JP2015145828A - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】再構成画像に出現した放射状パターンを軽減することができる画像処理装置を提供する。【解決手段】画像処理装置としてのＰＥＴ装置は、設定部と除去部とを備える。設定部は、再構成画像における原点、Ｘ軸、Ｙ軸、極座標系を設定する。除去部は、フーリエ変換を角度について行い、スペクトラムを取得し、帯域除去フィルタにより、補正スペクトラムを生成し、補正スペクトラムを逆フーリエ変換することで、前記原点周りの前記再構成画像の画素値分布に基づいて、当該再構成画像に描出された放射状パターンを除去する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

従来、被検体の生体組織における機能診断を行なうことができる医用画像診断装置として、ポジトロンエミッションＣＴ装置（ＰＥＴ装置、ＰＥＴ：Positron Emission computed Tomography）が知られている。ＰＥＴ検査では、陽電子放出核種で標識された薬剤が被検体に投与される。ＰＥＴ装置は、薬剤から放出された陽電子が電子と結合して対消滅する際に、略反対方向に放出する一対のガンマ線を検出することで、薬剤を取り込んだ被検体の組織分布を示す画像（ＰＥＴ画像）の再構成を行なう。

また、ＰＥＴ装置と、被検体の生体組織における形態情報を画像化するＸ線ＣＴ（ＣＴ：Computed Tomography）装置とが一体化された装置（ＰＥＴ−ＣＴ装置）が実用化されている。ＰＥＴ−ＣＴ装置は、形態情報であるＸ線ＣＴ画像と、機能情報であるＰＥＴ画像とを重ね合わせたフュージョン画像を生成する。かかるフュージョン画像は、被検体内のどの組織で如何なる疾病が生じているのかを医師が診断するための情報を提供することができる。また、被検体の体内で放出されたガンマ線は、体外で検出されるまでの間に体内で吸収されて減弱するが、例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置で再構成されるＸ線ＣＴ画像は、ガンマ線の検出データの減弱補正に用いることができる。

更に、近年、ガンマ線入射時刻を高精度で検出可能な検出器により得られる対消滅ガンマ線の検出時間差（検出時刻差）を利用して、対消滅点の位置を絞り込んでＰＥＴ画像を再構成するＴＯＦ（Time Of Flight）−ＰＥＴ装置の開発が進められている。ＴＯＦ再構成では、検出器の時間分解能に対応する空間幅のＬＯＲ（Line Of Response）に沿った一次元積分核により、対消滅点周りに重みを付けて画素値を加減する。なお、ＬＯＲは、対消滅で放出された２つのガンマ線を略同時に計数した２つの検出位置を結ぶ線である。これにより、ＴＯＦ−ＰＥＴ装置は、対消滅ガンマ線の検出事象数が少ない場合でも、定量的なＰＥＴ画像（ＴＯＦ−ＰＥＴ画像）を再構成することができる。

ここで、被検体の外部領域では、対消滅ガンマ線の検出事象は、偶発的に、或いは、散乱線により発生する事象であることから、まばらである。このため、被検体の外部領域では、まばらな検出事象が重ね合わせられることになる。しかし、ＴＯＦ再構成では、被検体外の領域における検出事象にも、ＬＯＲに沿って局所的に画素値が与えられる。更に、ＴＯＦ再構成では、被検体内部を通過するＬＯＲ上の画素値は、減弱補正で強調される。これらのことから、例えば、少量の薬剤投与で低線量の状態で収集されたデータからＴＯＦ再構成されたＰＥＴ画像では、従来のｎｏｎ−ＴＯＦ再構成では余り出現しなかった放射状のパターンが出現してしまう場合があった。なお、放射状のパターンは、再構成法によっては、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission computed Tomography）画像や、Ｘ線ＣＴ画像にも出現する。

特開２０１２−２１９７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、再構成画像に出現した放射状パターンを軽減することができる画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することである。

