JP2016129662A - 医用画像診断装置、画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象部位の動きの影響が低減された機能画像データを生成すること。【解決手段】実施形態に係る医用画像診断装置は、形態画像データ収集部と、変位算出部と、機能画像データ収集部と、補正部とを備える。形態画像データ収集部は、対象部位の形態画像データを複数の時相について収集する。変位算出部は、複数の前記形態画像データに基づいて、前記形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する。機能画像データ収集部は、前記対象部位の機能画像データを収集する。補正部は、前記変位算出部が算出した前記変位に基づいて、前記対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

医用画像診断装置の分野では、被検体の形態画像を撮影する装置と、被検体の機能画像を撮影する装置とを一体化させた装置が実用化されている。被検体の形態画像を撮影する装置は、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置である。被検体の機能画像を撮影する装置は、例えば、核医学イメージング装置である。核医学イメージング装置は、例えば、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置である。

ところが、核医学イメージング装置は、機能画像を撮影するために長い時間を要することがある。このため、機能画像は、対象部位の動きの影響を受けることがある。

現在では、例えば、生体信号の相ごとに撮影されるＰＥＴ画像を被検体が息を止めている状態で撮影されるＣＴ画像に合わせて変形し、生体信号の相ごとに撮影されるＰＥＴ画像の動きを補正するＰＥＴ―ＣＴ装置が知られている。

特開２００９−１５６８５６号公報

本発明が解決しようとする課題は、対象部位の動きの影響が低減された機能画像を生成することができる医用画像診断装置、画像処理装置及び画像処理方法を提供することである。

実施形態に係る医用画像診断装置は、形態画像データ収集部と、変位算出部と、機能画像データ収集部と、補正部とを備える。形態画像データ収集部は、対象部位の形態画像データを複数の時相について収集する。変位算出部は、複数の前記形態画像データに基づいて、前記形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する。機能画像データ収集部は、前記対象部位の機能画像データを収集する。補正部は、前記変位算出部が算出した前記変位に基づいて、前記対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する。

図１は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置の構成例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る形態画像生成部の構成例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る機能画像生成部の構成例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る処理部の構成例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る合成部の構成例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態に係る形態画像撮影部が撮影する形態画像と信号取得部が取得した信号との関係を説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る変位算出部が作成した補正用データを示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係る補正部が機能画像に含まれる複数の機能画像領域の位置を補正する手順を説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態に係る信号取得部が取得する呼吸信号を説明するための図である。 図１２は、第２の実施形態に係る形態画像撮影部が撮影する形態画像と信号取得部が取得した信号との関係を説明するための図である。 図１３は、第３の実施形態に係る補正部が補正画像データを生成する手順を説明するための図である。 図１４は、特異的に変化した心電信号の一例を示す図である。 図１５は、特異的に変化した心電信号の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像診断装置、画像処理装置及び画像処理方法を説明する。なお、以下の実施形態では、重複する説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１〜図６を参照しながら、第１の実施形態に係る医用画像診断装置１について説明する。図１は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置の構成例を示す図である。図３は、第１の実施形態に係る形態画像生成部の構成例を示す図である。図４は、第１の実施形態に係る機能画像生成部の構成例を示す図である。図５は、第１の実施形態に係る処理部の構成例を示す図である。図６は、第１の実施形態に係る合成部の構成例を示す図である。

医用画像診断装置１は、図１及び図２に示すように、寝台装置２と、形態画像撮影部３と、機能画像撮影部４と、コンソール装置５とを備える。第１の実施形態では、形態画像撮影部３がＸ線ＣＴ装置であり、機能画像撮影部４がＰＥＴ装置である場合を例に挙げて説明する。第１の実施形態では、形態画像撮影部３及び機能画像撮影部４は、被検体Ｐの心臓の心電同期撮影を行う。

寝台装置２は、図２に示すように、天板２１と、寝台２２と、駆動装置２３と、信号取得部２４とを備える。天板２１には、被検体Ｐが載せられる。天板２１は、寝台２２により支持されている。駆動装置２３は、寝台２２の内部に位置している。駆動装置２３は、後述する撮影制御部５３による制御のもと、天板２１をＺ方向に移動させることにより、被検体Ｐを形態画像撮影部３又は機能画像撮影部４の撮影口内に移動させる。ここで、Ｚ方向は、被検体Ｐの体軸方向である。また、図１及び図２において、被検体Ｐの冠状面内でＺ方向と直交する方向をＸ方向と定義する。さらに、図１及び図２において、被検体Ｐの矢状面内でＺ方向と直交する方向をＹ方向と定義する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、右手系を形成している。

信号取得部２４は、被検体Ｐから信号を取得する。第１の実施形態において、信号取得部２４が取得する信号は、被検体Ｐの心電信号である。信号取得部２４は、例えば、心電計である。具体的には、信号取得部２４は、被検体Ｐに取り付けられた電極を介して、被検体Ｐの心臓から発生する微弱な電気信号を取得する。そして、信号取得部２４は、取得した電気信号に基づく心電信号を後述する制御部５８へ出力する。なお、心電信号の詳細については後述する。

形態画像撮影部３は、図２に示すように、Ｘ線管球３１と、Ｘ線検出器３２と、回転フレーム３３と、データ収集部３４とを備える。

Ｘ線管球３１は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生させる。例えば、Ｘ線管球３１は、Ｘ方向及びＺ方向に沿った広がりを有するビーム状のＸ線を発生させる。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。また、Ｘ線管球３１は、ウェッジ及びコリメータを有する。ウェッジは、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータは、ウェッジによって線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。

Ｘ線検出器３２は、チャンネル方向及びスライス方向に配列された複数の検出素子を有する多列検出器である。検出素子は、Ｘ線管球３１が発生させ、被検体Ｐに照射されたＸ線の強度を検出する。チャンネル方向は、回転フレーム３３の円周方向である。スライス方向は、Ｚ方向である。例えば、Ｘ線検出器３２は、チャンネル方向及びスライス方向において、被検体Ｐの心臓全体のボリュームデータを一回のコンベンショナルスキャンで収集するために必要な数の検出素子を有する。

検出素子は、シンチレータ、フォトダイオード及び検出回路を有する。検出素子がＸ線の強度を検出する方法は、次の通りである。まず、検出素子は、入射したＸ線をシンチレータにより光に変換する。次に、検出素子は、その光をフォトダイオードにより電荷に変換する。そして、検出素子は、この電荷を検出回路により電気信号に変換し、後述するデータ収集部３４へ出力する。シンチレータ及びフォトダイオードを有する検出素子を備える検出器は、固体検出器と呼ばれる。

回転フレーム３３は、Ｘ線管球３１とＸ線検出器３２とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持する円環状のフレームである。回転フレーム３３は、後述する撮影制御部５３によって駆動され、被検体Ｐを中心とした円軌道上を高速で回転する。

データ収集部３４は、Ｘ線検出器３２が備える検出素子が出力した電気信号に基づいて形態画像用データを生成する。形態画像用データは、形態画像を生成するための投影データである。この投影データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムとは、Ｘ線管球３１の各位置においてＸ線検出器３２が検出した信号を並べたデータである。ここで、Ｘ線管球３１の位置は、ビューと呼ばれる。サイノグラムは、第１方向をビュー方向とし、第１方向と直交する第２方向をＸ線検出器３２のチャンネル方向とする二次元直交座標系に、Ｘ線検出器３２が検出したＸ線の強度を割り当てたデータである。データ収集部３４は、スライス方向の列単位でサイノグラムを生成する。生成されたサイノグラムは、後述する形態画像生成部５４へ送られる。なお、データ収集部３４は、ＤＡＳ（Data Acquisition System）とも呼ばれる。

