JP2018105734A - 核医学診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】核医学診断装置において、減弱マップの元となる形態画像又は減弱マップ自体の有効視野外の吸収体の影響が考慮された機能画像を提供すること。【解決手段】本実施形態に係る核医学診断装置は、ガンマ線を検出する検出器と、検出されたガンマ線に基づく投影データを再構成して機能画像を生成する第１再構成手段と、前記機能画像に含まれる部位と同一部位に係る形態画像又は第１の減弱マップの有効視野外のデータを考慮した第２の減弱マップを生成する減弱マップ生成手段と、前記投影データ及び前記第２の減弱マップを用いて減弱補正付き再構成を行う第２再構成手段と、を有する。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、核医学診断装置に関する。

核医学診断装置は、放射性同位元素（ＲＩ：Radio Isotope）を含む薬品（血流マーカ、トレーサ）が生体内の特定組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用して、生体内に分布したＲＩから放射されるガンマ線を、生体外に配設されたガンマ線の検出器で検出する。核医学診断装置では、検出されたガンマ線の線量分布を画像化した核医学画像を生成することで、体内臓器等の機能画像を提供することが可能である。

ガンマ線は、生体内の組織等によって減弱される。このため、ガンマ線の検出結果には、この生体内での減弱の影響が含まれている。生体内での減弱の影響を補正する方法に、使用する核種のガンマ線エネルギーの減弱係数の分布を示す減弱係数マップ（以下、「減弱マップ」という。）を生成し、この減弱マップを用いてガンマ線の検出結果を補正する方法がある。減弱マップを用いることにより、ガンマ線の生体内での減弱の影響を補正することができる。このため、減弱の補正を行わない場合に比べ、核医学画像をより高精度に生成することができる。

特表２０１１−５２１２２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、減弱マップの元となる形態画像又は減弱マップ自体の有効視野外の吸収体の影響が考慮された機能画像を提供できる核医学診断装置を提供することである。

本実施形態に係る核医学診断装置は、ガンマ線を検出する検出器と、検出されたガンマ線に基づく投影データを再構成して機能画像を生成する第１再構成手段と、前記機能画像に含まれる部位と同一部位に係る形態画像又は第１の減弱マップの有効視野外のデータを考慮した第２の減弱マップを生成する減弱マップ生成手段と、前記投影データ及び前記第２の減弱マップを用いて減弱補正付き再構成を行う第２再構成手段と、を有する。

本実施形態に係る核医学診断装置の構成例を示す概略図。 本実施形態に係る核医学診断装置の機能例を示すブロック図。 本実施形態に係る核医学診断装置の動作例をフローチャートとして示す図。 従来の減弱マップの一例を示す図。 本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの一例を示す図。 図３に示すステップＳＴ５の動作の第１例であるＣｈａｎｇ逐次近似法による再構成方法をフローチャートとして示す図。 本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップを用いた減弱補正を説明するための図。 図３に示すステップＳＴ５の動作の第２例であるＯＳ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法をフローチャートとして示す図。 本実施形態に係る反復ｎ＋１回目の画素値の逐次近似を説明するための図。 本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの第１変形例を示す図。 本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの第２変形例を示す図。

本実施形態に係る核医学診断装置について、添付図面を参照して説明する。

本実施形態に係る核医学診断装置は、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）やＰＥＴ（Positron Emission Tomography）等のガンマ線検出器を備えた単体装置に適用することが可能である。また、本実施形態に係る核医学診断装置は、ガンマ線検出器を備えた装置が形態画像を生成するＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置等の装置に組み合わせられたＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置やＰＥＴ−ＣＴ装置等の複合装置にも適用することが可能である。以下、本発明に係る核医学診断装置として２検出器型のガンマ線検出器回転型のＳＰＥＣＴ装置を用いる場合の一例について示す。なお、ガンマ線検出器回転型ＳＰＥＣＴ装置としては、検出器が１つのものであっても良い。

図１は、本実施形態に係る核医学診断装置の構成例を示す概略図である。

図１は、本実施形態に係る核医学診断装置１を示す。核医学診断装置１は、スキャナ装置２及びコンソール装置３を有する。コンソール装置３は、画像処理装置とも呼ばれる。なお、コンソール装置３は、スキャナ装置２とデータ送受信可能に接続されていればよく、同一の部屋や建屋に設けられずとも良い。

スキャナ装置２は、スキャンコントローラ２１、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂ、架台装置２３、回転動力回路２４、天板２５、及びスライド動力回路２６を備える。

