JP2008228829A - 周期的運動の同期算出装置および周期的運動の同期算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な機器がなくても、体動の影響を受け難く、周期的運動の影響を排した被検体の画像を容易に得ることのできる周期的運動の同期算出装置および周期的運動の同期算出方法を提供する。
【解決手段】被検体の透視画像データを取得するデータ取得部３１と、透視画像データで、被検体の周期的運動部位の領域を含むように関心領域を設定する領域設定部３５と、取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり積算して得られる特徴量を被検体の周期的運動の同期信号として算出する特徴量算出部と、を備える算出する特徴量算出部３６と、を備える。たとえば、このようにして得られる周期的運動の同期信号から周期的運動の周期の位相が１２０°ごとにずれるようにガントリの回転を制御し、撮影した透視画像データにより補間処理を行い、画像データを構成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、呼吸同期信号を用いて被検体の撮影や撮影画像の処理を行う周期的運動の同期算出装置および周期的運動の同期算出方法に関する。

Ｘ線ＣＴ装置等の透視画像撮影装置は、複数方向から透視画像をＣＴ撮影し、各方向からの被検体の透視画像データを再構成処理することで断層像を提供する。対象となる被検体は、呼吸や心拍という周期的な生理運動を行うため、たとえば肺周辺の臓器の形状が呼吸運動に合わせて変化する。そして、このような臓器の形状の変化により、アーチファクトが生じ、ブレが生じたりすることで再構成後の画像が劣化する。

画像の劣化を防止するための方法としては、呼吸等の周期を検出し、呼吸周期に同期させた撮影により透視画像を得て、画像の再構成を行う方法がある。すなわち、呼吸周期の位相をずらして数回の撮影を行い、肺の収縮期等の呼吸周期における同位相の透視画像データを収集し、画像を再構成する方法がある。その場合、圧力センサ等の機械的な検知器により呼吸拍を得ることができる（特許文献１参照）。

たとえば、特許文献１に記載されるＸ線ＣＴ装置は、呼吸の時刻と大きさとに同期してＣＴ撮影を行う。そして、ＣＴ撮影して得たＣＴ画像を呼吸の大きさに応じて分類し、各分類した群毎に補間処理を行って三次元画像を得る。その結果、呼吸の推移に併せて三次元画像を表示し、病巣部の変動を監視することが可能となり、装置を定位的放射線治療に応用することが可能になる。
特開平６−９０９４６号公報

しかしながら、被検体による呼吸拍等の周期的運動を機械的に検知する場合には、体動の影響を受け易く、これを排除するのは困難である。また、撮影とは別系統の周期的運動の同期検出用の機器を要し、その機器と撮影装置や撮影画像データの処理装置との整合をとることが必要となる。そして、ユーザにとって周期的運動の同期の計測やその準備の作業が煩雑である。また、その機器を追加する必要があるため、その分コストが嵩む。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、特別な機器がなくても、体動の影響を受け難く、周期的運動の影響を排した被検体の画像データを容易に得ることのできる周期的運動の同期算出装置および周期的運動の同期算出方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、被検体の透視画像データを取得するデータ取得部と、前記透視画像データで、前記被検体の周期的運動部位の領域を含むように関心領域を設定する領域設定部と、前記取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり積算して得られる特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出する特徴量算出部と、を備えることを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出装置は、周期的運動部位の領域を含む関心領域にわたる特徴量を周期的運動の同期信号として算出する。横隔膜の変動が特徴量の変化として現れるため、特徴量により周期的運動の同期信号を算出することができる。そして、たとえば、このようにして得られる同期信号から周期的運動の周期の位相が１２０°ごとにずれるようにガントリの回転を制御し、撮影した透視画像データにより補間処理を行い、画像データを構成することができる。