機能画像撮影部４は、図２に示すように、γ線検出器４１と、同時計数情報収集部４２とを備える。

γ線検出器４１は、複数の検出器モジュール４１１を有する。検出器モジュール４１１は、シンチレータと、ライトガイドと、光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）とを有する間接変換型の検出器である。

シンチレータは、被検体Ｐに投与された放射性医薬品に含まれる陽電子が被検体Ｐ内の電子と対消滅することにより略反対方向に放出された一対のγ線を可視光に変換する。シンチレータは、例えば、ＮａＩ（Sodium Iodide）、ＢＧＯ（Bismuth Germanate）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）により形成されている。シンチレータは、一つの検出器モジュール４１１に複数設けられている。

ライトガイドは、シンチレータで発生した可視光を光電子増倍管へ伝達する。ライトガイドは、例えば、メチルメタクリレート（methyl methacrylate：ＭＭＡ）のように光透過性に優れたプラスチック素材により形成されている。

光電子増倍管は、光電陰極と、複数のダイノードと、陽極とを有する。光電陰極は、シンチレータが出力した可視光を受光し、光電効果により光電子を発生させる。ダイノードは、光電陰極で発生した光電子を加速させるための電場を発生させる。光電陰極で発生した光電子は、ダイノードに衝突し、複数の電子を叩き出す。叩き出された複数の電子は、それぞれ次のダイノードに衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が複数回繰り返されることにより、陽極に多数の電子が入射する。陽極に入射した電子は、信号電流となり、同時計数情報収集部４２へ送られる。ここで、信号電流は、例えば、アナログ形式の波形データである。

上述した複数の検出器モジュール４１１は、シンチレータを内側に向けて筒状に配置され、γ線検出器４１を形成している。

なお、検出器モジュール４１１は、テルル化カドミウム（cadmium telluride：ＣｄＴｅ）等の半導体素子を有する直接変換型の検出器でもよい。直接変換型の検出器は、半導体素子に入射したγ線を直接電流に変換する。半導体素子が出力する電流は、γ線の入射により発生する電子が正電位の集電電極に向かって走行すること及びγ線の入射によって発生する正孔が負電位の集電電極に向かって走行することの少なくとも一方で出力される。この電流は、信号電流として同時計数情報収集部４２へ送られる。

同時計数情報収集部４２は、γ線検出器４１が有する検出器モジュール４１１から送られた信号電流に基づいて、γ線が入射したシンチレータの位置、シンチレータに入射したγ線のエネルギー及びγ線が検出された時間を算出する。同時計数情報収集部４２が算出した一組のγ線が入射したシンチレータの位置、シンチレータに入射したγ線のエネルギー及びγ線が検出された時間は、計数情報と呼ばれる。

同時計数情報収集部４２は、γ線が入射したシンチレータの位置を算出する。具体的には、同時計数情報収集部４２は、シンチレータから出力された複数の可視光を略同じタイミングで信号電流に変換した複数の光電子増倍管の位置と、これら各電気信号の強度に対応するγ線のエネルギーとから重心の位置を算出する。そして、同時計数情報収集部４２は、算出した重心の位置から、γ線が入射したシンチレータの位置を特定する。

同時計数情報収集部４２は、シンチレータに入射したγ線のエネルギーを算出する。具体的には、同時計数情報収集部４２は、光電子増倍管が出力した信号電流の波形データに含まれる各波形の波高、波形面積等をシンチレータに入射したγ線のエネルギーとして算出する。

同時計数情報収集部４２は、γ線が検出された時間を算出する。例えば、同時計数情報収集部４２は、信号電流の波形データにおいて、電流値が予め設定された閾値を上回る瞬間をγ線が検出された時間として算出する。なお、γ線が検出された時間は、例えば、絶対時間である。絶対時間とは、時刻である。或いは、γ線が検出された時間は、機能画像の撮影を開始した時点からの相対時間でもよい。

同時計数情報収集部４２は、上述した方法を各検出器モジュール４１１が有する各シンチレータに適用し、計数情報を算出する。

次に、同時計数情報収集部４２は、算出した計数情報のγ線が検出された時間に基づいて、各対消滅により略反対の方向に放出され、略同時に検出されたγ線のペアに相当する二つの計数情報を検索する。例えば、同時計数情報収集部４２は、検出された時間の差が、所定の時間ウィンドウの範囲内にある二つの計数情報を同時計数情報として収集する。すなわち、同時計数情報は、二つの計数情報を含む。同時計数情報は、機能画像用データ、すなわち機能画像を生成するための投影データとして、後述する機能画像生成部５５へ送られる。なお、同時計数情報収集部４２は、所定のエネルギーウィンドウの範囲内にある計数情報に対して、上述した時間ウィンドウを使用した処理を行ってもよい。一つの対消滅により発生したγ線を検出した二つのシンチレータを結ぶ線分は、ＬＯＲ（Line of Response）と呼ばれる。

コンソール装置５は、図２に示すように、入力部５１と、表示部５２と、撮影制御部５３と、形態画像生成部５４と、機能画像生成部５５と、処理部５６と、合成部５７と、制御部５８とを備える。

入力部５１は、医用画像診断装置１のユーザが各種指示や各種設定の入力に用いるマウス、キーボード等である。入力部５１は、ユーザから受け付けた指示や設定の情報を、制御部５８に転送する。表示部５２は、ユーザによって参照されるモニタである。表示部５２は、例えば、各種画像処理の結果、入力部５１を介してユーザから各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。

撮影制御部５３は、制御部５８による制御のもと、寝台装置２、形態画像撮影部３及び機能画像撮影部４の動作を制御する。例えば、撮影制御部５３は、次に述べるような制御を行う。撮影制御部５３は、信号取得部２４を制御して被検体Ｐから信号を取得させつつ、駆動装置２３を制御して被検体Ｐを載せた天板２１を形態画像撮影部３の撮影口内へ移動させ、被検体Ｐの体内の対象部位の形態画像を撮影させる。形態画像の撮影方式は、例えば、コンベンショナルスキャンである。次に、撮影制御部５３は、信号取得部２４を制御して被検体Ｐから信号を取得させつつ、駆動装置２３を制御して被検体Ｐを載せた天板２１を機能画像撮影部４の撮影口内へ移動させ、被検体Ｐの体内の対象部位の機能画像を撮影させる。

形態画像生成部５４は、図３に示すように、前処理部５４１と、形態画像用データ記憶部５４２と、形態画像再構成部５４３と、形態画像記憶部５４４とを備える。

前処理部５４１は、データ収集部３４によって生成された形態画像用データに補正処理を施す。この補正処理は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。形態画像用データ記憶部５４２は、補正処理が施された形態画像用データを記憶する。なお、前処理部５４１により補正処理が施された形態画像用データは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。形態画像用データ記憶部５４２は、生データを記憶する。

形態画像再構成部５４３は、対象部位の異なる時相ごとの形態画像を生成する。すなわち、形態画像再構成部５４３は、対象部位について時系列に複数の形態画像を生成する。形態画像とは、形態的な情報を示す画像である。また、形態画像とは、形態画像そのもの又は形態画像を表示する基となるデータを意味する。形態画像は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置によって撮影される。第１の実施形態において、形態画像は、ＣＴ画像である。第１の実施形態では、形態画像再構成部５４３が形態画像用データ記憶部５４２に記憶された形態画像用データを再構成し、形態画像を生成する。