スキャンコントローラ２１は、図示しない処理回路及び記憶回路等を備える。スキャンコントローラ２１は、コンソール装置３による指示の下、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂ、回転動力回路２４、及びスライド動力回路２６を制御することにより、被検体Ｐのスキャンを実行する。スキャンコントローラ２１の処理回路は、コンソール装置３による指示の下、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂ等を動かすための条件付けを行う制御回路である。

スキャンコントローラ２１は、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂのそれぞれの出力を、例えばリストモードで収集する。リストモードでは、ガンマ線の検出位置情報、強度情報、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂと被検体Ｐとの相対位置を示す情報（ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂの位置や角度等）、及びガンマ線の検出時刻がガンマ線の入射イベントごとに収集される。

ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂはそれぞれ、被検体Ｐに投与されたテクネシウム等のＲＩ（放射性同位元素）から放射されるガンマ線を検出する検出器である。ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂとしては、間接変換型のシンチレータ型検出器を用いても良いし、直接変換型の半導体型検出器が用いられても良い。

ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂとしてシンチレータ型検出器が用いられる場合は、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂは、ガンマ線の入射角度を規定するためのコリメータと、コリメータによりコリメートされたガンマ線が入射すると瞬間的な閃光を発するシンチレータと、ライトガイドと、シンチレータから射出された光を検出するために２次元に配列された複数の光電子増倍管と、シンチレータ用電子回路等とを有する。シンチレータは、例えばタリウム活性化ヨウ化ナトリウムＮａＩ（Ｔｌ）により構成される。

シンチレータ用電子回路は、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、複数の光電子増倍管の出力にもとづいて複数の光電子増倍管により構成される検出面内におけるガンマ線の入射位置情報（位置情報）、入射強度情報及び入射時刻情報を生成してスキャンコントローラ２１に出力する。この位置情報は、検出面内の２次元座標の情報であっても良いし、予め検出面を複数の分割領域（１次セル）に仮想的に分割しておき（例えば１０２４×１０２４個に分割しておき）、どの１次セルに入射があったかを示す情報であっても良い。

一方、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂとして半導体型検出器が用いられる場合は、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂは、コリメータ、コリメートされたガンマ線を検出するための２次元に配列された複数のガンマ線検出用半導体素子（以下、半導体素子という）及び半導体用電子回路等を有する。半導体素子は、例えばＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）により構成される。

半導体用電子回路は、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、半導体素子の出力に基づいて入射位置情報、入射強度情報及び入射時刻情報を生成しスキャンコントローラ２１に出力する。この位置情報は、複数の半導体素子（例えば１０２４×１０２４個）のうちのどの半導体素子に入射したかを示す情報である。

即ち、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂは、イベントごとに入射位置情報、入射強度情報及び入射時刻情報を出力する。また、位置情報は、１次セルのどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報及び検出面内の２次元座標の情報の少なくとも一方である。以下の説明では、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂが位置情報として検出面内のどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報を出力する場合の例について示す。

ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂは、スキャンコントローラ２１により撮像タイミングを制御される。

架台装置２３は、ガントリとも呼ばれ、土台部（図示しない）と、土台部に固定された固定架台（図示しない）と、回転架台２３ａとを備える。固定架台及び回転架台２３ａは、架台カバー（図示しない）により囲われており、回転架台２３ａには開口部が設けられる。また、回転架台２３ａは、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂを保持する。回転架台２３ａが回転動力回路２４を介してスキャンコントローラ２１に制御されて所定の回転軸ｒ周り（ｚ軸周り）に回転することにより、ガンマ線検出器２２ａ，２２ｂは、回転軸ｒの周りを回転する。

回転動力回路２４は、スキャンコントローラ２１による制御により、回転架台２３ａの各動力部（モータ等）に電気を供給して回転架台２３ａを回転させるための動力回路である。回転動力回路２４は、スキャンコントローラ２１による制御により、回転架台２３ａを所定の回転軸ｒ（ｚ軸）の周りに回転させる。

天板２５は、ｚ軸方向に長手方向を有し、ｘ軸方向に短手方向を有し、被検体Ｐを載置可能の形状を備える。

スライド動力回路２６は、スキャンコントローラ２１による制御により、天板２５の各動力部（タイミングベルト等）に電気を供給して天板２５をスライド（昇降動等）させるための動力回路である。スライド動力回路２６は、スキャンコントローラ２１による制御により、天板２５をｙ軸方向に昇降動させることもできるし、回転架台２３ａの中央部分に形成された開口部の撮影領域へ天板２５をｚ軸方向に沿って移送することもできる。