実施形態の画像処理装置は、設定部と除去部とを備える。設定部は、再構成画像における原点を設定する。除去部は、前記原点周りの前記再構成画像の画素値分布に基づいて、当該再構成画像に描出された放射状パターンを除去する。

図１は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、ＴＯＦ再構成を説明するための図である。 図３は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現する放射状パターンを説明するための図（１）である。 図４は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現する放射状パターンを説明するための図（２）である。 図５は、設定部の処理の一例を示す図である。 図６は、除去部の処理の一例を示す図（１）である。 図７は、除去部の処理の一例を示す図（２）である。 図８は、除去部の処理の一例を示す図（３）である。 図９は、本実施形態に係るＰＥＴ装置のフィルタ処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１０は、本実施形態に係る変形例を説明するための図（１）である。 図１１は、本実施形態に係る変形例を説明するための図（２）である。 図１２は、本実施形態に係る変形例を説明するための図（３）である。

以下、添付図面を参照して、画像処理装置としてのポジトロンエミッションＣＴ装置（ＰＥＴ装置、ＰＥＴ：Positron Emission computed Tomography）の実施形態を詳細に説明する。なお、ＰＥＴ装置は、被検体に投与された陽電子放出核種で標識された薬剤を取り込んだ組織から放出される一対のガンマ線（対消滅ガンマ線）を同時計数することで、薬剤を取り込んだ組織の分布を示すＰＥＴ画像の再構成を行なう装置である。

（実施形態）
まず、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、本実施形態に係るＰＥＴ装置は、架台装置１０と、コンソール装置２０とを有する。

架台装置１０は、被検体Ｐに投与され、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた陽電子放出核種から放出される対消滅ガンマ線を所定のモニタリング期間において計数する装置である。架台装置１０は、図１に例示するように、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３と、検出器モジュール１４と、計数情報収集部１５とを有する。

天板１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台１２の上に配置される。寝台駆動部１３は、後述する寝台制御部２３の制御のもと、寝台１２を移動することにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出されるガンマ線を検出するフォトンカウンティング（photon counting）方式の検出器である。図１に例示する架台装置１０においては、複数の検出器モジュール１４が、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置される。

例えば、検出器モジュール１４は、ガンマ線光子が入射するごとに、１パルスの電気信号（アナログ信号）を出力するテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）系の半導体素子を２次元で配列することで構成される。検出器モジュール１４は、入射したガンマ線光子を半導体素子で電気信号に直接変換する直接変換型の検出器である。かかる電気信号（パルス）の数を計数することで、各半導体素子に入射したガンマ線光子の数を計数することが可能である。また、電気信号に対して、所定の演算処理を行なうことで、当該電気信号の出力を引き起こしたガンマ線光子のエネルギー値を計測することができる。

なお、検出器モジュール１４は、例えば、シンチレータと光電子増倍管等の光センサとにより構成される場合でも良い。かかる場合、検出器モジュール１４は、入射したガンマ光子をシンチレータによりシンチレータ光に変換し、シンチレータ光を光電子増倍管等の光センサにより電気信号に変換する間接変換型の検出器となる。

計数情報収集部１５は、複数の検出器モジュール１４それぞれが出力した電気信号を用いた計数処理の結果である計数情報を収集する。計数情報収集部１５は、複数の検出器モジュール１４それぞれが出力した個々の電気信号を弁別して、計数情報を収集する。具体的には、計数情報収集部１５は、ガンマ線の検出位置と、ガンマ線が入射した時点におけるエネルギー値と、ガンマ線の検出時間とを、計数情報として収集する。計数情報収集部１５は、収集した計数情報を、後述するコンソール装置２０に送信する。

計数情報収集部１５は、計数に用いた電気信号を出力した半導体素子の位置を、ガンマ線の検出位置「Ｐ」として収集する。また、計数情報収集部１５は、例えば、計数に用いた電気信号を所定の設定時間分、時間方向に沿って積分した波形の波高を用いて、入射ガンマ線のエネルギー値「Ｅ」を算出する。また、計数情報収集部１５は、例えば、積分した波形が所定の値となった時点を、ガンマ線の検出時間「Ｔ」として算出する。