再構成方法としては、例えば、逆投影処理が挙げられる。逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法が挙げられる。なお、形態画像再構成部５４３は、例えば、逐次近似法により再構成処理を行ってもよい。形態画像記憶部５４４は、形態画像再構成部５４３が生成した形態画像を記憶する。

機能画像生成部５５は、図４に示すように、機能画像用データ記憶部５５１と、機能画像再構成部５５２と、機能画像記憶部５５３とを備える。

機能画像用データ記憶部５５１は、同時計数情報収集部４２から機能画像用データとして送られた同時計数情報を記憶する。機能画像再構成部５５２は、上述した対象部位の機能画像を生成する。機能画像とは、機能的な情報を示す画像である。また、機能画像とは、機能画像そのもの又は機能画像を表示する基となるデータを意味する。機能的な情報とは、例えば、対象部位の動きパラメータや血流に関係するパラメータである。対象部位の動きパラメータとしては、例えば、心筋壁運動量や駆出率が挙げられる。血流に関係するパラメータとしては、例えば、血流量、血液量、平均通過時間、ウォッシュアウトレート（Washout Rate）が挙げられる。機能画像は、例えば、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置等の核医学イメージング装置によって撮影される。第１の実施形態において、機能画像は、ＰＥＴ画像である。第１の実施形態では、機能画像再構成部５５２が機能画像用データ記憶部５５１に記憶された機能画像用データを再構成し、機能画像を生成する。

再構成処理としては、例えば、逐次近似法が挙げられる。逐次近似法としては、例えば、ＭＬＥＭ（Maximum Likelihood Expectation Maximization）法、ＯＳＥＭ（Ordered Subset MLEM）法が挙げられる。なお、機能画像再構成部５５２は、ＴＯＦ（Time of Flight）−ＰＥＴ装置で行われているように飛行時間差を用いて再構成を行ってもよい。ここで、飛行時間差とは、同時計数情報の検出時間の時間差である。機能画像記憶部５５３は、機能画像再構成部５５２が生成した機能画像を記憶する。

処理部５６は、図５に示すように、形態画像データ収集部５６１と、機能画像データ収集部５６２と、変位算出部５６３と、補正部５６４と、補正機能画像データ記憶部５６５とを備える。

形態画像データ収集部５６１は、対象部位の形態画像データを複数の時相について収集する。形態画像データとは、形態画像又は形態画像用データを意味する。つまり、形態画像データ収集部５６１は、形態画像を形態画像記憶部５４４から収集する。また、形態画像データ収集部５６１は、形態画像用データを形態画像用データ記憶部５４２から収集する。形態画像データ収集部５６１の詳細については、後述する。

機能画像データ収集部５６２は、対象部位の機能画像データを収集する。機能画像データとは、機能画像又は機能画像用データを意味する。つまり、機能画像データ収集部５６２は、機能画像を機能画像記憶部５５３から収集する。また、機能画像データ収集部５６２は、機能画像用データを機能画像用データ記憶部５５１から収集する。機能画像データ収集部５６２の詳細については、後述する。

変位算出部５６３は、複数の形態画像データに基づいて、形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する。例えば、変位算出部５６３は、時系列に生成される複数の形態画像データのうち時間的に連続する二つの形態画像データに基づいて、複数の形態画像領域の変位を算出する。ここで、形態画像が三次元である場合、形態画像領域は、三次元の領域となる。形態画像が二次元である場合、形態画像領域は、二次元の領域となる。変位算出部５６３の詳細については、後述する。

補正部５６４は、変位算出部５６３が算出した変位に基づいて、対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する。補正画像データとは、補正画像そのもの又は補正画像を表示する基となるデータを意味する。補正部５６４の詳細については、後述する。

補正機能画像データ記憶部５６５は、補正部５６４により補正された機能画像データを記憶する。なお、形態画像データ収集部５６１、機能画像データ収集部５６２、変位算出部５６３及び補正部５６４の詳細については、後述する。補正機能画像データ記憶部５６５の詳細については、後述する。

合成部５７は、図６に示すように、画像合成部５７１と、合成機能画像データ記憶部５７２とを備える。以下の説明では、補正部５６４により補正された機能画像データについて、機能画像領域ごとに輝度を加算することにより生成した機能画像データを加算機能画像データと呼ぶことにする。

画像合成部５７１は、複数の補正画像データを合成した合成機能画像データを生成する。画像合成部５７１は、機能画像データ収集部５６１により収集され、補正部５６４により生成された複数の機能画像データについて、機能画像領域ごとに輝度を重み付け加算することにより、合成機能画像データとして加算機能画像データを生成する。ここで、機能画像領域とは、機能画像データにおいて形態画像領域に相当する領域を指す。このため、形態画像領域が三次元の場合、機能画像領域は、三次元となる。形態画像領域が二次元の場合、機能画像領域は、二次元となる。

合成機能画像データ記憶部５７２は、画像合成部５７１が生成した合成機能画像データを記憶する。合成機能画像データとは、合成機能画像そのもの又は合成機能画像を表示する基となるデータを意味する。

また、画像合成部５７１は、形態画像記憶部５４４から形態画像データを取得する。画像合成部５７１は、形態画像記憶部５４４から取得した形態画像データに対応する時間における加算機能画像データを合成機能画像データ記憶部５７２から取得する。そして、画像合成部５７１は、形態画像の上に加算機能画像を重ね合わせた合成機能画像データを生成する。この場合、例えば、形態画像はグレースケールで表示され、加算機能画像はカラースケールで表示される。

或いは、画像合成部５７１は、形態画像記憶部５４４から取得した形態画像データに対応する時間における補正された機能画像データを取得する。そして、画像合成部５７１は、形態画像の上に補正された機能画像を重ね合わせた合成機能画像データを生成する。この場合、例えば、形態画像はグレースケールで表示され、補正された機能画像はカラースケールで表示される。

制御部５８は、医用画像診断装置１の全体を制御する。すなわち、制御部５８は、寝台装置２、形態画像撮影部３、機能画像撮影部４及びコンソール装置５を制御する。制御部５８は、撮影制御部５３を制御して形態画像用データ及び機能画像用データを収集させる。制御部５８は、形態画像生成部５４を制御して形態画像データを生成させる。制御部５８は、機能画像生成部５５を制御して機能画像を生成させる。制御部５８は、処理部５６を制御して補正された機能画像及び加算機能画像データの少なくとも一方を生成させる。制御部５８は、合成部５７を制御して合成機能画像データを生成させる。制御部５８は、ユーザが入力部５１を介して入力した指示や予め設定された条件等にしたがって、形態画像、機能画像、加算機能画像及び合成機能画像のうち必要なものを表示部５２に表示させる。

なお、上述した形態画像用データ記憶部５４２、形態画像記憶部５４４、機能画像用データ記憶部５５１、機能画像記憶部５５３、補正機能画像データ記憶部５６５及び合成機能画像データ記憶部５７２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクで実現することができる。半導体メモリ素子は、例えば、フラッシュメモリである。また、上述した撮影制御部５３、前処理部５４１、形態画像再構成部５４３、機能画像再構成部５５２及び制御部５８は、集積回路又は電子回路で実現することができる。集積回路は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。電子回路は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）である。

次に、図７〜図１０を参照しながら、第１の実施形態に係る医用画像診断装置１が行う処理の一例について説明する。図７は、第１の実施形態に係る医用画像診断装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。図８は、第１の実施形態に係る形態画像撮影部が撮影する形態画像と信号取得部が取得した信号との関係を説明するための図である。図９は、第１の実施形態に係る変位算出部が作成した補正用データを示す図である。図１０は、第１の実施形態に係る補正部が機能画像に含まれる複数の機能画像領域の位置を補正する手順を説明するための図である。

