subject specimen at facility N20 to the data (average value) of an arbitrary healthy person B at facility X40, that is, the brain image of the present invention. Statistical analysis processing results analyzed by applying a data processing method and the like are shown. 6A shows a RENDER display similar to FIG. 3A and the like, and FIG. 6B shows a Transaxial image display similar to FIG. 3B and the like. Each display portion shows the same display results as those in FIGS. 3A and 3B, and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), even when the data (average value) of healthy subjects are exchanged, the blood flow reduction site in the bilateral parietal cortex matches the blood flow reduction site in FIG. It is clear that From the above results, it was shown that the brain image data processing method of the present invention is sufficiently applicable to clinical practice.

以上説明したように、本発明の実施例1によれば、まず第1の条件を満たした施設において取得された健常者の脳画像のデータベース(脳画像のノーマルデータベース)から、脳画像データの各ピクセルまたはボクセル毎の標準偏差を求め、第2の条件を満たした他の施設において取得された健常者1例の脳画像データにつき、ピクセルまたはボクセル毎の平均値を求める。次に上記他の施設の任意の健常者のデータ(平均値)に上記第1の条件を満たした施設の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により、上記他の施設における被験者の脳画像データの統計的解析処理を行う。以上により、上記他の施設における被験者の脳画像データの取得条件(第2の条件)とは異なる第1の条件で得られた脳画像のノーマルデータベースにおける健常者の脳画像データを対比対象として、当該被験者の脳機能を診断することができる。このため、健常者および患者の脳画像データを多数集めることが困難な臨床施設であっても、高価な脳ファントムを用いることなく人工脳標本を作成することができ、結果的にノーマルデータベースを利用することが可能な脳画像データ処理システム等を提供することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, each of the brain image data is first obtained from the brain image database (normal database of brain images) of the healthy person acquired in the facility that satisfies the first condition. A standard deviation for each pixel or voxel is obtained, and an average value for each pixel or voxel is obtained for brain image data of one healthy person acquired in another facility that satisfies the second condition. Next, the brain of the subject in the other facility is obtained by using an artificial brain sample in which the standard deviation of the healthy subject sample satisfying the first condition is fused with the data (average value) of any healthy person in the other facility. Performs statistical analysis of image data. As described above, the brain image data of the healthy person in the normal database of the brain image obtained under the first condition different from the acquisition condition (second condition) of the brain image data of the subject in the other facility is compared. The brain function of the subject can be diagnosed. For this reason, even in a clinical facility where it is difficult to collect a large amount of brain image data of healthy subjects and patients, an artificial brain specimen can be created without using an expensive brain phantom, and as a result, a normal database is used. It is possible to provide a brain image data processing system or the like that can be used.

本発明の脳画像データ処理方法等において、標準偏差算出ステップ(ステップS16)は、施設N10(第1の施設)の脳画像のノーマルデータベース28(健常者脳画像データベース)に記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法(好適にはブートストラップ法であるがジャックナイフ法等であってもよい)により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることができる。統計的リサンプリング法はノンパラメトリックな統計的推測における手法である。ジャックナイフ法は統計的リサンプリング法の1つの手法であり、n個の標本の中からn−1個のサブサンプルを取り出し、対応する統計量を計算して推測の精度を上げるものである。ブートストラップ法も統計的リサンプリング法の1つの手法である。   In the brain image data processing method and the like according to the present invention, the standard deviation calculating step (step S16) includes each pixel recorded in the normal database 28 (normal brain image database) of the brain image of the facility N10 (first facility). Using the brain image data for each voxel, the standard deviation for each pixel or each voxel of the brain image data is obtained by a statistical resampling method (preferably a bootstrap method but may be a jackknife method or the like). be able to. Statistical resampling method is a method in nonparametric statistical inference. The jackknife method is one of the statistical resampling methods, in which n-1 subsamples are extracted from n samples, and the corresponding statistics are calculated to improve the accuracy of estimation. The bootstrap method is also one of the statistical resampling methods.