その結果、機械的に呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知する場合に比べて、体動の影響を受けない画像データを得ることができる。また、撮影により得られた情報から周期的運動の同期を取るため、別系統の機器を必要としない。したがって、撮影装置や撮影画像データの処理装置との整合や、ユーザにとっての計測やその準備の作業が不要となる。また、特別なハードを追加することなく体動を検出することができるため、呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知するシステムを安価に構成することができる。さらには、周期的運動の同期を意識しないで透視画像データを撮影し、後にその透視画像データを用いて周期的運動の同期を検出することができる。なお、周期的運動にはたとえば、呼吸拍や心拍が挙げられ、周期的運動部位には、横隔膜や心房が挙げられる。

（２）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、前記被検体の周囲でガントリを回転させることで所定の回転角度から前記被検体の透視画像データを撮影できる撮影部を更に備え、前記特徴量算出部は、所定時間に一定方向から撮影された透視画像データから得られる前記特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出することを特徴としている。

このように、本発明の周期的運動の同期算出装置は、たとえばガントリを停止させて撮影を行うことにより、一定方向から撮影された透視画像データから被検体の周期的運動の同期信号を算出することができる。これにより、数秒間の透視画像データを撮影し、被検体の周期的運動の同期信号を算出することができる。その結果、簡易に短時間で周期的運動の同期を算出することができ、撮影の前にあらかじめ同期を得ておくことも可能となる。

（３）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、前記被検体の周囲でガントリを回転させることで所定の回転角度から前記被検体の透視画像データを撮影できる撮影部を更に備え、前記特徴量算出部は、前記被検体の周囲の所定の回転角度から撮影された透視画像データから得られる前記特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出することを特徴としている。

このように、本発明の周期的運動の同期算出装置は、回転中に撮影した被検体の透視画像データに基づいて周期的運動の同期信号を算出する。その結果、得られた周期的運動の同期信号を用いて画像データの再構成をすることができ、アーチファクトが無く、ブレの少ない透視画像を得ることができる。また、撮影中に周期的運動の同期信号を算出し、算出された同期信号により被検体の状態を監視することができる。

（４）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、撮影中に前記算出された特徴量の振幅を算出する振幅算出部と、前記周期的運動の同期信号の振幅が、所定値以下か否かを判定する振幅判定部と、前記周期的運動の同期信号の振幅が、所定値以下と判定された場合に、音または表示により異常を報知する報知部と、を更に備えることを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出装置は、撮影中に周期的運動の同期信号としての特徴量を算出し、所定値よりその振幅が小さくなったときに、生体反応が弱くなったと判定し、報知する。これにより、特に実験対象となりがちな病気の動物の急な病状の悪化、特に心肺停止状態などがあったときには、警告をオペレータに出して、必要な処置をするよう促すことができる。なお、撮影中に判定するとは、撮影して得られた透視画像データを即時に処理し特徴量を算出して、特徴量について判定を行うことをいう。

（５）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、複数回の前記ガントリの回転により撮影された被検体の透視画像データについて、所定の回転における前記特徴量がピークを示す角度範囲の透視画像データを、別の回転における前記角度範囲の透視画像データに置き換え、透視画像データ全体を再構成するデータ再構成部を更に備えることを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出装置は、複数回のガントリの回転により撮影された透視画像データから同期信号を検知し、補間処理により画像データを形成することができる。これにより、機械的なセンサを必要とせず、容易に画像データを形成することができる。また、周期的運動の同期を意識しないで透視画像データを撮影し、後にその透視画像データで検出した周期的運動の同期信号を用いてＣＴ画像データの再構成をすることができる。その結果、アーチファクトが無く、ブレの少ない透視画像を得ることができる。

（６）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、前記特徴量がピークを示す角度範囲の透視画像データを削除し、透視画像データ全体を再構成するデータ再構成部を更に備えることを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出装置は、撮影された透視画像データから同期信号を検知し、変動の大きい透視画像データを差し引いて画像データを形成することができる。これにより、機械的なセンサを必要とせず、容易に画像データを形成することができる。また、周期的運動の同期を意識しないで画像データを撮影し、後にその画像データで検出した同期信号を用いて画像データの再構成をすることができる。その結果、アーチファクトが無く、ブレの少ない透視画像を得ることができる。