形態画像再構成部５４３は、図８に示すように、対象部位の異なる時相ごとの形態画像を生成する（ステップＳ１）。具体的には、形態画像再構成部５４３は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により、対象部位の形態画像を生成する。

まず、信号取得部２４が、撮影制御部５３による制御のもと、被検体Ｐから心電信号を取得する。心電信号は、図８に示すように、心臓の拍動により発生した電圧の時間的な変化を表す信号である。心電信号には、図８に示すように、電圧が一時的に大きくなっているＲ波と呼ばれる波形が出現する。図８では、二つのＲ波が示されている。あるＲ波から次のＲ波までが、一回の拍動に対応している。あるＲ波から次のＲ波までの間隔は、ＲＲ間隔と呼ばれる。また、図８に示すように、心臓の拍動により発生した電圧は、一回の心拍に対応するＲＲ間隔を１００％とした心拍位相と対応付けて示されている。

次に、形態画像撮影部３が、撮影制御部５３による制御のもと、形態画像用データを収集する。例えば、形態画像撮影部３は、一つのＲＲ間隔の間に、Ｘ線管球３１及びＸ線検出器３２を支持する回転フレーム３３を複数回回転させ、被検体ＰにＸ線を照射する。データ収集部３４は、一つのＲＲ間隔における複数の心拍位相の範囲について形態画像用データを生成する。データ収集部３４は、例えば、図８に示すように、六つの形態画像用データ、すなわち心拍位相０％、２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％それぞれを中心とする±５％の形態画像用データを収集する。

形態画像再構成部５４３は、データ収集部３４が生成した形態画像用データを再構成し、形態画像を生成する。例えば、形態画像再構成部５４３は、データ収集部３４が収集した六つの形態画像用データを再構成し、図８に示すように、心臓の三次元の形態画像Ｋａ０、形態画像Ｋａ２０、形態画像Ｋａ４０、形態画像Ｋａ６０、形態画像Ｋａ８０及び形態画像Ｋａ１００を生成する。なお、形態画像再構成部５４３は、二次元の形態画像及び三次元の形態画像のいずれも生成することができる。

形態画像Ｋａ０は、心拍位相０％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。形態画像Ｋａ２０は、心拍位相２０％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。形態画像Ｋａ４０は、心拍位相４０％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。形態画像Ｋａ６０は、心拍位相６０％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。形態画像Ｋａ８０は、心拍位相８０％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。形態画像Ｋａ１００は、心拍位相１００％±５％の形態画像用データを再構成することにより得られる。

ステップＳ１で生成された形態画像は、形態画像データ収集部５６１により収集される。すなわち、形態画像データ収集部５６１は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により生成された形態画像データを収集する。

変位算出部５６３は、複数の形態画像データに基づいて、形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する（ステップＳ２）。例えば、形態画像領域は、形態画像の画素である。或いは、形態画像領域は、形態画像の画素を複数合わせた領域である。なお、形態画像が三次元である場合、画素も三次元となる。また、形態画像が二次元である場合、画素も二次元となる。

具体的には、変位算出部５６３は、所定の心拍位相における形態画像を基準とし、この基準とした形態画像に基づいて他の心拍位相における形態画像の各形態画像領域の変位を算出する。例えば、変位算出部５６３は、形態画像Ｋａ０を基準とし、形態画像Ｋａ２０、形態画像Ｋａ４０、形態画像Ｋａ６０、形態画像Ｋａ８０及び形態画像Ｋａ１００の各形態画像領域の変位を算出する。すなわち、変位算出部５６３は、形態画像Ｋａ０の各形態画像領域の形態画像Ｋａ２０、形態画像Ｋａ４０、形態画像Ｋａ６０、形態画像Ｋａ８０及び形態画像Ｋａ１００それぞれにおける位置を算出する。このようにして変位算出部５６３が算出した変位は、各形態画像領域の形態画像Ｋａ０における位置が基準となっている。

また、変位算出部５６３は、形態画像領域の変位を算出する際、形態画像データに位置合わせ法を適用する。或いは、変位算出部５６３は、形態画像領域の変位を算出する際、形態画像データにポイントマッチング法を適用する。

なお、形態画像領域の大きさ及び形状は、対象部位の大きさ、形状、構造、動き等により、ある程度制約される。例えば、対象部位が心臓であり、形態画像領域が直方体である場合、心臓は複雑に運動するため、形態画像領域の各辺の長さは、ある程度短くなる。一方、所定の方向における動きが支配的である対象部位の場合、当該所定の方向における形態画像領域の長さはある程度短くなる。しかし、その他の方向における形態画像領域の長さは、それほど制約を受けない。

変位算出部５６３は、ステップＳ２において算出した形態画像領域の変位に基づいて、補正用データＣを作成する（ステップＳ３）。具体的には、変位算出部５６３は、算出した形態画像領域の変位を心拍位相と対応付けて、補正用データＣを生成する。例えば、変位算出部５６３は、算出した形態画像領域の変位を心拍位相の順に並べて補正用データＣを生成する。或いは、変位算出部５６３は、算出した形態画像領域の変位を心拍位相の順に並べて曲線近似することにより補正用データＣを生成する。補正用データＣは、図９に示すように、各形態画像領域の変位のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分の時間ｔに対する変化を表している。

機能画像再構成部５５２は、対象部位の機能画像を生成する（ステップＳ４）。具体的には、機能画像再構成部５５２は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により、対象部位の機能画像を生成する。

機能画像撮影部４は、撮影制御部５３による制御のもと、機能画像用データを収集する。機能画像撮影部４による機能画像用データの収集に要する時間は、形態画像撮影部３による形態画像用データの収集に要する時間より長い。

機能画像再構成部５５２は、同時計数情報収集部４２が収集した機能画像用データを再構成し、機能画像を生成する。例えば、機能画像再構成部５５２は、図１０の一段目に示すように、拍動Ｈ１、拍動Ｈ２及び拍動Ｈ３の心電位相６０％〜６５％における機能画像用データを再構成する。これにより、機能画像再構成部５５２は、図１０の二段目に示すように、機能画像Ｉ１、機能画像Ｉ２及び機能画像Ｉ３を生成することができる。機能画像Ｉ１は、拍動Ｈ１の心電位相６０％〜６５％における機能画像である。機能画像Ｉ２は、拍動Ｈ２の心電位相６０％〜６５％における機能画像である。機能画像Ｉ３は、拍動Ｈ３の心電位相６０％〜６５％における機能画像である。なお、機能画像再構成部５５２は、二次元の機能画像及び三次元の機能画像のいずれも生成することができる。

ステップＳ４で生成された機能画像は、機能画像データ収集部５６２により収集される。すなわち、機能画像データ収集部５６２は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により生成された機能画像データを収集する。

補正部５６４は、変位算出部５６３が算出した形態画像領域の変位に基づいて機能画像データが有する機能画像領域の位置を補正する（ステップＳ５）。具体的には、補正部５６４は、変位算出部５６３が算出した形態画像領域の変位のうち、機能画像データに対応する時相における形態画像領域の変位に基づいて、機能画像データにおいて形態画像領域に相当する機能画像領域の位置を補正する。例えば、補正部５６４は、図１０の三段目に示すように、補正用データＣのうち、機能画像Ｉ１、機能画像Ｉ２及び機能画像Ｉ３の心電位相６０％〜６５％に対応する部分を使用する。補正部５６４は、補正用データＣのうち心電位相６０％〜６５％に対応する部分を使用して、機能画像Ｉ１、機能画像Ｉ２及び機能画像Ｉ３それぞれに含まれる機能画像領域の位置を補正する。これにより、補正部５６４は、機能画像Ｉ１から、図１０の四段目に示した機能画像Ｆ１を生成する。同様に、補正部５６４は、機能画像Ｉ２から、図１０の四段目に示した機能画像Ｆ２を生成し、機能画像Ｉ３から、図１０の四段目に示した機能画像Ｆ３を生成する。