本発明の脳画像データ処理方法等のシミュレーション方法として次のような方法を用いた。すなわち標本群を12例とし、その素を200例の中から無作為に1個ずつ抽出し、12行程繰り返すことにより12例の標本群を決定した。その12例の標本群を用い、12例そのままの特性と上記ブートストラップ法でリサンプリングした特性とを比較した。ブートストラップ法は以下の手順により行なった。但し、本発明の脳画像データ処理方法等のシミュレーション方法におけるブートストラップ法は以下に示される手順に限定されるものではなく、パラメトリック・ブートストラップ法、ノンパラメトリック・ブートストラップ法、セミパラメトリック・ブートストラップ法、ブートストラップ−t法、ブートストラップ反復法等を用いることもできる。   The following method was used as a simulation method such as the brain image data processing method of the present invention. That is, 12 sample groups were selected, and the prime samples were randomly extracted one by one from the 200 cases, and 12 sample groups were determined by repeating 12 steps. Using the sample group of 12 cases, the characteristics of 12 cases were compared with the characteristics resampled by the bootstrap method. The bootstrap method was performed according to the following procedure. However, the bootstrap method in the simulation method such as the brain image data processing method of the present invention is not limited to the procedure shown below, but is a parametric bootstrap method, a nonparametric bootstrap method, a semiparametric bootstrap. The method, the bootstrap-t method, the bootstrap iteration method, etc. can also be used.

手順.
(1)上述のようにして決定された12例の標本群(データ)から無作為に1例のデータを取り出して記録し、データを元に戻す(復元抽出)。
(2)上記(1)の操作を12回繰り返して1つの群とする。この操作を200回実施して、n=12の群を200個作る。
(3)各群毎に中央値を求める。
(4)各群毎に算出された中央値の平均値を求め、その標準偏差を算出する。
procedure.
(1) Randomly extract and record one example of data from the twelve sample groups (data) determined as described above, and restore the data (restoration extraction).
(2) The above operation (1) is repeated 12 times to form one group. This operation is performed 200 times to create 200 groups of n = 12.
(3) A median is obtained for each group.
(4) The average value of the median values calculated for each group is obtained, and the standard deviation is calculated.

以上のように、統計量の分布又は構造等が明示的に求まらない場合でも適用可能なブートストラップ法を用いることにより、標本群の正規化を人工的に補完することができ、アプリオリな事象を検証する際の1種の過誤と2種の過誤とのバランスを調整し、相互正審率を向上させることができる。   As described above, normalization of sample groups can be artificially complemented by using the applicable bootstrap method even when the distribution or structure of statistics is not explicitly obtained. It is possible to improve the mutual correctness rate by adjusting the balance between one type of error and two types of error when verifying an event.

図7は、本発明の実施例1または3(後述)を実現するための本発明のコンピュータ・プログラムを実行する画像処理装置44のコンピュータの内部回路70を示すブロック図である。画像処理装置24のコンピュータの内部回路についても同様に示されるため、画像処理装置44側についてのみ説明し画像処理装置24側については説明を省略する。図7に示されるように、後述のCPU72、ROM74、RAM76、画像制御部78、コントローラ86、入力制御部90および外部インタフェース(Interface : I/F)部92はバス82に接続されている。図7において、上述の本発明のコンピュータ・プログラムは、ROM74、ディスク84aまたはCD−ROM84n等の記録媒体(脱着可能な記録媒体を含む)に記録されている。このコンピュータ・プログラムは、ROM74からバス82を介し、またはディスク84a若しくはCD−ROM84n等の記録媒体からコントローラ86を経由してバス82を介しRAM76へロードされる。画像制御部78は脳画像データをVRAM80へ送出し、表示部45はVRAM80から送出された脳画像データに基づいて脳画像を表示するディスプレイ等の表示装置である。VRAM80は表示部45の一画面分のデータ容量に相当する容量を有している画像メモリである。入力操作部88は画像処理装置44に入力を行うためのマウス、テンキー等の入力装置であり、入力制御部90は入力操作部88と接続され入力制御等を行う。外部I/F部92は、例えばインターネット等の外部の通信網(不図示)と接続する際のインタフェース機能を有している。施設N20における画像処理装置24の標準偏差算出部38で求められた標準偏差は、インターネット等の通信網を介して施設X40における画像処理装置44の統計解析処理部58で利用することができる。あるいは施設N20における画像処理装置24の脱着可能な記録媒体84n等に標準偏差を記録しておき、当該記録媒体84n等を施設X40の画像処理装置44のコントローラ86に接続することにより、画像処理装置44の統計解析処理部58で利用することもできる。   FIG. 7 is a block diagram showing an internal circuit 70 of the computer of the image processing apparatus 44 that executes the computer program of the present invention for realizing Example 1 or 3 (described later) of the present invention. Since the internal circuit of the computer of the image processing device 24 is also shown in the same manner, only the image processing device 44 side will be described and the description of the image processing device 24 side will be omitted. As shown in FIG. 7, a CPU 72, a ROM 74, a RAM 76, an image control unit 78, a controller 86, an input control unit 90, and an external interface (Interface: I / F) unit 92 described later are connected to a bus 82. In FIG. 7, the above-described computer program of the present invention is recorded on a recording medium (including a removable recording medium) such as a ROM 74, a disk 84a, or a CD-ROM 84n. The computer program is loaded into the RAM 76 from the ROM 74 via the bus 82 or from a recording medium such as the disk 84a or CD-ROM 84n via the controller 86 via the bus 82. The image control unit 78 sends brain image data to the VRAM 80, and the display unit 45 is a display device such as a display that displays a brain image based on the brain image data sent from the VRAM 80. The VRAM 80 is an image memory having a capacity corresponding to the data capacity of one screen of the display unit 45. The input operation unit 88 is an input device such as a mouse or a numeric keypad for inputting to the image processing device 44. The input control unit 90 is connected to the input operation unit 88 and performs input control and the like. The external I / F unit 92 has an interface function when connecting to an external communication network (not shown) such as the Internet. The standard deviation obtained by the standard deviation calculation unit 38 of the image processing device 24 at the facility N20 can be used by the statistical analysis processing unit 58 of the image processing device 44 at the facility X40 via a communication network such as the Internet. Alternatively, the standard deviation is recorded on the removable recording medium 84n or the like of the image processing apparatus 24 in the facility N20, and the recording medium 84n or the like is connected to the controller 86 of the image processing apparatus 44 of the facility X40. 44 statistical analysis processing units 58 can also be used.