（７）また、本発明に係る周期的運動の同期算出装置は、前記透視画像データにおいて、ボリューム値により空気の領域と判断される領域を二値化する二値化部と、二値化した透視画像データをラベリング処理し、前記被検体の実質臓器の領域および前記実質臓器の上下端に囲まれた空気の領域を特定する臓器特定部と、を更に備え前記領域設定部は、前記特定された実質臓器の領域および実質臓器の上下端に囲まれた空気の領域に基づき、前記周期的運動部位の領域として前記被検体の肺の底部の横隔膜の領域を特定し、前記横隔膜の領域を含むように関心領域を設定することを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出装置は、自動で肺の底部の横隔膜の領域を特定し、これを含むように関心領域を設定する。これにより、ユーザが関心領域を設定する手間が省ける。また、ユーザによる設定のばらつきを無くし、最適な情報から周期的運動の同期を得ることができる。

（８）また、本発明に係る周期的運動の同期算出方法は、被検体の透視画像データを取得するデータ取得ステップと、前記透視画像データで、前記被検体の周期的運動部位の領域を含むように関心領域を設定する領域設定ステップと、前記取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり積算して得られる特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出する特徴量算出ステップと、を備えることを特徴としている。

このように本発明の周期的運動の同期算出方法は、周期的運動部位の領域を含む関心領域にわたる特徴量を周期的運動の同期信号として算出する。周期的運動部位の変動が特徴量の変化として現れるため、特徴量により周期的運動の同期信号を算出することができる。その結果、機械的に呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知する場合に比べて、体動の影響を受けない画像データを得ることができる。また、撮影により得られた情報から周期的運動の同期を取るため、別系統の機器を必要としない。したがって、撮影装置や撮影画像データの処理装置との整合や、ユーザにとっての周期的運動の同期の計測やその準備の作業が不要となる。また、特別なハードを追加することなく体動を検出することができるため、呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知するシステムを安価に構成することができる。さらには、周期的運動の同期を意識しないで透視画像データを撮影し、後にその透視画像データを用いて同期信号を検出することができる。

本発明によれば、機械的に呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知する場合に比べて、体動の影響を受けない画像データを得ることができる。また、撮影により得られた情報から周期的運動の同期を取るため、別系統の機器を必要としない。したがって、撮影装置や撮影画像データの処理装置との整合や、ユーザにとっての周期的運動の同期の計測やその準備の作業が不要となる。また、特別なハードを追加することなく体動を検出することができるため、呼吸拍や心拍等の周期的運動を検知するシステムを安価に構成することができる。さらには、周期的運動の同期を意識しないで透視画像データを撮影し、後にその透視画像データを用いて同期信号を検出することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

（装置全体の構成）
図１は、呼吸同期算出装置１（周期的運動の同期算出装置）の概略図である。図１に示すように、呼吸同期算出装置１は、撮影部２、画像リコンＰＣ５、入力部６、表示部８を備えている。撮影部２は、ガントリ制御ユニット１１、ガントリ１２を有し、保持した被検体に対してガントリ１２を回転させてＸ線ＣＴ撮影を行う。撮影部２は、算出されたＣＴ撮影開始のタイミングでＣＴ撮影を行い、被検体の透視画像データを撮影する。撮影したＣＴデータは、画像リコンＰＣ５に送信される。また、撮影部２は呼吸同期させたＣＴ撮影を行い、被検体の透視画像データを撮影することが可能である。