計数情報収集部１５は、個々の電気信号に対して上記の処理を行なうことで、検出事象それぞれの「Ｐ、Ｅ、Ｔ」を収集する。なお、検出時間「Ｔ」は、絶対時間（時刻）である場合であってもよいし、ＰＥＴ画像の撮影開始時点からの相対時間であっても良い。

ここで、図１に例示する検出器モジュール１４は、例えば、１０^−１２秒（psec）単位の精度で検出時間を検出可能な検出器である。本実施形態に係るＰＥＴ装置は、かかる検出器を用いて、ＴＯＦ（Time Of Flight）再構成が可能である。

図１に戻って、コンソール装置２０は、操作者によるＰＥＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された計数情報からＰＥＴ画像を再構成する装置である。

具体的には、コンソール装置２０は、図１に示すように、入力部２１と、表示部２２と、寝台制御部２３と、計数情報記憶部２４と、同時計数情報生成部２５と、画像再構成部２６と、データ記憶部２７と、画像処理部２８と、システム制御部２９とを有し、コンソール装置２０が有する各部は、内部バスを介して接続される。

入力部２１は、ＰＥＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部２９に転送する。本実施形態に係る入力部２１が操作者から受け付ける情報については、後に詳述する。

表示部２２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部２９による制御のもと、ＰＥＴ画像を操作者に表示したり、入力部２１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

寝台制御部２３は、寝台駆動部１３を制御することで、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

計数情報記憶部２４は、計数情報収集部１５が収集した計数情報を記憶する。計数情報記憶部２４は、所定のモニタリング期間で収集された検出事象ごとの「検出位置（Ｐ）、エネルギー値（Ｅ）、検出時間（Ｔ）」を記憶する。

同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４が記憶する計数情報の検出時間に基づいて、対消滅ガンマ線を略同時に計数した計数情報の組み合わせを検索する。例えば、同時計数情報生成部２５は、検出時間の差が「時間ウィンドウ：６００ｐｓｅｃ」以内となる２つの計数情報を、同時計数情報として生成する。同時計数情報生成部２５により生成された同時計数情報は、投影データとして後述する画像再構成部２６の再構成処理に用いられる。対消滅ガンマ線を同時計数した２つの検出位置を結ぶ線は、ＬＯＲ（Line Of Response）と呼ばれる。

同時計数情報生成部２５は、生成した同時計数情報を被検体Ｐの投影データとして、データ記憶部２７に格納する。なお、同時計数情報生成部２５は、エネルギーウィンドウ内となるエネルギー値を有する計数情報を対象として、時間ウィンドウを用いた同時計数情報生成処理を行なっても良い。また、本実施形態は、同時計数情報が、架台装置１０において生成される場合であっても良い。

画像再構成部２６は、同時計数情報生成部２５が生成した同時計数情報（投影データ）をデータ記憶部２７から読み出し、読み出した投影データを用いて、ＰＥＴ画像を再構成する。そして、画像再構成部２６は、再構成したＰＥＴ画像をデータ記憶部２７に格納する。例えば、画像再構成部２６は、逐次近似法により、ＰＥＴ画像を再構成する。或いは、例えば、画像再構成部２６は、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法により、ＰＥＴ画像を再構成する。

更に、本実施形態に係る画像再構成部２６は、同時計数情報の検出時間の時間差（飛行時間差）を用いて、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を再構成する。図２は、ＴＯＦ再構成を説明するための図である。例えば、ＴＯＦ再構成では、図２に示すように、同時計数情報により、「ＬＯＲ：Ｌ１」が求められ、飛行時間差を用いて、Ｌ１上に、対消滅点として推定される推定点Ａ１が求められる。図２に示す推定点Ａ１は、被検体Ｐの内部で対消滅点として推定された点である。