上述のようにCPU72が本発明のコンピュータ・プログラムを実行することにより、本発明の目的を達成することができる。当該コンピュータ・プログラムは上述のようにCD−ROM84n等の記録媒体の形態でコンピュータCPU72に供給することができ、当該コンピュータ・プログラムを記録したCD−ROM84n等の記録媒体も同様に本発明を構成することになる。当該コンピュータ・プログラムを記録した記録媒体としては上述された記録媒体の他に、例えばメモリ・カード、メモリ・スティック、DVD、光ディスク、FD等を用いることができる。   As described above, the CPU 72 executes the computer program of the present invention to achieve the object of the present invention. The computer program can be supplied to the computer CPU 72 in the form of a recording medium such as a CD-ROM 84n as described above, and a recording medium such as a CD-ROM 84n on which the computer program is recorded also constitutes the present invention. It will be. As the recording medium on which the computer program is recorded, for example, a memory card, a memory stick, a DVD, an optical disk, an FD, or the like can be used in addition to the recording medium described above.

上述の実施例1における脳画像のノーマルデータベース28には、年齢別等のカテゴリで10ないし20例と統計学的には非常に少ないという難点があった。本実施例3では、人工脳標本に統計学的リサンプリング法、特に上述のブートストラップ法を適用する点に特徴がある。統計学的リサンプリングによる数百回から数万回の演算シミュレーションによって当該回数分の統計量を得ることができ、当該統計量からパラメータ特性を推定することにより、上述の難点を解消することができる。この結果、正審率を向上させることができる脳画像データ処理システムを提供することができる。   The brain image normal database 28 in Example 1 described above has a drawback that it is statistically very small, with 10 to 20 cases in categories such as age group. The third embodiment is characterized in that a statistical resampling method, particularly the bootstrap method described above, is applied to an artificial brain specimen. Statistics for the number of times can be obtained by hundreds to tens of thousands of arithmetic simulations by statistical resampling, and the above-mentioned difficulties can be solved by estimating parameter characteristics from the statistics. . As a result, it is possible to provide a brain image data processing system capable of improving the trial rate.

本実施例3においも実施例1と同様に、施設N20の標準偏差算出部38を用いて脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセルの標準偏差を予め用意しておく。ここで、上述のようにブートストラップ法を適用して標準偏差を求めておく。施設X40は当該標準偏差を用いて施設X40の人工脳座標標本を作成することができる。   In the third embodiment, as in the first embodiment, the standard deviation of each pixel of the brain image data recorded in the normal database 28 of the brain image is prepared in advance using the standard deviation calculation unit 38 of the facility N20. Here, the standard deviation is obtained by applying the bootstrap method as described above. The facility X40 can create an artificial brain coordinate sample of the facility X40 using the standard deviation.

