174・ (36) 断層映像研究会雑誌第28巻第3号 研究報告 3D-SSP インターフェースソフト“iSSP" の紹介 三木秀哉 日本メジフィジックス株式会社 製品企画部
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“iSSP
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Shuya Miki Product Planning Department AbstractWe developed “iSSP" (interface software of 3D-SSP) cooperating with Chiba University and University of Michigan.
“iSSP" isavailable for Apple Macintosh (G3 or G4 recommended). .
.iSSP" includes the programs and datafilesnecessary to perform stereotactic registration. anatomic standardization. ‘Three-dimensional Stereotactic Surface Projections (3D-SSP)' . Normal SPECT database files provided by Chiba University and image file conversion program for Apple Macintosh (tiff format ) are also included.
‘ iSSP" can easily make a comparison tonormal SPECT database and create Z-score map which indicates perfusion decreasing area and increasing area after creating anatomically standardized image. gray matterpeak pixel data and the corresponding 3D-SSP image from subject image set.
This Z-score map image and other resultant binary image files can be viewed on Macintosh because these resultant images are converted to tiff format by image file conversion programs.
はじめに
3D-SSP(3D-Stereotactic SurfaceProjections) は、 Michigan大学(現シアトル Washington 大学)の Minoshima らによって開発された PET.SPECT脳機 能画像解析ソフト“ NEUROSTAT"に含まれている画 像解析法である。 被験者の脳機能画像の解剖学的標 準化を行い、個々人の脳形態の個人差を解消後、灰 白質の機能情報を脳表へデータ抽出し、あらかじめ構 築しておいた正常データベースとピクセル毎に統計学 的手法を用いた比較を行うことで、被験者の機能低下 部位を三次元定位脳表面投射画像上に表示する機能 を有する 1)。 FDG-PETの検討では、 3D-SSP を用いることで早期 アルツハイマー病の検出や2)、痴呆の鑑別診断が可能 であること 3)、従来の断層画像の読影に比べ診断能が 向上し読影者間の経験の違いによる影響も少ないこ とめが報告されている。 また Munchen工科大学の Bartenstein らは 1997年にはじめて SPECT で、の応用を 報告し 5)、本邦においては、内田ら 6) により SPECT デ ータによる 3D-SSP解析の臨床応用が報告され、 3D SSP を用いた SPECT による痴呆の画像診断への応用 が注目されている。 3D-SSP解析は、ユーザー登録し、施設ごとの key コードを入手後、 Michigan 大学の FTP サーバーから NEUROSTAT をダウンロードすることにより実行可能 であり、 NEUROSTAT は無償供給されている。 しかし、ダウンロード後3D-SSP を実行するためには、 プログラム毎に基本設定ファイルを作成すること、プ ログラムの実行順序(プログラム名 ・入力画像ファイ ル名・出力画像ファイル名 ・ライブラリファイル名等)を 記述したテキストファイルを作成することが必要であ り、また解析結果を画像表示するためには別途画像解 析ソフトの入手が必要で、あった。 そこで、 3D-SSP解析をより簡便に実行するために 別刷請求先:干 102-0073 東京都千代田区九段北 1 丁目13番5号 日本メジフイジックス株式会社 製品企画部 三木秀哉 TEL.03-3234-3115 FAX. 03-3238-9447