そして、ＴＯＦ再構成では、図２に示すように、推定点Ａ１のＬ１に沿った周りに、推定点Ａ１を頂点とする重みが付与される。ＴＯＦ再構成では、かかる重みが付与された投影データを用いて、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像が再構成される。なお、通常のＰＥＴ再構成（ｎｏｎ−ＴＯＦ再構成）では、ＬＯＲ上に略同一確率で対消滅点が存在するとして、ＰＥＴ画像が再構成される。

なお、被検体Ｐの体内で放出されたガンマ線は、体外で検出されるまでの間に体内で吸収されて減弱する。画像再構成部２６は、ＰＥＴ検査の撮影部位のＸ線ＣＴ画像を減弱マップとして、ガンマ線の検出データの減弱補正を行なうことができる。画像再構成部２６は、減弱補正を行なうことで、被検体Ｐの内部組織に対応する画素の画素値が強調された再構成画像を再構成することができる。

図１に戻って、画像処理部２８は、データ記憶部２７に格納された再構成画像（例えば、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像）に対して、画像処理を行なう。画像処理部２８は、図１に示すように、設定部２８１及び除去部２８２を有する。なお。画像処理部２８が行なう画像処理については、後に詳述する。

システム制御部２９は、架台装置１０及びコンソール装置２０の動作を制御することによって、ＰＥＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部２９は、寝台１２の移動や、計数情報収集部１５における計数情報の収集処理を制御する。また、システム制御部２９は、操作者が入力部２１を介して入力した設定情報に基づいて、同時計数情報生成部２５における同時計数情報の生成処理や画像再構成部２６におけるＰＥＴ画像の再構成処理を制御する。また、システム制御部２９は、データ記憶部２７が記憶するＰＥＴ画像を、表示部２２に表示するように制御する。

以上、本実施形態に係るＰＥＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、上述したＴＯＦ−ＰＥＴ画像を再構成する。しかし、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像には、従来のｎｏｎ−ＴＯＦ再構成では余り出現しなかった放射状のパターンが出現してしまう場合があった。以下、図３及び図４を用いて、放射状のパターンについて説明する。図３及び図４は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現する放射状パターンを説明するための図である。

被検体Ｐの外部領域では、対消滅ガンマ線の検出事象は、偶発的に、或いは、散乱線により発生する事象であることから、まばらである。このため、被検体Ｐの外部領域では、まばらな検出事象が重ね合わせられることになる。図３に示す「ＬＯＲ：Ｌ２」上の推定点Ａ２は、被検体Ｐの外部で対消滅点として推定された点である。ＴＯＦ再構成では、図３に示すように、被検体Ｐの外部に位置する推定点Ａ２のＬ２に沿った周りにも、推定点Ａ２を頂点とする重みが付与される。

また、図３に示す「ＬＯＲ：Ｌ１」上の推定点Ａ３は、被検体Ｐの内部であり、被検体Ｐの体表近傍で、対消滅点として推定された点である。ＴＯＦ再構成では、図３に示すように、推定点Ａ３のＬ１に沿った周りに、推定点Ａ３を頂点とする重みが付与される。しかし、図３に示すように、推定点Ａ２に与えられる重みは、被検体Ｐの外部にも波及している。これらのことから、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像では、図４に示すように、被検体Ｐの外部に対応する領域に、各ＬＯＲに沿った放射状パターンが出現する。

また、減弱補正が行なわれた場合、図２や図３に示す被検体Ｐ内部の推定点Ａ１を中心としてＬ１に沿って局所的に与えられる画素値は、強調される。このため、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像では、図４に示すように、被検体Ｐの内部に対応する領域にも、各ＬＯＲに沿った放射状パターンが出現する。

そこで、本実施形態では、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現した放射状パターンを軽減するために、画像処理装置としての画像処理部２８が有する設定部２８１及び除去部２８２の処理が行なわれる。