ガントリ１２は、所定の回転角度で被検体の透視画像を撮影するために、被検体の周囲を回転できるように設けられている。ガントリ１２は、回転アーム１５、Ｘ線管１６、検出器１７およびアーム回転モータ１８を備えている。回転アーム１５には、Ｘ線管１６および検出器１７が固定されている。回転アーム１５は、Ｘ線管１６と検出器１７との間の点を中心として回転可能にガントリ１２内に設置されている。Ｘ線管１６は、Ｘ線を発生させ検出器１７に向けて照射する。検出器１７は、Ｘ線を受光する受光面を有し、パネル状に形成されている。Ｘ線は、Ｘ線管１６から照射され被検体を透過して検出器１７で検出される。アーム回転モータ１８は、回転アーム１５を回転させることで、ガントリ１２全体を回転させる。アーム回転モータ１８は、ＣＴ撮影時に設定された速度でガントリ１２を回転させることが可能である。また、撮影終了後には、元の位置までガントリ１２を逆に回転させることができる。

画像リコンＰＣ５は、撮影されたＣＴ画像データを取得し、ＣＴ画像データをもとに呼吸同期信号を算出する。そして、その呼吸同期信号を用いてＣＴ画像データの再構成を行う。また、画像リコンＰＣ５は、撮影部２に撮影条件等を送信し、撮影部２の動作を制御する機能も有している。キーボードやマウス等の入力部６はユーザからの入力を受けて画像リコンＰＣ５に入力信号を伝える。

ディスプレイ等の表示装置８は、撮影されたＣＴ画像データや得られた呼吸同期信号の表示を行う。また、表示装置８は、被検体の呼吸が停止しそうなときに、その旨を表示して異常を報知する。たとえば、そのような場合には画面上で警告を示す文字を点滅させることができる。ガントリ制御ユニット１１は画像リコンＰＣ５からの指示を受けて、指示された速度でガントリ１２の回転を制御し、Ｘ線管１６および検出器１７による撮影のタイミングをトリガ信号により制御する。

（画像リコンＰＣの構成）
次に、呼吸同期算出装置１の機能をさらに詳細に説明する。図２は、呼吸同期算出装置１のブロック図である。図２に示すように、画像リコンＰＣ５は、制御部２１を備えている。制御部２１は、図示しないが各部の制御を行っている。また、たとえばキーボード、マウス等の入力部６からユーザの入力を受けるとともに、ディスプレイ等の表示部８には撮影画像データや入力画面等を表示する。撮影の際には、制御部２１は、ユーザから入力された制御情報を撮影部２に送信する。

また、画像リコンＰＣ５は、データ取得部３１、記憶部３２、二値化部３３、臓器特定部３４、領域設定部３５、輝度値算出部３６（特徴量算出部）、周期算出部３７を備えている。画像リコンＰＣ５は、実質的にはＣＰＵおよびメモリまたはハードディスク等により構成されている。

データ取得部３１は、被検体の透視画像データを撮影部２から取得する。記憶部３２は、取得された被検体の透視画像データを記憶する。また、記憶部３２は、輝度値算出部３６が算出した輝度値を記憶し、周期算出部３７が算出した呼吸の周期を記憶する。二値化部３３は、透視画像データにおいて、ＣＴ値（ボリューム値）により空気の領域と判断される領域を二値化する。臓器特定部３４は、二値化した透視画像データをラベリング処理する。そして、臓器特定部３４は、被検体の実質臓器の領域および実質臓器の上端および下端に囲まれた空気の領域すなわち肺の領域を特定する。

領域設定部３５は、透視画像データにおいて、特定された被検体の肺の領域の底部、すなわち横隔膜（周期的運動部位）の領域を含むように関心領域を設定する。自動で臓器特定部３４により特定された横隔膜の領域を含むように関心領域を設定してもよいし、ユーザの入力により関心領域を指示してもよい。

輝度値算出部３６は、取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり輝度値を積算して、その関心領域のピクセル数で除する。これにより、呼吸同期信号として輝度値の平均値（特徴量）を算出することができる。なお、特徴量は、必ずしも輝度値である必要はなく、１ピクセルあたりに対応する値であればよい。