次に、施設N20における健常者の少数標本データより平均と標準偏差とを予測した実際の適用例を示す。図8は、ブートストラップ法による予測結果の例を度数分布(正規分布)により示す。図8に示されるように、全範囲は0.82から1.18まで、表示範囲は0.85から1.15までとした。20例の上記標本データを用いてブートストラップ法により20,000回試行した。   Next, an actual application example in which the average and the standard deviation are predicted from the small sample data of healthy persons in the facility N20 is shown. FIG. 8 shows an example of a prediction result by the bootstrap method by a frequency distribution (normal distribution). As shown in FIG. 8, the entire range is 0.82 to 1.18, and the display range is 0.85 to 1.15. Using the sample data of 20 cases, 20,000 trials were made by the bootstrap method.

図9は、上記20例の標本データから無作為に抽出した1例の平均値と、図8に示されるように得られたデータから作成した標準偏差とを融合した人工脳座標を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す。図9は図3(A)と同様のRENDER表示を示し、各表示部分は図3(A)と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。   FIG. 9 shows an artificial brain coordinate obtained by fusing the average value of one example randomly extracted from the sample data of the above 20 examples and the standard deviation created from the data obtained as shown in FIG. The result of carrying out the statistical analysis process of a comparative case is shown. FIG. 9 shows a RENDER display similar to FIG. 3A, and each display portion shows a display result similar to FIG.

図10は、ブートストラップ法による予測結果の例を度数分布(ワイブル(Weibull)分布)により示す。図10に示されるように、全範囲は0.62から1.07まで、表示範囲は0.65から1.06までとした。20例の上記標本データを用いてブートストラップ法により20,000回試行した。   FIG. 10 shows an example of a prediction result by the bootstrap method by a frequency distribution (Weibull distribution). As shown in FIG. 10, the entire range was 0.62 to 1.07, and the display range was 0.65 to 1.06. Using the sample data of 20 cases, 20,000 trials were made by the bootstrap method.

図11は、上記20例の標本データから無作為に10例を抽出し平均値を計算したデータと、図10に示されるように得られたデータから作成した標準偏差とを融合した人工脳座標を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す。図11は図3(A)と同様のRENDER表示を示し、各表示部分は図3(A)と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。   FIG. 11 shows artificial brain coordinates obtained by fusing 10 samples randomly extracted from the sample data of the 20 cases and calculating an average value and standard deviations created from the data obtained as shown in FIG. The results of statistical analysis processing of comparative cases using are shown. FIG. 11 shows a RENDER display similar to that in FIG. 3A, and each display portion shows the same display result as in FIG.

図12は、上記20例の標本データから無作為に10例を抽出し、その10例の標本データを用いたブートストラップ法による予測結果の例を度数分布(ガンマ分布)により示す。図12に示されるように、全範囲は0.71から1.12まで、表示範囲は0.78から1.10までとした。上記10例の標本データを用いてブートストラップ法により20,000回試行した。   FIG. 12 shows an example of a prediction result by the bootstrap method using 10 sample samples randomly extracted from the sample data of the 20 examples, and a frequency distribution (gamma distribution). As shown in FIG. 12, the entire range was 0.71 to 1.12 and the display range was 0.78 to 1.10. Using the sample data of the above ten cases, 20,000 trials were made by the bootstrap method.

図13は、図12に示されるように得られたデータから作成した平均値と標準偏差とをそのまま使用した人工脳座標標本を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す。図13は図3(A)と同様のRENDER表示を示し、各表示部分は図3(A)と同様の表示結果等を示すため説明は省略する。   FIG. 13 shows the result of statistical analysis processing of a comparative case using an artificial brain coordinate sample using the average value and standard deviation created from the data obtained as shown in FIG. FIG. 13 shows a RENDER display similar to that in FIG. 3A, and each display portion shows the same display result as in FIG.

以上説明したように、本発明の実施例3によれば、実施例1と同様に、施設N20の標準偏差算出部38を用いて脳画像のノーマルデータベース28に記録された脳画像データの各ピクセルの標準偏差を予め用意しておく。ここで、上述のようにブートストラップ法を適用して標準偏差を求める。施設X40は当該標準偏差を用いて施設X40の人工脳座標標本を作成することができる。この結果、施設X40では脳画像データベース48として健常者脳画像データベースだけではなく、他の施設N20における、臨床施設特有の専門性を利用した脳画像データベースの作成を行うことができる。本実施例3は、作成が困難であった小児や稀な変性疾患等の症例の少ない脳画像データベースを構築することによって、疾患別人口脳座標標本の作成等に応用することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, as in the first embodiment, each pixel of the brain image data recorded in the normal database 28 of the brain image using the standard deviation calculation unit 38 of the facility N20. The standard deviation is prepared in advance. Here, the standard deviation is obtained by applying the bootstrap method as described above. The facility X40 can create an artificial brain coordinate sample of the facility X40 using the standard deviation. As a result, in the facility X40, not only the healthy subject brain image database as the brain image database 48, but also the brain image database using the specialty specific to the clinical facility in the other facility N20 can be created. The third embodiment can be applied to creation of a brain coordinate sample for each disease by constructing a brain image database with few cases such as children and rare degenerative diseases that have been difficult to create.