設定部２８１は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像における原点を設定する。そして、除去部２８２は、原点周りのＴＯＦ−ＰＥＴ画像の画素値分布に基づいて、当該ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に描出された放射状パターンを除去する。

具体的には、除去部２８２は、原点周りの角度についてＴＯＦ−ＰＥＴ画像をフーリエ変換して、スペクトラムを取得する。そして、除去部２８２は、取得したスペクトラムに対して、放射状パターンに対応する角周波数帯域の成分を除去する帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。これにより、除去部２８２は、補正スペクトラムを生成する。そして、除去部２８２は、補正スペクトラムを逆フーリエ変換して、放射状パターンが軽減された補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成する。

換言すると、本実施形態では、除去部２８２は、例えば、被検体Ｐの体軸に対応する原点周りの画素値分布の周波数分布に対し、放射状パターンに特有な周波数帯域の成分を抑制する帯域除去フィルタを適用する。

以下、設定部２８１及び除去部２８２が行なう処理の一例を、図５〜図８を用いて説明する。図５は、設定部の処理の一例を示す図であり、図６〜図８は、除去部の処理の一例を示す図である。

まず、操作者は、入力部２１を用いて、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を指定し、画像処理要求を入力する。システム制御部２９は、操作者が指定したＴＯＦ−ＰＥＴ画像を、データ記憶部２７から読み出して、設定部２８１に転送する。設定部２８１は、図５に示すように、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像において、被検体Ｐの撮影部位である体幹部中心に対応する位置に原点Ｏを設定する。通常、被検体Ｐは、体軸方向が、撮像口における再構成用の有効視野（ＦＯＶ：Field Of View）の中心方向と一致するように配置されることから、例えば、設定部２８１は、アキシャル断面であるＴＯＦ−ＰＥＴ画像の再構成用ＦＯＶの中心に原点Ｏを設定する。

或いは、例えば、操作者は、画像処理対象として指定したＴＯＦ−ＰＥＴ画像の表示要求を行なう。システム制御部２９の制御により、表示部２２は、画像処理対象のＴＯＦ−ＰＥＴ画像を表示する。操作者は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に描出された放射状パターンの中心を、入力部２１により指定する。これにより、設定部２８１は、図５に示す原点Ｏを設定する。

或いは、設定部２８１は、画像処理対象のＴＯＦ−ＰＥＴ画像から複数の線状パターンを抽出し、抽出した複数の線状パターンを用いて、図５に示す原点Ｏを設定する。

なお、設定部２８１は、図５に示すように、２次元のＴＯＦ−ＰＥＴ画像において、互いに直行するＸ軸及びＹ軸を設定する。なお、設定部２８１は、任意の方向で、Ｘ軸を設定する。図５に示す一例では、設定部２８１は、被検体Ｐの左右方向に、Ｘ軸を設定し、被検体Ｐの背腹方向に、Ｙ軸を設定している。

そして、設定部２８１は、図５に示すように、原点Ｏからの距離を「ｒ」とし、Ｘ軸からの角度を「θ」とする極座標系を設定する。なお、極座標系の設定は、除去部２８２が行なっても良い。上記で設定される角度の範囲は、「０≦θ＜２π」となる。また、再構成用ＦＯＶの半径を「Ｒ」とすると、上記で設定される距離の範囲は、「０≦ｒ≦Ｒ」となる。

そして、除去部２８２は、図５に示す設定において、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像の画素値フーリエ変換を角度「θ」について行ない、スペクトラムを取得する。例えば、除去部２８２は、角度「θ」でのフーリエ変換を、「ｒ」については、原点Ｏ（ｒ＝０）から「Ｒ」まで画素値を積分した結果に対して行なう。