周期算出部３７は、被検体の呼吸同期信号として輝度値の平均値を読み出し、この呼吸同期信号から呼吸の周期を算出する。具体的には、極大値の時刻を捉えて、極大値の生じる周期を算出すればよい。極大値に代えて極小値で周期を算出してもよい。

画像リコンＰＣ５は、さらに、振幅算出部４１、振幅判定部４２、報知部４３、データ再構成部４５を備えている。振幅算出部４１は、撮影中に輝度値算出部３６が算出した輝度値の振幅を算出する。具体的には、輝度値の時間変化において連続する極大値と極小値との差を振幅として算出する。振幅判定部４２は、呼吸同期信号の振幅が、所定値以下か否かを判定する。たとえば、呼吸同期信号の振幅がたとえば正常状態の振幅の２０％か否かを判定する。

報知部４３は、呼吸同期信号の振幅が、所定値以下と判定された場合に、音または表示により異常を報知する。たとえば、画像リコンＰＣ５に付属するスピーカ（図示せず）からアラーム音を鳴らすことができる。また、表示部８に警告の表示を点滅させてもよい。

データ再構成部４５は、複数回の撮影、すなわち複数回のガントリの回転のうち所定の回転において輝度値がピークを示す角度範囲の透視画像データを、別の回転における同じ角度範囲の透視画像データに置き換え、透視画像データ全体を再構成する。なお、データの置き換えではなく、削除によりＣＴ画像データを再構成してもよい。データ再構成部４５は、ガントリの１回転分のデータにおいて、輝度値がピークを示す角度範囲の透視画像データを削除し、透視画像データ全体を再構成することも可能である。その結果、アーチファクトが無く、ブレの少ない透視画像を得ることができる。

（動作全体）
次に、このように構成されている呼吸同期算出装置１の動作を説明する。図３は、呼吸同期算出装置１の特徴的な動作を示すフローチャートである。まず、呼吸同期算出装置１は、事前撮影により透視画像データを取得する（ステップＳ１）。事前撮影は５秒程度のもので十分であり、特にガントリを回転させる必要はない。次いで、呼吸同期算出装置１は、ユーザから手動モードか自動モードかの選択を受け付け（ステップＳ２）、自動モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ３）。

自動モードが選択されなかったと判定された場合には、呼吸同期算出装置１は、手動による領域設定の入力を受け付ける（ステップＳ４）。手動による領域設定は、たとえば、マウスによりドラッグアンドドロップの操作をして対角線を指定することで長方形の関心領域を設定することができる。なお、関心領域ＲＯＩの形状は必ずしも長方形である必要はない。一方、自動モードが選択されたと判定された場合には、呼吸同期算出装置１は自動領域設定を行う（ステップＳ５）。自動領域設定の詳細は後述する。

次に、呼吸同期算出装置１は、カウント値（輝度値）の関心領域内での平均値を算出する（ステップＳ６）。カウント値の平均値は、関心領域内でカウント値を積算し、ピクセル数で割ることにより、算出することができる。次いで、呼吸同期算出装置１は、時刻ごとに得られるカウント値の領域内平均値について、極大値または極小値を得て呼吸周期を求める（ステップＳ７）。呼吸周期は、たとえば呼吸同期信号の時間変化から隣り合う極大値の間隔または隣り合う極小値の間隔から求めることができる。

さらに、ユーザの指示を受けて、呼吸同期算出装置１は被検体の撮影を行う（ステップＳ８）。このとき、即時処理を行い呼吸同期信号の振幅等を算出する。撮影時の動作の詳細については後述する。次に、撮影されたＣＴ画像データの再構成（ステップＳ９）を行う。ＣＴ画像データ再構成の動作の詳細についても後述する。このような動作の後、呼吸同期算出装置１は、動作を終了する。