本発明の活用例として、健常者および患者の脳画像データを多数集めることが困難な臨床施設または高価な脳ファントムを用いることが困難な臨床施設における、人工脳標本の作成およびノーマルデータベースの利用に適用することができる。さらに、他の施設N20における、臨床施設特有の専門性を利用した脳画像データベースの作成を行うことができる。作成が困難であった小児や稀な変性疾患等の症例の少ない脳画像データベースを構築することによって、疾患別人口脳座標標本の作成等に適用することができる。   As an example of use of the present invention, in preparation of an artificial brain specimen and use of a normal database in a clinical facility where it is difficult to collect a large number of brain image data of healthy persons and patients or a clinical facility where it is difficult to use an expensive brain phantom Can be applied. Furthermore, it is possible to create a brain image database using the specialties peculiar to clinical facilities in other facilities N20. By constructing a brain image database with few cases such as children and rare degenerative diseases that have been difficult to create, it can be applied to the creation of brain coordinate samples by disease.

本発明の画像処理システムを示す図である。It is a figure which shows the image processing system of this invention. 本発明の脳画像データ処理プログラムまたは方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the brain image data processing program or method of this invention. 施設X40の被検者に対し同一の施設X40の健常者標本を対照群として統計解析処理をした「同条件」の結果、すなわち正しい統計解析処理結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the "same condition" which performed the statistical analysis process for the test subject of the facility X40 by using the healthy subject sample of the same facility X40 as a control group, that is, the correct statistical analysis process result. 施設X40の被検者に対し異なる施設N20の健常者標本を対照群として統計解析処理をした「異条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用しないで解析した統計解析処理結果を示す図である。Statistical analysis processing analyzed without applying the brain image data processing method of the present invention as a result of the “different conditions” obtained by subjecting subjects in the facility X40 to statistical analysis processing using healthy subjects from different facilities N20 as a control group It is a figure which shows a result. 施設X40の任意の健常者Aのデータ(平均値)に施設N20の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により解析した「融合条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用して解析した統計解析処理結果を示す図である。The result of “fusion conditions” analyzed by an artificial brain specimen obtained by fusing the standard deviation of the healthy subject specimen at facility N20 to the data (average value) of any healthy person A at facility X40, that is, the brain image data processing method of the present invention, etc. It is a figure which shows the statistical analysis process result analyzed by applying. 施設X40の任意の健常者Bのデータ(平均値)に施設N20の健常者標本の標準偏差を融合した人工脳標本により解析した「融合条件」の結果、すなわち本発明の脳画像データ処理方法等を適用して解析した統計解析処理結果を示す図である。The result of “fusion conditions” analyzed by an artificial brain specimen obtained by fusing the standard deviation of the healthy subject specimen at facility N20 to the data (average value) of any healthy person B at facility X40, that is, the brain image data processing method of the present invention, etc. It is a figure which shows the statistical analysis process result analyzed by applying. 本発明のコンピュータ・プログラムを実行する画像処理装置44等のコンピュータの内部回路70を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal circuit 70 of computers, such as the image processing apparatus 44 which performs the computer program of this invention. ブートストラップ法による予測結果の例を示す度数分布(正規分布)図である。It is a frequency distribution (normal distribution) figure which shows the example of the prediction result by a bootstrap method. 20例の標本データから無作為に抽出した1例の平均値と、図8に示されるように得られたデータから作成した標準偏差とを融合した人工脳座標を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す図である。Statistical analysis of comparative cases using artificial brain coordinates that fuse the average value of one sample randomly extracted from the sample data of 20 cases and the standard deviation created from the data obtained as shown in FIG. It is a figure which shows the result of processing. ブートストラップ法による予測結果の例を示す度数分布(ワイブル(Weibull)分布)図である。It is a frequency distribution (Weibull distribution) figure which shows the example of the prediction result by a bootstrap method. 上記20例の標本データから無作為に10例を抽出し平均値を計算したデータと、図10に示されるように得られたデータから作成した標準偏差とを融合した人工脳座標を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す図である。Using artificial brain coordinates that fused the data obtained by randomly extracting 10 cases from the sample data of the 20 cases and calculating the average value and the standard deviation created from the data obtained as shown in FIG. It is a figure which shows the result of having performed the statistical analysis process of the comparative case. 上記20例の標本データから無作為に10例を抽出し、その10例の標本データを用いたブートストラップ法による予測結果の例を示す度数分布(ガンマ分布)図である。It is a frequency distribution (gamma distribution) figure which shows the example of the prediction result by the bootstrap method which extracted 10 examples from the sample data of the said 20 examples at random, and used the sample data of the 10 examples. 図12に示されるように得られたデータから作成した平均値と標準偏差とをそのまま使用した人工脳座標を用いて、比較症例を統計解析処理した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the statistical analysis process of the comparative case using the artificial brain coordinate which used the average value and standard deviation which were created from the data obtained as FIG. 12 was used as it is.