これにより、除去部２８２は、図６に例示するスペクトラム（角度フーリエ変換スペクトラム）を取得する。なお、図６の横軸は、角度「θ」に対する角周波数「ω」であり、図６の縦軸は、角周波数「ω」に対するフーリエ変換係数（フーリエ変換強度）である。また、図６に示す帯域Ｂは、スペクトラムにおいて、軽減したい放射状パターンに対応するピークを有する帯域である。除去部２８２は、帯域除去フィルタにより、図６に例示するスペクトラムから、帯域Ｂのピークが抑制された補正スペクトラムを生成する。

そして、除去部２８２は、補正スペクトラムを逆フーリエ変換することで、図７に例示する補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成する。そして、除去部２８２は、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像をデータ記憶部２７に格納する。図７に例示する補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像では、図４に例示するＴＯＦ−ＰＥＴ画像で出現していた放射状パターンが軽減されている。

なお、上記では、除去部２８２は、原点Ｏから再構成用ＦＯＶの半径まで画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう場合について説明した。しかし、本実施形態では、除去部２８２は、距離「ｒ」について、 複数の領域に分割し、各領域の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換をそれぞれ施しても良い。

例えば、除去部２８２は、図８に示すように、原点Ｏを中心に、半径「ｒ１」の円Ｃ（ｒ１）と、半径「ｒ２」の円Ｃ（ｒ２）とを設定する。なお、「０≦ｒ１≦ｒ２≦Ｒ」である。そして、除去部２８２は、「０≦ｒ≦ｒ１」の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう。また、除去部２８２は、「ｒ１＜ｒ≦ｒ２」の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう。また、「ｒ２＜ｒ≦Ｒ」の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう。

そして、除去部２８２は、「０≦ｒ≦ｒ１」の角度フーリエ変換スペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する。また、除去部２８２は、「ｒ１＜ｒ≦ｒ２」の角度フーリエ変換スペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する。また、除去部２８２は、「ｒ２＜ｒ≦Ｒ」の角度フーリエ変換スペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する。そして、除去部２８２は、３つの補正スペクトラムそれぞれを逆フーリエ変換した結果を合成して、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成する。

上記の領域分割を行なうことで、領域ごとに特有の放射状パターンを効率的に除去することができる。ただし、領域分割を行なった場合、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に、領域間の境界がアーチファクトとして出現する可能性がある。このため、除去部２８２は、互いの重複する複数の領域を設定しても良い。

例えば、除去部２８２は、「０≦ｒ≦ｒ２」の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう。また、除去部２８２は、「ｒ１≦ｒ≦Ｒ」の範囲で画素値を積分した結果に対して、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう。そして、除去部２８２は、「０≦ｒ≦ｒ２」の角度フーリエ変換スペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する。また、除去部２８２は、「ｒ１≦ｒ≦Ｒ」の角度フーリエ変換スペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する。

そして、除去部２８２は、２つの補正スペクトラムそれぞれを逆フーリエ変換して、「０≦ｒ≦ｒ２」の補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像と、「ｒ１≦ｒ≦Ｒ」の補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像とを生成する。そして、除去部２８２は、例えば、「０≦ｒ≦ｒ２」の補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像と、「ｒ１≦ｒ≦Ｒ」の補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像とを、「ｒ１≦ｒ≦ｒ２」の範囲で「ｒ」の値に応じた重み付け加算することで、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成する。これにより、除去部２８２は、境界アーチファクトが無く、放射状パターンが軽減された補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成することができる。

次に、図９を用いて、本実施形態に係るＰＥＴ装置のフィルタ処理の流れについて説明する。図９は、本実施形態に係るＰＥＴ装置のフィルタ処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図９は、領域分割を行なわずに、角度「θ」でのフーリエ変換を行なう場合の処理を説明するフローチャートである。

図９に示すように、実施例１に係るＰＥＴ装置のシステム制御部２９は、画像処理要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、画像処理要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、システム制御部２９は、画像処理要求を受け付けるまで待機する。

一方、画像処理要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、システム制御部２９は、画像処理要求で指定された画像処理対象のＴＯＦ−ＰＥＴ画像を設定部２８１に転送する。そして、設定部２８１は、画像処理対象のＴＯＦ−ＰＥＴ画像に原点Ｏを設定する（ステップＳ１０２）。