（自動設定の動作）
上記の動作説明は呼吸同期算出装置１の動作全体の概要の説明であるが、個々の特徴的動作について以下に説明する。最初に、上記ステップＳ５の自動領域設定の動作について詳細を説明する。図４は、自動領域設定の動作を示すフローチャートである。まず、呼吸同期算出装置１は、被検体の向きの入力を受け付ける（ステップＴ１）。被検体の向きとは、試料保持台の長手方向に対しての頭の向きである。次に、空気の領域を二値化する（ステップＴ２）。そして、空気の領域の中の一つの領域を特定し（ステップＴ３）、その領域について次の判定を行う。

まず、呼吸同期算出装置１は、その領域に上下端が存在するか否かを判定する（ステップＴ４）。上端または下端が存在しないと判定された場合には、ステップＴ３に戻る。上端または下端が存在すると判定された場合には、その領域が、最も大きい領域か否かについて判定する（ステップＴ５）。最も大きい領域でない場合には、ステップＴ３に戻る。最も大きい領域である場合には、呼吸同期算出装置１は、その領域を肺の領域であると認識し、その底部を横隔膜と特定する（ステップＴ６）。そして、呼吸同期算出装置１は、横隔膜の領域を含むように所定サイズの領域を設定する（ステップＴ７）。このようにして、呼吸同期算出装置１は、呼吸同期信号を得るのに適した領域を自動で設定することができる。これにより、ユーザの作業が簡単になる。

図５は、領域設定された透視画像を示す図である。図５には、透視画像５０には、試料保持台の領域５２および被検体の領域５５が表示されている。上記の判定処理について、空気の領域Ａ１〜Ａ５を例として説明する。空気の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ被検体の背中側の空間、被検体と試料保持台との隙間および試料保持台の外側の空間にできた空気の領域を示している。空気の領域のそれぞれには、上端および下端がないため、動作は上記のステップＴ４からステップＴ３に戻る。

空気の領域Ａ４は、体内の空間であり、上端および下端を有しているが、この領域は肺に比べると小さい領域である。そのため、動作は上記のステップＴ５からステップＴ３に戻る。空気の領域Ａ５は、肺の領域であり、上端および下端を有する領域の中でもっとも大きい領域である。そのため、動作は上記のステップＴ６で、空気の領域Ａ５を肺の領域と認識する。このようにして、呼吸同期算出装置１は肺の領域を特定し、横隔膜の領域を含むように関心領域ＲＯＩを設定する。

図６は、透視画像および呼吸同期信号のグラフを表示するウインドウを示す図である。このように設定された関心領域ＲＯＩについて、輝度値の平均値の時間変化のグラフ６５が表示領域６２に表示されている。ウインドウ６０の透視画像５０には、被検体５５が示されている。なお、輝度値の平均値の波形は、グラフ６５に示されるように、鋭いピークを有している。

（撮影の動作）
次に、上記ステップＳ８の被検体の撮影の動作について説明する。図７は、被検体の撮影の動作を示すフローチャートである。ユーザは呼吸周期の１／３ずつ位相をずらして３回以上繰り返し撮影することが好ましい。回数が多いほど、ＣＴ画像データを再構成する際に補間性が向上し、画像のぶれがなくなる。一方で、作業負担や被検体への負担を考慮すると回数は少ないほど好ましい。このような事情から、撮影の繰り返しは３〜５回程度が好ましい。

まず、呼吸同期算出装置１は、ユーザからの撮影開始の入力を受けてガントリを回転させ、撮影を開始する（ステップＰ１）。そして、呼吸同期算出装置１は、トリガ信号に応じて被検体の透視画像データを撮影し（ステップＰ２）、各透視画像データについて輝度値の平均値を算出して記憶する（ステップＰ３）。そして、呼吸同期算出装置１は、輝度値の平均値の極大値と極小値との差を算出する（ステップＰ４）。極大値と極小値との差は振幅である。次いで、振幅が所定値以下か否かを判定する（ステップＰ５）。振幅が所定値より大きい場合には、ステップＰ７に進む。一方、振幅が所定値以下の場合には、異常を報知する（ステップＰ６）。