符号の説明Explanation of symbols

10 画像処理システム、 20 施設N、 24,44 画像処理装置、 26,46 撮像機器、 28 脳画像のノーマルデータベース、 30,50 プログラム(ブロック図)、 32 第1正規化部、 34 第1脳画像データ記録部、 36 第1平均値算出部、 38 標準偏差算出部、 40 施設X、 45 表示部、 48 脳画像データベース、 52 第2正規化部、 54 第2脳画像データ記録部、 56 第2平均値算出部、 58 統計的解析処理部、 60 表示処理部、 70 内部回路、 72 CPU、 74 ROM、 76 RAM、 78 VRAM、 80 画像制御部、 82 バス、 84a ディスク、 84n CD−ROM、 86 コントローラ、 88 入力操作部、 90 入力制御部、 92 外部I/F部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image processing system, 20 facilities N, 24,44 Image processing apparatus, 26,46 Imaging equipment, 28 Normal database of brain image, 30,50 program (block diagram), 32 1st normalization part, 34 1st brain image Data recording unit, 36 first average value calculating unit, 38 standard deviation calculating unit, 40 facility X, 45 display unit, 48 brain image database, 52 second normalization unit, 54 second brain image data recording unit, 56 second Average value calculation unit, 58 Statistical analysis processing unit, 60 Display processing unit, 70 Internal circuit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 78 VRAM, 80 Image control unit, 82 Bus, 84a Disc, 84n CD-ROM, 86 Controller, 88 input operation unit, 90 input control unit, 92 external I / F unit.

Claims (10)