そして、除去部２８２は、原点Ｏ周りの角度についてＴＯＦ−ＰＥＴ画像をフーリエ変換して、スペクトラムを取得する（ステップＳ１０３）。そして、除去部２８２は、取得したスペクトラムに対して、帯域除去フィルタをかけて、補正スペクトラムを生成する（ステップＳ１０４）。

そして、除去部２８２は、補正スペクトラムを逆フーリエ変換して、放射状パターンが軽減された補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

上述したように、本実施形態では、体軸に対応する原点周りの画素値分布の周波数分布に対し、放射状パターンに特有な周波数帯域の成分を抑制する帯域除去フィルタを適用する。これにより、本実施形態では、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現した放射状パターンを軽減することができる。また、読影医は、画像診断を妨げる放射状パターンが軽減された補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を用いて、読影を容易に行なうことができる。

なお、本実施形態は、操作者の要求により、原点Ｏの位置を変更して、再度、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成しても良い。また、本実施形態は、例えば、角度フーリエ変換で取得されたスペクトラム及び当該スペクトラムで設定された帯域を表示し、操作者が帯域を調整して、帯域除去フィルタ処理が行なわれても良い。

更に、画像処理部２８は、以下に説明する変形例を行なっても良い。以下では、画像処理部２８が行なう３つの変形例（第１変形例、第２変形例及び第３変形例）について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０〜図１２は、本実施形態に係る変形例を説明するための図である。

第１変形例は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像において、被検体Ｐに対応する被写体領域の外部領域の放射状パターンの角周波数成分を抽出したい場合に行なわれる処理である。かかる場合、除去部２８２は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像において被写体領域をマスクして、被写体外部領域を定義する。例えば、除去部２８２は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像と位置合わせされたＸ線ＣＴ画像における被写体の輪郭を特定する。これにより、除去部２８２は、図１０に示すように、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像における被写体の輪郭Ｃを特定する。そして、除去部２８２は、輪郭Ｃの外部領域を、被写体外部領域として定義する。

そして、除去部２８２は、被写体外部領域に対して、角度フーリエ変換したスペクトラムに対して、上述した帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。これにより、除去部２８２は、補正スペクトラムを生成し、補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像を生成する。かかる補正ＴＯＦ−ＰＥＴ画像では、被写体外部領域に出現した放射状パターンと、被写体領域から被写体外部に渡って出現した放射状パターンとが軽減される。

第２変形例は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像が複数のスライス画像で構成されるボリュームデータである場合に行なわれる処理である。すなわち、検出器モジュール１４は、体軸方向も幅を有する検出器であることから、ＰＥＴ撮影では、図１１に示すように、体軸方向に沿った複数のスライス画像（アキシャル画像）で構成される３次元のＴＯＦ−ＰＥＴ画像が再構成される。ボリュームデータを処理する場合、除去部２８２は、各スライス画像において、帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。例えば、除去部２８２は、複数のスライス画像それぞれの角度フーリエ変換スペクトラムにおいて、放射状パターンに対応するピークを有する帯域を求めることで、複数のスライス画像それぞれの補正スライス画像を生成する。これにより、除去部２８２は、補正ボリュームデータを生成する。

或いは、例えば、除去部２８２は、複数のスライス画像それぞれの角度フーリエ変換スペクトラムで求めた帯域を平均した平均帯域を算出する。そして、除去部２８２は、平均帯域を、ボリュームデータの角度フーリエ変換スペクトラムにおける放射状パターンに対応する帯域として、フィルタ処理を行なう。これにより、除去部２８２は、補正ボリュームデータを生成する。なお、除去部２８２は、ボリュームデータを複数の部分ボリュームデータに分割し、部分ボリュームデータごとに平均帯域を求めて、部分ボリュームデータごとのフィルタ処理を行なっても良い。