なお、振幅が正常か否かを判定する際には、撮影が始まってから少なくとも１以上の呼吸周期の後に行う。１以上の呼吸周期について呼吸同期信号のデータを得ることにより基準となる正常な振幅を算出することができる。判定は、１以上の呼吸周期後に始めればよいが、２〜３周期後に始めるのが好ましい。したがって、撮影中、即時に処理を行っても異常を検知するには少し時間がかかる。

そして、撮影終了か否かを判定する（ステップＰ７）。撮影終了でないと判定された場合には、ステップＰ３に戻る。撮影が終了したと判定された場合には、さらにガントリを元の位置に戻して撮影する必要があるか否かの指示を受け付ける（ステップＰ８）。そして、撮影が必要という指示を受けたか否かを判定する（ステップＰ９）。撮影が必要という指示を受けなかったと判定された場合には、ガントリを元の位置に戻し（ステップＰ１０）、ステップＰ１から再度撮影を行う。撮影が必要という指示を受けたと判定されたときには、被検体の撮影動作を終了してリターンする。これにより、撮影時に被検体の状態をモニタし、その呼吸拍が弱くなった場合に異常を検知することができる。

（ＣＴ画像データ再構成の動作）
次に、上記ステップＳ９のＣＴ画像データの再構成の動作について説明する。図８は、ＣＴ画像データの再構成の動作を示すフローチャートである。まず、記憶されたデータを読み込む。（ステップＱ１）。１回のＣＴ撮影、すなわち１回のガントリの回転における画像データで輝度値がピークをとる呼吸周期の位相の範囲（極大周辺）で撮影された画像を削除する（ステップＱ２）。そして、別の撮影、すなわちガントリの回転での画像データから同じ呼吸周期の位相の範囲に撮影された画像データを抽出する（ステップＱ３）。そして、抽出された画像データで、元の撮影の画像データの削除画像を補間する（ステップＱ４）。このようにして、呼吸によるブレがなく、ＣＴ画像を効率よく再構成することができる画像の再構成を行うことができる。なお、上記の実施形態では本発明をＣＴ撮影に適用しているが、適用は必ずしもＣＴ撮影に限定されない。

上記に示す方法により、ＣＴ画像データの補間を行い、ＣＴ画像データを再構成したときの結果を以下に説明する。図９（ａ）は、補正前の腎臓の断面画像および拡大表示を示す図である。図９（ｂ）は、補正後の腎臓の断面画像および拡大表示を示す図である。図９（ａ）の拡大表示では、腎臓の境界の画像が不鮮明であるのに対し、図９（ｂ）の拡大表示では、腎臓の境界の画像は明確である。このように肺から十分に遠い腎臓においても十分な効果が見られた。

なお、上記の実施形態では、呼吸同期算出装置が呼吸拍を周期的運動として呼吸同期信号を算出するが、心拍同期算出装置が心拍を周期的運動として心拍同期信号を算出してもよい。その場合には、心拍同期算出装置は、心臓の心房を周期的運動部位としてその領域を含む関心領域を設定する。これにより、心拍の影響を排した心臓のＣＴ撮影を行うことができる。また、脈拍やその他の周期的運動に対しても本発明は同様に適用可能である。

本発明に係る呼吸同期算出装置の概略図である。 本発明に係る呼吸同期算出装置のブロック図である。 本発明に係る呼吸同期算出装置の特徴的な動作を示すフローチャートである。 自動領域設定の動作を示すフローチャートである。 領域設定された透視画像を示す図である。 透視画像および呼吸同期信号のグラフを表示するウインドウを示す図である。 被検体の撮影の動作を示すフローチャートである。 ＣＴ画像データの再構成の動作を示すフローチャートである。 （ａ）補正前の腎臓の断面画像および拡大表示を示す図である。（ｂ）補正後の腎臓の断面画像および拡大表示を示す図である。