なお、例えば、機能画像領域は、機能画像の画素である。或いは、機能画像領域は、形態画像の画素を複数合わせた領域である。

制御部５８は、生成するべき機能画像があるか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部５８が生成するべき機能画像があると判定した場合、ステップＳ４に戻る（ステップＳ６肯定）。制御部５８が生成するべき機能画像が無いと判定した場合、ステップＳ７へ進む（ステップＳ６否定）。ここで、生成するべき機能画像の心拍位相は、ステップＳ４において機能画像再構成部５５２が生成した機能画像の心拍位相と同一である。

補正部５６４は、補正された複数の機能画像について、機能画像領域ごとに輝度を加算することにより加算機能画像データを生成する（ステップＳ７）。加算機能画像データは、加算により機能画像領域の輝度が大きくなっているため、より鮮明な画像になっている。加算機能画像データは、生成される際に加算された機能画像の数が多い程、鮮明な画像になる。機能画像領域の輝度は、放射性医薬品の濃度が高い程、大きくなる。

上述の説明では、図７のステップＳ２において、形態画像再構成部５４３が六つの形態画像を生成し、変位算出部５６３が六つの形態画像に基づいて形態画像領域ごとに変位を算出する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、形態画像再構成部５４３がより多くの心拍位相が異なる形態画像を生成し、変位算出部５６３がこれらの形態画像に基づいて形態画像領域ごとに変位を算出してもよい。この場合、変位算出部５６３が作成した補正用データは、各形態画像領域の変位の時間変化をより精密に表したデータとなる。

なお、変位算出部５６３は、心拍位相上で隣り合う二つの形態画像に着目し、心拍位相が小さい形態画像の各形態画像領域の心拍位相が大きい形態画像における位置を算出してもよい。例えば、変位算出部５６３は、形態画像Ｋａ０及び形態画像Ｋａ２０に着目し、形態画像Ｋａ０の各形態画像領域の形態画像Ｋａ２０における位置を算出する。これにより、変位算出部５６３は、心拍位相が０％である形態画像Ｋａ０の各形態画像領域が、心拍位相２０％となった時にどの位置にあるかを算出することができる。なお、変位算出部５６３は、形態画像Ｋａ２０と形態画像Ｋａ４０等、心拍位相上で隣り合う他の形態画像の組み合わせについても同様の処理を行うことができる。このようにして変位算出部５６３が算出した変位は、各形態画像領域の心拍位相が小さい形態画像における位置が基準となっている。

この場合、補正部５６４は、図７のステップＳ５において、補正用データＣのうち形態画像Ｋａ６０及び形態画像Ｋａ８０に基づいて算出した複数の形態画像領域の変位を使用し、機能画像Ｉ１、機能画像Ｉ２及び機能画像Ｉ３を補正する。

また、変位算出部５６３が、算出した形態画像領域の変位を心拍位相の順に並べて曲線近似することにより補正用データＣを生成した場合、補正部５６４は、補正する機能画像が撮影された心拍位相における変位の時間微分を使用し、機能画像が有する機能画像領域の位置を補正してもよい。例えば、心拍位相が５０％における機能画像が有する機能画像領域の位置を補正する場合、補正部５６４は、各形態画像領域の変位の心拍位相５０％における微分係数を算出し、算出した微分係数を使用して機能画像が有する機能画像領域の位置を補正する。

また、上述の説明では、処理部５６が、心拍位相６０％〜６５％について、ステップＳ４からステップＳ７の処理を行う例を挙げたが、これに限定されない。処理部５６は、必要に応じて他の心拍位相についてもステップＳ４からステップＳ７の処理を行うことができる。

上述したように、変位算出部５６３が複数の形態画像データに基づいて形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出し、補正部５６４が算出した形態画像領域の変位に基づいて機能画像データが有する機能画像領域の位置を補正する。形態画像は、対象部位の形態を的確に表している画像である。このため、変位算出部５６３は、形態画像の各形態画像領域の変位を正確に算出することができる。したがって、補正部５６４は、変位算出部５６３が算出した形態画像領域の変位に基づいて、機能画像の各機能画像領域の位置を適切に補正することができる。以上より、第１の実施形態に係る医用画像診断装置１は、対象部位の動きの影響が低減された機能画像を生成することができる。

また、補正部５６４は、補正された複数の機能画像について、機能画像領域ごとに輝度を加算することにより加算機能画像データを生成する。これにより、第１の実施形態に係る医用画像診断装置１は、対象部位の動きの影響が低減されているだけでなく、輝度の不足が低減された鮮明な加算機能画像データを生成することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る医用画像診断装置１について説明する。第２の実施形態の説明では、第１の実施形態の説明で使用した符号と同様の符号を使用する。第２の実施形態では、形態画像撮影部３及び機能画像撮影部４が被検体Ｐの肺の呼吸同期撮影を行う。なお、第１の実施形態と重複する内容については、詳細な説明を省略する。

信号取得部２４は、被検体Ｐから信号を取得する。第２の実施形態において、信号取得部２４が取得する信号は、被検体Ｐの呼吸信号である。信号取得部２４は、例えば、呼吸センサである。具体的には、信号取得部２４は、呼吸による被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測する。例えば、信号取得部２４は、レーザ測長器を使用して被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測する。そして、信号取得部２４は、被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測した結果に基づく呼吸信号を制御部５８へ出力する。

次に、第２の実施形態に係る医用画像診断装置１が行う処理の一例について説明する。以下の説明では、図１１及び図１２に加え、適宜、第１の実施形態の説明で使用した図７を参照する。図１１は、第２の実施形態に係る信号取得部が取得する呼吸信号を説明するための図である。図１２は、第２の実施形態に係る形態画像撮影部が撮影する形態画像と信号取得部が取得した信号との関係を説明するための図である。

信号取得部２４は、撮影制御部５３による制御のもと、被検体Ｐから呼吸信号を取得する。図１１に示すように、被検体Ｐの腹部Ｂは、被検体Ｐが空気を吸い込む時に膨らみ、被検体Ｐが空気を吐き出す時に凹む。被検体Ｐの臓器の位置、大きさ、形状等は、このような腹部Ｂの動きに伴って変化する。例えば、被検体Ｐの肺Ｌは、図１１に示すように、被検体Ｐが空気を吸い込む時に膨らみ、被検体Ｐが空気を吐き出す時に凹む。

呼吸信号は、図１１に示すように、呼吸による腹部Ｂの運動の時間的な変化を表す信号である。呼吸信号は、例えば、図１１に示すように、被検体Ｐが空気を吸い込む時に大きくなり、被検体Ｐが空気を吐き出す時に小さくなる。被検体Ｐが空気を吸い込んだ時からその次に被検体Ｐが空気を吸い込むまでの時間は、呼吸周期と呼ばれる。呼吸周期は、被検体Ｐの呼吸の仕方によって変化するため、常に一定であるわけではない。また、呼吸信号は、同一の被検体Ｐであっても、その時の状況により異なる。