第３変形例は、撮影部位により被写体領域が複数存在する場合に行なわれる処理である。図１２に示すＴＯＦ−ＰＥＴ画像は、体幹部（胴体）とともに、左腕及び右腕が被写体領域を含む画像である。かかる場合、被写体領域ごとに放射状パターンが出現する可能性がある。このため、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に被写体領域が複数存在する場合、被写体領域ごとに原点を設定して、フィルタ処理を行なうことが望ましい。そこで、設定部２８１は、複数の被写体領域それぞれに原点を設定する。そして、除去部２８２は、複数の被写体領域それぞれの原点を用いて、帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。

例えば、設定部２８１は、図１２に示すように、体幹部に原点Ｏ１を設定し、左腕に原点Ｏ２を設定し、右腕の原点Ｏ３を設定する。設定部２８１は、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像と位置合わせされたＸ線ＣＴ画像の被写体の輪郭を抽出し、輪郭の重心や中心の位置を算出することで、原点Ｏ１、原点Ｏ２及び原点Ｏ３を設定する。

そして、除去部２８２は、原点Ｏ１を中心とする領域内で、帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。また、除去部２８２は、原点Ｏ２を中心とする領域内で、帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。除去部２８２は、原点Ｏ３を中心とする領域内で、帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なう。これにより、被写体領域が複数存在する場合でも、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像に出現した放射状パターンを軽減することができる。

なお、上記の実施形態、第１変形例、第２変形例及び第３変形例で説明した画像処理部２８が行なう画像処理方法は、再構成画像全てに適用することができる。すなわち、放射状パターンは、ＴＯＦ−ＰＥＴ画像だけでなく、ｎｏｎ−ＴＯＦ再構成により生成されたＰＥＴ画像や、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ：Single Photon Emission Computed Tomography）装置で再構成されたＳＰＥＣＴ画像、ＦＢＰ法により再構成されたＸ線ＣＴ画像等、各種再構成画像においても出現する場合がある。画像再構成を行なう医用画像診断装置は、上記の画像処理を行なうことで、自装置が生成した再構成画像に出現した放射状パターンを軽減することができる。

また、上記の画像処理方法は、医用画像診断装置とは独立して設置された画像処理装置により行なわれても良い。かかる場合、画像処理装置は、ＰＥＴ装置や、各種医用画像診断装置が撮影した医用画像を保管するデータベースから、画像処理対象の再構成画像を取得して、再構成画像に出現した放射状パターンを軽減するために、上記の画像処理を行なう。

なお、上記の画像処理方法は、予め用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって非一時的な記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上、説明したとおり、実施形態、第１変形例、第２変形例及び第３変形例によれば、再構成画像に出現した放射状パターンを軽減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２８ 画像処理部
２８１ 設定部
２８２ 除去部

Claims (6)

1. 再構成画像における原点を設定する設定部と、
   前記原点周りの前記再構成画像の画素値分布に基づいて、当該再構成画像に描出された放射状パターンを除去する除去部、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記除去部は、前記原点周りの角度について前記再構成画像をフーリエ変換したスペクトラムに対して、前記放射状パターンに対応する角周波数帯域の成分を除去する帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記除去部は、前記再構成画像が複数のスライス画像で構成されるボリュームデータである場合、各スライス画像において、前記帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記除去部は、前記再構成画像において被写体領域をマスクした被写体外部領域に対して、角度フーリエ変換したスペクトラムに対して、前記帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なうことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
5. 前記設定部は、前記再構成画像において被写体領域が複数存在する場合、複数の被写体領域それぞれに原点を設定し、
   前記除去部は、前記複数の被写体領域それぞれの原点を用いて、前記帯域除去フィルタを用いたフィルタ処理を行なうことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
6. 再構成画像における原点を設定する設定手順と、
   前記原点周りの前記再構成画像の画素値分布に基づいて、当該再構成画像に描出された放射状パターンを除去する除去手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

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