2001年9月 30 日 NEUROSTAT のうちの 3D-SSP解析プログラムと解析 対象データを ti任形式で画像表示するプログラムおよ び、千葉大学医学部放射線部内田・精神医学研究室 岡田らにより構築された 1231-1MP-SPECT による年 齢階層別正常デー タベースをパッケージした Macintosh上で、動作する 3D-SSP インターフェースソフ ト“ iSSP"を Michigan大学・千葉大学・ 日本メジフイジ ックス株式会社の共同で開発した。 以下に "iSSP" の機能と特徴を述べる。 iSSP の概要 一動作環境と 1'\ッケージー 動作環境は Power PC でも作動可能であるが、 実 用的な処理速度を保つため、 Macintosh G3, G4, iMac (最新の OS を推奨)の使用を推奨する。 本ソフトには、 3D-SSP を実行するためのプログラム、 tiff形式画像への変換プログラム、西暦2001年6月 30 日 まで有効のkeyコード、 年齢階層別 1231-1MP正常デ ータベース、動作確認用サンプルデータが添付され ている。 -iSSPの機能一 被験者SPECT データの解剖学的標準化と灰白質の 血流情報の脳表へのデータ抽出を行い、添付されて いる 1231-1MP正常データベースと比較し、被験者の 脳表Pixel毎のZ-score を算出し、血流の低下/増加部 位を Z-score にて画像表示する。 -iSSPの特徴一 被験者SPECTデータのヘッダーファイルを作成後、 被験者SPECT データとヘッダーファイルの選択、被験 者情報の入力、出力ファイル名と出力フォルダの指定、 データベース(年齢階層)の選択を行うだけで3D-SSP 解析が実行できる。 この過程でNEUROSTAT におい て必要で、あった基本設定ファイルの作成やパラメータ Idðl・ 0'" ・ \IObIl1" : .. 11m・9・ detabytlton1・ r.o:ENDIﾂN
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header fileのフォーマット header fileのI2It例
図 1 :ヘッダーファイル記載例 175-(37) 重量雲雲雲襲撃雪Pl.. ・・・・2 ・ctt.司・tIm.g. 11陶芸霊童書雲雪国 l
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Cコ HD 仁Eject I 信記弱 巳亙辺 1 1Open I ド同ト・ 図 2 :被験者SPECTデータ (~.img) の選択 の設定などは一切なく全て自動的にデータ処理を行う ことカf できる。 解析結果は MacOS に標準装備されている Picture Vlewer、または市販の写真加工ソフトでも表示可能な 形式に変換されているため簡単に画像表示ができ、ス ライド等のプレゼンテーションにも用いることが可能で ある。 isspの処理過程と出力画像標示について 実際の処理過程と出力画像楳示について解説する。 1.iSSPのインストール iSSP の CD-ROM をハード‘テe イスク上に保存すること で、プログラムの実行が可能になる。 2. ヘッダーファイルの作成 まず再構成後のトランスアキシャ lレSPECT画像デー タをガンマカメラの処理装置から、 iSSP をインストール した PC上へ転送する。 このデータの転送にはネットワ ークの構築が必要であるが、ネットワークについての説 明はここでは省略する。 データ転送後、この SPECT データに対応するヘッダP ーファイルを作成する。 本ソフトにはヘッダーファイルのフォーマットが添付 されているので、これを利用し作成することができる。 シンプルテキストにてマトリクスサイズ-ピクセルサイ ズ・スライス数・スライス厚・画像方向などの SPECT データの情報を記載する(図 1)。 ここに記載された情 報を基に SPECT データの処理が行われる。 3. 被験者データと正常データベースの選択 フォルダiSSP-NMP を聞きプロク"ラムファイル“iSSP" をダフ事ルクリック後、画面の指示(①~⑤の順番)に従 って、ファイルを選択していくと、 3D-SSP解析がスター トする。第3号
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(年齢階層) の選択 ① :被験者SPECT データ (~.i mg) 選択(図 2) ② :ヘッダーファイル(~_hdr)選択(図 3) ③ :被験者情報の入力(図 3) ④ :出力ファイル名と出力フォルダの指定(図 4) ⑤ :データベース(年齢階層)の選択(図 5) Eコ HD 1 ・ 1 門P司DBI幸 l p DATA ロ Icon F、ヨ“台、 s“ e‘§ぜ Fe , Er , Hu “ Hu4 叫.Hu “ 内 ν 凋“崎 『 ハ υ 『，守， aU 伝 u ''E J 伝 u 守，『 r aUu 曹。巳 a een ‘s叫 ea 銅 u.u 鍋 u 』 υhu 』 U 角 u .u 角 u t t t 角 u 角 u 角 u Au 局 uAu PPpP ' 門門門 口口口 像 CBL: 小脳カウントで、正規化したデータで、の Z-score画 {象 4. 出力画像の表示について プログラムの実行後、 5 つの ti妊ファイル形式画像が2001 年9月30 日 PNS: 橋カウントで、正規化したデータで、の Z-score画像 AP.tif 解析の対象となった SPECT画像の ACPC座標への 変換が正しく行われているかを確認するための画像で ある。 尚、この画像は標準脳への変換前の画像なの で、脳の大きさや局所脳解制は標準脳(アトラス)と異 なっている(図 8)。 RAW.tif !拝析の対象となったオリジナルの横断断層画像であ る(図 8)。 