信号取得部２４は、取得した呼吸信号を監視し、所定の呼吸周期となった場合、トリガーを制御部５８へ出力する。信号取得部２４は、例えば、図１１に示すように、一つの呼吸周期において呼吸信号が最大となる時にトリガーＴを制御部５８へ出力する。これにより、制御部５８は、呼吸信号に含まれる各呼吸周期を認識することができる。また、図１１に示すように、呼吸信号は、あるトリガーＴから次のトリガーＴまでを１００％とした呼吸位相と対応付けて示されている。

形態画像再構成部５４３は、図１２に示すように、対象部位の異なる時相ごとの形態画像を生成する。これは、図７のステップＳ１に相当する。具体的には、形態画像再構成部５４３は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により、対象部位の形態画像を生成する。

形態画像撮影部３は、撮影制御部５３による制御のもと、形態画像用データを収集する。例えば、形態画像撮影部３は、一つの呼吸周期の間に、Ｘ線管球３１及びＸ線検出器３２を支持する回転フレーム３３を複数回回転させ、被検体ＰにＸ線を照射する。データ収集部３４は、一つの呼吸周期における複数の呼吸位相の範囲について形態画像用データを生成する。データ収集部３４は、例えば、図１２に示すように、六つの形態画像用データ、すなわち呼吸位相０％、２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％それぞれを中心とする±５％の形態画像用データを収集する。

形態画像再構成部５４３は、データ収集部３４が生成した形態画像用データを再構成し、形態画像を生成する。例えば、形態画像再構成部５４３は、データ収集部３４が収集した六つの形態画像用データを再構成し、図１２に示すように、肺Ｌの三次元の形態画像Ｋｂ０、形態画像Ｋｂ２０、形態画像Ｋｂ４０、形態画像Ｋｂ６０、形態画像Ｋｂ８０及び形態画像Ｋｂ１００を生成する。これらの形態画像データは、形態画像データ収集部５６１により収集される。以降の処理は、図７のステップＳ２からステップＳ７で行う処理と同様である。

なお、信号取得部２４が被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測する方法は、特に限定されない。例えば、信号取得部２４は、圧力センサを使用して被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測してもよい。この場合、圧力センサは、被検体Ｐの腹部Ｂに巻かれたバンドと被検体Ｐの腹部Ｂとの間に配置される。圧力センサは、被検体Ｐの腹部Ｂに巻かれたバンドと被検体Ｐの腹部Ｂとの間の圧力を観測する。そして、信号取得部２４は、観測した圧力に基づく呼吸信号を制御部５８へ出力する。

或いは、信号取得部２４は、光学カメラを使用して被検体Ｐの腹部Ｂの動きを観測してもよい。この場合、光学カメラは、被検体Ｐの腹部Ｂに載せられた反射材を撮影する。そして、信号取得部２４は、光学カメラが撮影した画像に基づいて反射材の位置を観測し、観測した結果に基づく呼吸信号を制御部５８へ出力する。

また、信号取得部２４が被検体Ｐから取得する信号は、周期的でなくてもよい。信号が周期的でない場合でも、形態画像再構成部５４３が生成する形態画像が信号と対応付けられていれば、変位算出部５６３は、形態画像の各形態画像領域の変位を算出することができる。

第２の実施形態では、形態画像再構成部５４３が被検体Ｐの肺Ｌの形態画像を生成し、機能画像再構成部５５２が被検体Ｐの肺Ｌの機能画像を生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、形態画像再構成部５４３が被検体Ｐの肝臓、腎臓、すい臓等の腹部臓器の形態画像を生成し、機能画像再構成部５５２が形態画像と同一の対象部位の機能画像を生成してもよい。

上述したように、変位算出部５６３が複数の形態画像データに基づいて形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出し、補正部５６４が算出した形態画像領域の変位に基づいて機能画像データが有する機能画像領域の位置を補正する。形態画像は、対象部位の形態を的確に表している画像である。このため、変位算出部５６３は、形態画像の各形態画像領域の変位を正確に算出することができる。したがって、補正部５６４は、変位算出部５６３が算出した形態画像領域の変位に基づいて、機能画像の各機能画像領域の位置を適切に補正することができる。以上より、第２の実施形態に係る医用画像診断装置１は、対象部位の動きの影響が低減された機能画像を生成することができる。

また、補正部５６４は、補正された複数の機能画像について、機能画像領域ごとに輝度を加算することにより加算機能画像データを生成する。これにより、第２の実施形態に係る医用画像診断装置１は、対象部位の動きの影響が低減されているだけでなく、輝度の不足が低減された鮮明な加算機能画像データを生成することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る医用画像診断装置１について説明する。第３の実施形態の説明では、第１の実施形態の説明で使用した符号と同様の符号を使用する。第１の実施形態及び第２の実施形態に係る医用画像診断装置１は、変位算出部５６３が算出した変位のうち、機能画像データに対応する時相における変位に基づいて、機能画像データにおいて形態画像領域に相当する機能画像領域の位置を補正する。一方、第３の実施形態に係る医用画像診断装置１では、変位算出部５６３が複数の時相についての形態画像データに基づいて、複数の時相についての対象部位の変位を算出し、補正部５６４が複数の時相についての変位に基づいて補正を行うことで、任意の時相における補正画像データを生成する。なお、第１の実施形態又は第２の実施形態と重複する内容については、詳細な説明を省略する。

第３の実施形態に係る医用画像診断装置１が行う処理の一例について説明する。図１３は、第３の実施形態に係る補正部が補正画像データを生成する手順を説明するための図である。

機能画像再構成部５５２は、対象部位の機能画像を生成する。具体的には、機能画像再構成部５５２は、信号取得部２４が被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により、対象部位の機能画像を生成する。

機能画像再構成部５５２は、同時計数情報収集部４２が収集した機能画像用データを再構成し、機能画像を生成する。例えば、機能画像再構成部５５２は、図１３に示すように、拍動Ｈ１０、拍動Ｈ２０及び拍動Ｈ３０の心電位相２５％〜３５％における機能画像用データを再構成する。これにより、機能画像再構成部５５２は、機能画像Ｉｍ３１、機能画像Ｉｍ３２及び機能画像Ｉｍ３３を生成することができる。機能画像Ｉｍ３１は、拍動Ｈ１０の心電位相２５％〜３５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ３２は、拍動Ｈ２０の心電位相２５％〜３５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ３３は、拍動Ｈ３０の心電位相２５％〜３５％における機能画像である。

機能画像再構成部５５２は、図１３に示すように、拍動Ｈ１０、拍動Ｈ２０及び拍動Ｈ３０の心電位相４５％〜５５％における機能画像用データを再構成する。これにより、機能画像再構成部５５２は、機能画像Ｉｍ５１、機能画像Ｉｍ５２及び機能画像Ｉｍ５３を生成することができる。機能画像Ｉｍ５１は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ５２は、拍動Ｈ２０の心電位相４５％〜５５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ５３は、拍動Ｈ３０の心電位相４５％〜５５％における機能画像である。

機能画像再構成部５５２は、図１３に示すように、拍動Ｈ１０、拍動Ｈ２０及び拍動Ｈ３０の心電位相６５％〜７５％における機能画像用データを再構成する。これにより、機能画像再構成部５５２は、機能画像Ｉｍ７１、機能画像Ｉｍ７２及び機能画像Ｉｍ７３を生成することができる。機能画像Ｉｍ７１は、拍動Ｈ１０の心電位相６５％〜７５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ７２は、拍動Ｈ２０の心電位相６５％〜７５％における機能画像である。機能画像Ｉｍ７３は、拍動Ｈ３０の心電位相６５％〜７５％における機能画像である。なお、機能画像再構成部５５２は、二次元の機能画像及び三次元の機能画像のいずれも生成することができる。