異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理システムであって、
第1の施設のコンピュータは、
当該施設における複数の健常者に対し第1の条件下で第1の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第1正規化手段と、
前記第1正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを第1の施設の健常者脳画像データベースに記録する第1脳画像データ記録手段と、
前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第1平均値算出手段と、
前記第1平均値算出手段で求められた平均値を用いて、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める標準偏差算出手段とを備え、
第2の施設のコンピュータは、
当該施設における少なくとも1名の健常者に対し第1の条件と異なる第2の条件下で第1の撮像機器と異なる第2の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第2正規化手段と、
前記第2正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを第2の施設の健常者脳画像データベースに記録する第2脳画像データ記録手段と、
前記第2正規化手段における健常者が複数の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記第2正規化手段における健常者が1名の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする第2平均値算出手段と、
前記第2平均値算出手段で求められた平均値および前記標準偏差算出手段で求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で第2の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理手段と、
前記統計的解析処理手段で行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理手段とを備えたことを特徴とする脳画像データ処理システム。
A brain image data processing system for causing a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices in different facilities,
The computer at the first facility
First normalization means for performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on brain image data acquired by a first imaging device under a first condition for a plurality of healthy persons in the facility;
First brain image data recording means for recording brain image data that has been subjected to anatomical normalization by the first normalization means in a healthy person brain image database of a first facility;
First average value calculating means for calculating an average value for each pixel or voxel of brain image data recorded in the brain image database of healthy persons in the first facility;
Standard deviation calculating means for obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of the healthy person in the first facility, using the average value obtained by the first average value calculating means. And
The computer at the second facility
A stereotaxic coordinate system was used for brain image data acquired by a second imaging device different from the first imaging device under a second condition different from the first condition for at least one healthy person in the facility. A second normalization means for performing anatomical normalization;
Second brain image data recording means for recording the brain image data that has been subjected to anatomical normalization by the second normalization means in a healthy person brain image database of a second facility;
When there are a plurality of healthy persons in the second normalization means, an average value is obtained for each pixel or voxel of brain image data recorded in the brain image database of healthy persons in the second facility, and the second normalization means When the number of healthy persons is one, the second average value calculating means for taking the average value of each pixel or voxel of the brain image data of the one person recorded in the healthy person brain image database of the second facility When,
Artificial brain image data having the average value obtained by the second average value calculating means and the standard deviation obtained by the standard deviation calculating means, and obtained by the second imaging device under the second condition for the subject Statistical analysis processing means for performing statistical analysis processing for comparing brain image data obtained by performing anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system for the brain image data;
A brain image data processing system comprising: display processing means for displaying the statistical analysis processing performed by the statistical analysis processing means on a display unit.
請求項1記載の脳画像データ処理システムにおいて、前記標準偏差算出手段は、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることを特徴とする脳画像データ処理システム。   2. The brain image data processing system according to claim 1, wherein the standard deviation calculation means uses a brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database of healthy persons in the first facility to perform statistical analysis. A brain image data processing system characterized by obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of brain image data by a sampling method. 請求項2記載の脳画像データ処理システムにおいて、前記標準偏差算出手段における統計的リサンプリング法はブートストラップ法であることを特徴とする脳画像データ処理システム。   3. The brain image data processing system according to claim 2, wherein the statistical resampling method in the standard deviation calculating means is a bootstrap method. 異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理方法であって、
第1の施設のコンピュータが、
当該施設における複数の健常者に対し第1の条件で第1の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第1正規化ステップと、
前記第1正規化ステップで解剖学的正規化が行われた脳画像データを第1の施設の健常者脳画像データベースに記録する第1脳画像データ記録ステップと、
前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求める第1平均値算出ステップと、
前記第1平均値算出ステップで求められた平均値を用いて、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求める標準偏差算出ステップと、
第2の施設のコンピュータが、
当該施設における少なくとも1名の健常者に対し第1の条件と異なる第2の条件下で第1の撮像機器と異なる第2の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う第2正規化ステップと、
前記第2正規化ステップで解剖学的正規化が行われた脳画像データを第2の施設の健常者脳画像データベースに記録する第2脳画像データ記録ステップと、
前記第2正規化ステップにおける健常者が複数の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記第2正規化ステップにおける健常者が1名の場合、前記第2の施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする第2平均値算出ステップと、
前記第2平均値算出ステップで求められた平均値および前記標準偏差算出ステップで求められた標準偏差を有する人工脳画像データと、被験者に対し第2の条件下で第2の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理ステップと、
前記統計的解析処理ステップで行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理ステップとを備えたことを特徴とする脳画像データ処理方法。
A brain image data processing method that causes a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices in different facilities,
The computer at the first facility
A first normalization step for performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on brain image data acquired by the first imaging device under a first condition for a plurality of healthy persons in the facility;
A first brain image data recording step of recording the brain image data subjected to anatomical normalization in the first normalization step in a healthy person brain image database of a first facility;
A first average value calculating step for obtaining an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of healthy persons in the first facility;
A standard deviation calculating step for obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of the healthy person in the first facility using the average value obtained in the first average value calculating step. When,
The computer at the second facility