STR.tif 解析の対象となったオリジナルの横断断層画像の AC-PC 線平行になるように切直しを行った闘像 (matrix 128x 128 pixel サイズ、2.25mm スライス厚 2.25mm スライス数 60枚に変換)で、脳の大きさの 変形等(標準脳への変換)は行っていない。 この画像 を用いることで、異なる被験者のオリジナルの横断断 層画像を比較するとき、常に一定方向のスライスで評 価できる。 この画像の 33番目のスライスが常に AC-PC 線に相当する(図 9)。 5. 画像解析結果の解釈について 通常SPECT画像の解析では、非定量画像を対象と した場合、画像(ピクセル値)を正規化した上で、それ ぞれの対応するデータベースと比較する必要がある。 しかし、 実際の症例から得られた画像では、正規化の ための基準部位が、必ずしも正常であるとは限らない 上、それが画像を解析する以前にはわからない場合 が多いという問題点がある。 そこで、 iSSP では、自動的に 4 通りの異なる正規化 を行った仁で、それぞれの Z-score画像を表示するこ とによって、仮に、いずれかの基準部位に異常があっ ても、それ以外の基準部位による Z-score画像から、基 準部位の異常、およびその他の血流異常部位が推察 できるようになっている。 例えば、ある症例では、橋と前頭葉の血流が、その 他の部位に比較して著しく低下している場合、 橋で正 規イじした Z-score の画像は、前頭葉の血流低下を過小 評価する結果となる(つまり、 Z-score 画像で、あまり 異常が検出されない)。 その場合、その他の基準部位 (全脳、 視床、小脳)での Z-score 画像は、いずれも 前頭葉の血流低下を検出し得るため、これら 4 つの異 なる正規化による Z-score 画像を比較することによっ て、 ~I=定量画像での、脳血流異常部位の検出精度を 177.(39) RAW tif 図 8: 出力画像例 上段 し_AP.tif) 下段 し RAW.tif)
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~. 図 9 :出力画像例 し_STR.tif) 向上させることができる。 ただし Z-score だけに頼らず、 常に、オリジナルの断層像との対比を行い、最終的に 所見を断層像で確認することも必要である。 結語 アルツハイマー病治療薬の上市に伴い、アルツハイ マー病の初期診断や治療効果の判定など脳核医学に 対する期待と重要性は一段と増してきており、より精 度・客観性の高い解析を行うため、統計学的画像診断 法が注目されている。 そこで3D-SSP による SPECT データの解析をより簡 便に実行するためのインターフェースソフト“iSSP" を Michigan大学・千葉大学・ 日本メジフィジ、ツクス株式 会社の共同で開発した。 SPECT データを対象にした 3D-SSPì法による解析を 行う際に“iSSP" がその一助となればと考えます。178-(40) 参考文献
1. 1.Minoshima S, Frey K
A
.
Koeppe RA
.
et al .AdiagnosticapproachinAlzheim町、 disease usingthree-dimensional stereotactic surfaceprojections of fluorine -18 FDG PET.J Nucl Med 36 : 1238-1248. 1995 2. Minoshima S, Giordani B, Berent S, et a.l Metaboilc reductioninthe posterior cingulated cortexinvery early Alzheimer disease. Annals ofNeurology; 42(1): 85-94. 1997 3. Borght TV, Minoshima S, GiordaniB, et a.l Cerebralmetabolic differences in Parkinson'samd Alzheimerdisease matched fordementiaseverityJ Nucl Med ; 38 : 797-802. 1997 4. Jonathan HB, Minoshima S, Thierry VB et a.l Alzheimerdisease: lmrroved visual interpretationofPET images by using threeｭ dimensionalstereotaxic surface projections.Radiology; 198: 837-843. 1996 5. Bartenstein P, Minoshima S, Hirsch C, et a.lA. Quantitativeassessment ofcerebral blood flow in patients withAlzheimer冶 disease by SPECT. J Nucl Med ; 38 ・ 1095 -1101.1997 6 内田佳孝、岡田真一、 蓑島聡、他. 脳血流 SPECTの 3D-SSP による診断能向上について. 核医学 ; 36:602. 1999 断層映像研究会雑誌第28巻第3号
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