補正部５６４は、複数の時相についての変位に基づいて、複数の時相について収集された機能画像データを補正することで、任意の時相についての複数の補正画像データを生成する。具体的には、補正部５６４は、図１３に示すように、補正用データＣのうち心電位相２５％〜３５％に対応する部分及び補正用データＣのうち心電位相４５％〜５５％に対応する部分を使用して、機能画像Ｉｍ３１から機能画像Ｉｍ５１３を生成する。すなわち、補正部５６４は、機能画像Ｉｍ３１に含まれる機能画像領域の位置を補正することにより、機能画像Ｉｍ３１から機能画像Ｉｍ５１３を生成する。機能画像Ｉｍ５１３は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。補正部５６４は、図１３に示すように、同様の方法により、機能画像Ｉｍ３２から機能画像Ｉｍ５２３を生成し、機能画像Ｉｍ３３から機能画像Ｉｍ５３３を生成する。機能画像Ｉｍ５２３は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。機能画像Ｉｍ５３３は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。

補正部５６４は、図１３に示すように、補正用データＣのうち心電位相４５％〜５５％に対応する部分及び補正用データＣのうち心電位相６５％〜７５％に対応する部分を使用して、機能画像Ｉｍ７１から機能画像Ｉｍ５１７を生成する。具体的には、補正部５６４は、機能画像Ｉｍ７１に含まれる機能画像領域の位置を補正することにより、機能画像Ｉｍ７１から機能画像Ｉｍ５１７を生成する。機能画像Ｉｍ５１７は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。補正部５６４は、図１３に示すように、同様の方法により、機能画像Ｉｍ７２から機能画像Ｉｍ５２７を生成し、機能画像Ｉｍ７３から機能画像Ｉｍ５３７を生成する。機能画像Ｉｍ５２７は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。機能画像Ｉｍ５３７は、拍動Ｈ１０の心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像である。

なお、画像合成部５７１は、補正画像データを合成した合成機能画像データを生成してもよい。例えば、画像合成部５７１は、機能画像データ収集部５６２により収集され、補正部５６４により生成された複数の機能画像データについて、形態画像領域に対応する機能画像領域ごとに輝度を重み付け加算することにより、合成機能画像データとして加算機能画像データを生成してもよい。例えば、画像合成部５７１は、機能画像Ｉｍ５１、機能画像Ｉｍ５２、機能画像Ｉｍ５３、機能画像Ｉｍ５１３、機能画像Ｉｍ５２３、機能画像Ｉｍ５３３、機能画像Ｉｍ５１７、機能画像Ｉｍ５２７及び機能画像Ｉｍ５３７の少なくとも二つについて、機能画像領域ごとに輝度を加算することにより、合成機能画像データとして加算機能画像データを生成する。或いは、画像合成部５７１は、これらの機能画像を重み付け加算することにより、合成機能画像データとして加算機能画像データを生成する。この場合、画像合成部５７１が各機能画像に与える重みは、任意である。

また、補正部５６４は、図１３を参照しながら説明した例では、心電位相４５％〜５５％に対応する機能画像及び加算機能画像データを生成したが、これに限定されない。補正部５６４は、任意の心電位相の機能画像に基づいて、任意の心電位相に対応する機能画像及び加算機能画像データを生成することができる。

上述したように、補正部５６４は、複数の時相についての変位に基づいて、複数の時相について収集された機能画像データを補正することで、任意の時相についての複数の補正画像データを生成する。また、合成部５７は、複数の補正画像データを合成した合成機能画像データを生成する。すなわち、第３の実施形態に係る医用画像診断装置１は、ある時相の機能画像データに基づいて他の時相の機能画像データを生成し、他の時相の機能画像データを複数使用して合成機能画像データを生成する。このため、第３の実施形態に係る医用画像診断装置１は、機能画像用データを収集する時間を低減させることができる。

第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態では、形態画像撮影部３がＸ線ＣＴ装置であり、機能画像撮影部４がＰＥＴ装置である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、形態画像撮影部３は、磁気共鳴イメージング装置でもよい。また、機能画像撮影部４は、ＳＰＥＣＴ装置等、他の核医学イメージング装置でもよい。

形態画像再構成部５４３が生成する形態画像データは、必ずしも被検体Ｐから取得した信号に基づく同期再構成により生成される必要はない。すなわち、形態画像再構成部５４３は、単に、対象部位の異なる時相ごとの形態画像データを生成するだけでもよい。

形態画像データ収集部５６１は、形態画像を形態画像記憶部５４４から収集したが、これに限定されない。形態画像データ収集部５６１は、事前に撮影された形態画像を形態画像記憶部５４４以外の装置や記憶媒体から収集してもよい。また、形態画像データ収集部５６１は、形態画像用データを形態画像用データ記憶部５４２から収集したが、これに限定されない。形態画像データ収集部５６１は、事前に生成された形態画像を形態画像記憶部５４４以外の装置や記憶媒体から収集してもよい。

機能画像データ収集部５６２は、機能画像を機能画像記憶部５５３から収集したが、これに限定されない。機能画像データ収集部５６２は、事前に撮影された機能画像を機能画像記憶部５５３以外の装置や記憶媒体から収集してもよい。また、機能画像データ収集部５６２は、機能画像用データを機能画像用データ記憶部５５１から収集したが、これに限定されない。機能画像データ収集部５６２は、事前に生成された機能画像を機能画像記憶部５５３以外の装置や記憶媒体から収集してもよい。

変位算出部５６３は、信号取得部２４が取得する信号の周期性が失われている時相において収集された形態画像データを、形態画像データが有する形態画像領域の変位の算出に使用しないようにしてもよい。また、補正部５６４は、信号取得部２４が取得する信号の周期性が失われている時相において収集された機能画像データを、対象部位の動きを補正する対象から除外してもよい。信号取得部２４が取得する信号の周期性が失われる例として、図１４又は図１５が挙げられる。

図１４は、特異的に変化した心電信号の一例を示す図である。信号取得部２４は、Ｒ波の時間間隔の平均値を算出する。正常なＲ波の間隔は、この平均値を含む所定の範囲内の間隔である。Ｒ波の間隔が正常な心拍は、正常心拍という。図１４に示した拍動Ｈ１１０及び拍動Ｈ１２０は、正常心拍である。Ｒ波の間隔が異常な心拍は、異常心拍という。図１４に示した拍動Ａ１は、異常心拍である。拍動Ａ１のＲ波の間隔は、拍動Ｈ１１０及び拍動Ｈ１２０のＲ波の間隔よりも短い。

変位算出部５６３は、例えば、拍動Ａ１において収集された形態画像データを、形態画像データが有する形態画像領域の変位の算出に使用しない。また、変位算出部５６３は、例えば、Ｘ線の照射を継続することにより拍動Ｈ１２０において収集された形態画像データを、形態画像データが有する形態画像領域の変位の算出に使用する。

さらに、形態画像撮影部３が被検体Ｐの心臓の所定の心拍位相の形態画像データをセグメント再構成により生成する場合、拍動Ａ１において収集された形態画像用データは、形態画像データの生成に使用することができない。この場合、形態画像生成部５４は、拍動Ａ１において収集する予定の形態画像用データと同じビューの形態画像用データを、他の拍動で収集する。そして、変位算出部５６３は、当該他の拍動で収集された形態画像用データから生成された形態画像データを使用して、形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する。