A stereotaxic coordinate system was used for brain image data acquired by a second imaging device different from the first imaging device under a second condition different from the first condition for at least one healthy person in the facility. A second normalization step for performing anatomical normalization;
A second brain image data recording step of recording the brain image data subjected to anatomical normalization in the second normalization step in a healthy person brain image database of a second facility;
When there are a plurality of healthy persons in the second normalization step, an average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of healthy persons in the second facility is obtained, and the second normalization step A second average value calculating step in which the average value is a value for each pixel or voxel of the brain image data of the one person recorded in the brain image database of the healthy person in the second facility when there is one healthy person in When,
Artificial brain image data having the average value obtained in the second average value calculating step and the standard deviation obtained in the standard deviation calculating step, and acquired by the second imaging device on the subject under the second condition A statistical analysis processing step for performing a statistical analysis process for comparing the brain image data with the brain image data subjected to anatomical normalization using the stereotaxic brain coordinate system for the brain image data;
A brain image data processing method comprising: a display processing step for displaying the statistical analysis processing performed in the statistical analysis processing step on a display unit.
請求項4記載の脳画像データ処理方法において、前記標準偏差算出ステップは、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることを特徴とする脳画像データ処理方法。   5. The brain image data processing method according to claim 4, wherein the step of calculating the standard deviation uses a brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database of healthy persons in the first facility. A brain image data processing method characterized by obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of brain image data by a sampling method. 請求項5記載の脳画像データ処理方法において、前記標準偏差算出ステップにおける統計的リサンプリング法はブートストラップ法であることを特徴とする脳画像データ処理方法。   6. The brain image data processing method according to claim 5, wherein the statistical resampling method in the standard deviation calculating step is a bootstrap method. 異なる施設の異なる撮像機器により取得された脳画像データの処理をコンピュータに実行させる脳画像データ処理プログラムであって、コンピュータを、
施設における少なくとも1名の健常者に対し所定の条件下で所定の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行う正規化手段、
前記正規化手段で解剖学的正規化が行われた脳画像データを前記施設の健常者脳画像データベースに記録する脳画像データ記録手段、
前記正規化手段における健常者が複数の場合、前記施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求め、前記正規化手段における健常者が1名の場合、前記施設の健常者脳画像データベースに記録された該1名の脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の値を平均値とする平均値算出手段、
前記平均値算出手段で求められた平均値と、前記施設と異なる他の施設のコンピュータにより、当該他の施設における複数の健常者に対し前記所定の条件と異なる他の条件下で前記所定の撮像機器と異なる他の撮像機器により取得された脳画像データに定位脳座標系を用いた解剖学的正規化が行われ、当該解剖学的正規化が行われた脳画像データであって当該他の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の平均値を求められ、当該平均値を用いて前記他の施設の健常者脳画像データベースに記録された脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎に求められた標準偏差とを有する人工脳画像データと、被験者に対し前記所定の条件下で前記所定の撮像機器により取得された脳画像データについて定位脳座標系を用いた解剖学的正規化を行った脳画像データとを比較する統計的解析処理を行う統計的解析処理手段、
前記統計的解析処理手段で行われた統計的解析処理を表示部に表示する表示処理手段として機能させるためのプログラム。
A brain image data processing program that causes a computer to execute processing of brain image data acquired by different imaging devices in different facilities, the computer comprising:
Normalization means for performing anatomical normalization using a stereotaxic brain coordinate system on brain image data acquired by a predetermined imaging device under predetermined conditions for at least one healthy person in a facility;
Brain image data recording means for recording brain image data that has been subjected to anatomical normalization by the normalization means in a brain image database of healthy persons in the facility,
When there are a plurality of healthy persons in the normalizing means, an average value is obtained for each pixel or voxel of brain image data recorded in the healthy person brain image database of the facility, and there is one healthy person in the normalizing means. In this case, an average value calculating means that takes an average value of each pixel or voxel of the brain image data of the one person recorded in the brain image database of healthy persons in the facility,
Using the average value obtained by the average value calculating means and the computer of another facility different from the facility, the predetermined imaging under a condition different from the predetermined condition for a plurality of healthy persons in the other facility The brain image data obtained by another imaging device different from the device is subjected to anatomical normalization using a stereotaxic coordinate system, and the anatomical normalization is performed on the brain image data. Brain image data recorded in the brain image database of the healthy person in the other facility by obtaining the average value for each pixel or voxel of the brain image data recorded in the brain image database of the healthy person in the facility and using the average value Artificial brain image data having a standard deviation determined for each pixel or voxel of the above and brain image data obtained by the predetermined imaging device for the subject under the predetermined conditions Statistical analysis means for performing a statistical analysis to compare the anatomical normalize brain image data subjected with much brain coordinate system,
A program for causing a statistical analysis process performed by the statistical analysis processing means to function as a display processing means for displaying on a display unit.
請求項7記載のプログラムにおいて、前記標準偏差算出手段は、前記第1の施設の健常者脳画像データベースに記録された各ピクセル又はボクセル毎の脳画像データを用いて、統計的リサンプリング法により脳画像データの各ピクセル又はボクセル毎の標準偏差を求めることを特徴とするプログラム。   8. The program according to claim 7, wherein the standard deviation calculating means uses the brain image data for each pixel or voxel recorded in the brain image database of the healthy person in the first facility, by a statistical resampling method. A program for obtaining a standard deviation for each pixel or voxel of image data. 請求項8記載のプログラムにおいて、前記標準偏差算出手段における統計的リサンプリング法はブートストラップ法であることを特徴とするプログラム。   9. The program according to claim 8, wherein the statistical resampling method in the standard deviation calculating means is a bootstrap method. 請求項7ないし9のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
A computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.
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