符号の説明

１ 呼吸同期算出装置（周期的運動の同期算出装置）
２ 撮影部
５ 画像リコンＰＣ
６ 入力部
８ 表示部
１１ ガントリ制御ユニット
１２ ガントリ
１５ 回転アーム
１６ Ｘ線管
１７ 検出器
１８ アーム回転モータ
２１ 制御部
３１ データ取得部
３２ 記憶部
３３ 二値化部
３４ 臓器特定部
３５ 領域設定部
３６ 輝度値算出部（特徴量算出部）
３７ 周期算出部
４１ 振幅算出部
４２ 振幅判定部
４３ 報知部
４５ データ再構成部
Ａ１−Ａ５ 空気の領域
ＲＯＩ 関心領域

Claims (8)

1. 被検体の透視画像データを取得するデータ取得部と、
   前記透視画像データで、前記被検体の周期的運動部位の領域を含むように関心領域を設定する領域設定部と、
   前記取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり積算して得られる特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出する特徴量算出部と、を備えることを特徴とする周期的運動の同期算出装置。
2. 前記被検体の周囲でガントリを回転させることで所定の回転角度から前記被検体の透視画像データを撮影できる撮影部を更に備え、
   前記特徴量算出部は、所定時間に一定方向から撮影された透視画像データから得られる前記特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出することを特徴とする請求項１記載の周期的運動の同期算出装置。
3. 前記被検体の周囲でガントリを回転させることで所定の回転角度から前記被検体の透視画像データを撮影できる撮影部を更に備え、
   前記特徴量算出部は、前記被検体の周囲の所定の回転角度から撮影された透視画像データから得られる前記特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出することを特徴とする請求項１記載の周期的運動の同期算出装置。
4. 撮影中に前記算出された特徴量の振幅を算出する振幅算出部と、
   前記周期的運動の同期信号の振幅が、所定値以下か否かを判定する振幅判定部と、
   前記周期的運動の同期信号の振幅が、所定値以下と判定された場合に、音または表示により異常を報知する報知部と、を更に備えることを特徴とする請求項２または請求項３記載の周期的運動の同期算出装置。
5. 複数回の前記ガントリの回転により撮影された被検体の透視画像データについて、所定の回転における前記特徴量がピークを示す角度範囲の透視画像データを、別の回転における前記角度範囲の透視画像データに置き換え、透視画像データ全体を再構成するデータ再構成部を更に備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の周期的運動の同期算出装置。
6. 前記特徴量がピークを示す角度範囲の透視画像データを削除し、透視画像データ全体を再構成するデータ再構成部を更に備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の周期的運動の同期算出装置。
7. 前記透視画像データにおいて、ボリューム値により空気の領域と判断される領域を二値化する二値化部と、
   二値化した透視画像データをラベリング処理し、前記被検体の実質臓器の領域および前記実質臓器の上下端に囲まれた空気の領域を特定する臓器特定部と、を更に備え
   前記領域設定部は、前記特定された実質臓器の領域および実質臓器の上下端に囲まれた空気の領域に基づき、前記周期的運動部位の領域として前記被検体の肺の底部の横隔膜の領域を特定し、前記横隔膜の領域を含むように関心領域を設定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の周期的運動の同期算出装置。
8. 被検体の透視画像データを取得するデータ取得ステップと、
   前記透視画像データで、前記被検体の周期的運動部位の領域を含むように関心領域を設定する領域設定ステップと、
   前記取得された透視画像データに設定された関心領域内にわたり積算して得られる特徴量を前記被検体の周期的運動の同期信号として算出する特徴量算出ステップと、を備えることを特徴とする周期的運動の同期算出方法。