また、補正部５６４は、例えば、拍動Ａ１において収集された機能画像データを、対象部位の動きを補正する対象から除外する。

図１５は、特異的に変化した心電信号の一例を示す図である。図１５に示した拍動Ｈ２１０及び拍動Ｈ２２０は、正常心拍である。図１５に示した拍動Ａ２は、異常心拍である。拍動Ａ２のＲ波の間隔は、拍動Ｈ２１０及び拍動Ｈ２２０のＲ波の間隔よりも長い。また、拍動Ａ２では、心室期外収縮（Premature Ventricular Contraction：ＰＶＣ）が発生している。

変位算出部５６３及び補正部５６４は、拍動Ａ２に対しても、上述した拍動Ａ１に対する処理と同様の処理を行うことができる。

機能画像撮影部４がＴＯＦ−ＰＥＴ装置である場合、補正部５６４は、補正用データＣに基づいて機能画像が有する機能画像領域の位置を補正する代わりに、補正用データＣに基づいてγ線が発生した位置を補正してもよい。すなわち、補正部５６４は、補正用データＣに基づいて、γ線が発生した位置を補正してもよい。

補正部５６４は、二次元の形態画像データ及び三次元の形態画像データのいずれにも上述した補正を施すことができる。ただし、被検体Ｐの体内にある対象部位は、通常、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれの方向にも運動しているため、二次元の形態画像データに補正を施す場合でも、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の補正が必要である。

また、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態では、変位算出部５６３が形態画像に含まれる全ての形態画像領域について変位を算出したが、これに限定されない。変位算出部５６３は、形態画像上で設定された関心領域内の形態画像領域ごとに変位を算出してもよい。関心領域は、例えば、表示部５２に表示された形態画像を参照したユーザが、入力部５１を使用して入力した指示に基づいて設定される。また、形態画像データが三次元である場合、関心領域は、二次元の領域又は三次元の領域となる。

なお、第１の実施形態に係る補正部５６４及び第２の実施形態に係る補正部５６４は、上述のステップＳ５において補正を施す際、同一の被検体Ｐについて過去に使用した補正用データを使用してもよい。或いは、第１の実施形態に係る補正部５６４及び第２の実施形態に係る補正部５６４は、上述のステップＳ５において補正を施す際、参考となる他の被検体について過去に使用した補正用データ、予めシミュレーション等によって用意されている補正用データ等を使用してもよい。

上述した画像処理方法は、医用画像診断装置とは独立に設置された画像処理装置により行われる場合であってもよい。例えば、図２に示したコンソール装置５と同様の機能を有する画像処理装置が、医用画像診断装置又はＰＡＣＳのデータベースや、電子カルテシステムのデータベースから取得した形態画像用データ及び機能画像用データを用いて、上述した画像処理方法を行う場合であってもよい。或いは、図２に示したコンソール装置５と同様の機能を有する画像処理装置が、医用画像診断装置又はＰＡＣＳのデータベースや、電子カルテシステムのデータベースから取得した形態画像及び機能画像を用いて、上述した画像処理方法を行う場合であってもよい。

上述した各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示した通りに構成されていることを要しない。すなわち、各構成要素の分散又は統合の具体的な形態は図示したものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。さらに、各構成要素の各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにおいて実行されるプログラムによって実現される。或いは、各構成要素の各処理機能は、その全部または任意の一部が、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現される。

また、上述した実施形態で説明した画像処理方法は、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、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り実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネットなど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記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることにより実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、対象部位の動きの影響が低減された機能画像データを生成することができる。

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。

５６１ 形態画像データ収集部
５６３ 変位算出部
５６２ 機能画像データ収集部
５６４ 補正部

Claims (18)

1. 対象部位の形態画像データを複数の時相について収集する形態画像データ収集部と、
   複数の前記形態画像データに基づいて、前記形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する変位算出部と、
   前記対象部位の機能画像データを収集する機能画像データ収集部と、
   前記変位算出部が算出した前記変位に基づいて、前記機能画像データにおける前記対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する補正部と、
   を備える、医用画像診断装置。
2. 前記補正部は、前記変位算出部が算出した前記変位のうち、前記機能画像データに対応する時相における前記変位に基づいて、前記機能画像データにおいて前記形態画像領域に相当する機能画像領域の位置を補正する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
3. 複数の前記補正画像データを合成した合成機能画像データを生成する合成部を更に備える、請求項２に記載の医用画像診断装置。
4. 前記合成部は、前記機能画像データ収集部により収集され、前記補正部により生成された複数の前記機能画像データについて、前記機能画像領域ごとに輝度を重み付け加算することにより、前記合成機能画像データとして加算機能画像データを生成する、請求項３に記載の医用画像診断装置。
5. 前記変位算出部は、複数の時相についての前記形態画像データに基づいて、複数の時相についての前記対象部位の変位を算出し、
   前記補正部は、複数の時相についての前記変位に基づいて補正を行うことで、任意の時相における補正画像データを生成する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
6. 前記補正部は、複数の時相についての前記変位に基づいて、複数の時相について収集された前記機能画像データを補正することで、前記任意の時相についての複数の前記補正画像データを生成し、
   複数の前記補正画像データを合成した合成機能画像データを生成する合成部を更に備える、請求項５に記載の医用画像診断装置。
7. 前記合成部は、前記機能画像データ収集部により収集され、前記補正部により生成された複数の前記機能画像データについて、前記形態画像領域に対応する機能画像領域ごとに輝度を重み付け加算することにより、前記合成機能画像データとして加算機能画像データを生成する、請求項６に記載の医用画像診断装置。
8. 前記形態画像領域は、前記形態画像データの画素であり、前記機能画像領域は、前記機能画像データの画素である、請求項２から請求項４及び請求項７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
9. 前記形態画像領域は、前記形態画像データの画素を複数合わせた領域であり、前記機能画像領域は、前記機能画像データの画素を複数合わせた領域である、請求項２から請求項４及び請求項７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
10. 前記変位算出部は、前記形態画像領域の変位を算出する際、前記形態画像データに位置合わせ法を適用する、請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
11. 前記変位算出部は、前記形態画像領域の変位を算出する際、前記形態画像データにポイントマッチング法を適用する、請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
12. 被検体から信号を取得する信号取得部を更に備え、
    前記形態画像データ収集部は、前記信号に基づく同期再構成により生成された前記形態画像データを収集し、前記機能画像データ収集部は、前記信号に基づく同期再構成により生成された前記機能画像データを収集する、請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
13. 前記信号は、前記被検体の心電信号である、請求項１２に記載の医用画像診断装置。
14. 前記信号は、前記被検体の呼吸信号である、請求項１２に記載の医用画像診断装置。
15. 前記補正部は、前記信号の周期性が失われている時相において収集された機能画像データを、前記対象部位の動きを補正する対象から除外する、請求項１２から請求項１４のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
16. 前記変位算出部は、前記形態画像データ上で設定された関心領域内の前記形態画像領域ごとに前記変位を算出する、請求項１から請求項１５のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
17. 対象部位の形態画像データを複数の時相について収集する形態画像データ収集部と、
    複数の前記形態画像データに基づいて、前記形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出する変位算出部と、
    前記対象部位の機能画像データを収集する機能画像データ収集部と、
    前記変位算出部が算出した前記変位に基づいて、前記機能画像データにおける前記対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する補正部と、
    を備える、画像処理装置。
18. 形態画像データ収集部が、対象部位の形態画像データを複数の時相について収集し、
    変位算出部が、複数の前記形態画像データに基づいて、前記形態画像データが有する形態画像領域の変位を算出し、
    機能画像データ収集部が、前記対象部位の機能画像データを収集し、
    補正部が、前記変位算出部が算出した前記変位に基づいて、前記機能画像データにおける前記対象部位の動きが補正された補正画像データを生成する、
    ことを含む、画像処理方法。