核医学診断装置１のコンソール装置３は、コンピュータをベースとして構成されており、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。コンソール装置３は、処理回路３１、記憶回路３２、入力回路３３、及びディスプレイ３４等の基本的なハードウェアから構成される。処理回路３１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、コンソール装置３を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、コンソール装置３は、記憶媒体ドライブを具備する場合もある。

処理回路３１は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、及び、プログラマブル論理デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等の回路が挙げられる。処理回路３１は、記憶回路３２に記憶された、又は、処理回路３１内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで後述する機能を実現する。

また、処理回路３１は、単一の回路によって構成されても良いし、複数の独立した回路要素を組み合わせによって構成されても良い。後者の場合、プログラムを記憶する記憶回路３２は回路要素ごとに個別に設けられても良いし、単一の記憶回路３２が複数の回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであっても良い。

記憶回路３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。記憶回路３２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されても良い。記憶回路３２は、処理回路３１において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータや、画像データを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ３４への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路３３によって行うことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を含めることもできる。

入力回路３３は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイス等の入力デバイスからの信号を入力する回路である。ここでは、入力デバイス自体も入力回路３３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路３３はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路３１に出力する。なお、コンソール装置３は、入力デバイスがディスプレイ３４と一体に構成されたタッチパネルを備えても良い。

ディスプレイ３４は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ３４は、処理回路３１の制御に従って画像データを表示する。

なお、コンソール装置３は、通信制御回路を備える場合もある。通信制御回路は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成されるＩＦ（Interface）である。核医学診断装置１がネットワーク上に設けられる場合、通信制御回路は、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を行う。例えば、通信制御回路は、核医学診断装置１によって生成された画像データを画像管理装置や読影端末（図示しない）等の外部装置に送信したりして、外部装置と通信動作を行う。

図２は、本実施形態に係る核医学診断装置１の機能例を示すブロック図である。

処理回路３１がプログラムを実行することで、核医学診断装置１は、スキャン制御機能５１、前処理機能５２、第１再構成機能５３、減弱マップ生成機能５４、第２再構成機能５５として機能する。なお、機能５１〜５５の全部又は一部は、コンソール装置３にハードウェアとして備えられるものであっても良い。また、機能５１〜５５の全部又は一部は、コンソール装置３のみならず、スキャンコントローラ２１に備えられるものであっても良い。

スキャン制御機能５１は、操作者から入力回路３３を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画に基づいてスキャンコントローラ２１を制御してスキャンを実行させる機能である。また、スキャン制御機能５１は、スキャンによりガンマ線検出部２２ａ，２２ｂによって検出された、ガンマ線の情報を含む投影データを、スキャンコントローラ２１から収集する機能である。ガンマ線検出部２２ａ，２２ｂがそれらの前段にパラレルビームコリメータを有する場合、スキャン制御機能５１は、パラレルビーム投影データを投影データとして収集する。又は、ガンマ線検出部２２ａ，２２ｂがそれらの前段にファンビームコリメータを有する場合、スキャン制御機能５１は、ファンビーム投影データを投影データとして収集し、パラレルビーム投影データに変換する。

前処理機能５２は、入力回路３３を介して操作者により設定された、又は予め記憶回路３２に記憶された前処理条件情報を取得し、前処理条件情報に従って、スキャン制御機能５１によって収集された投影データに対して均一性補正、回転中心補正、及び前処理フィルタ処理等の前処理を実行する機能である。なお、前処理機能５２は必須の機能ではないが、画質向上のため、推奨する処理である。

前処理条件情報には、前処理の対象となるパラレルデータの情報、処理範囲の設定情報、前処理フィルタの情報等が含まれる。なお、本実施形態においては、前処理機能５２は、前処理フィルタを少しぼかし気味にするか、ノイズを取るようにすると良い。

第１再構成機能５３は、前処理機能５２によって前処理後の投影データ（又は、スキャン制御機能５１によって収集された投影データ）を再構成して減弱補正前の機能画像を生成する機能である。機能画像としては、ＳＰＥＣＴ画像の他、ＰＥＴ画像の場合もある。

減弱マップ生成機能５４は、第１再構成機能５３によって生成された減弱補正前の機能画像に含まれる部位と同一部位に係る形態画像又は減弱マップ（以下、「元の減弱マップ」と呼ぶ。）の有効視野外のデータを考慮した新たな減弱マップを生成する機能である。ここで、形態画像及び元の減弱マップは、核医学診断装置１によるＳＰＥＣＴ画像の生成前に、形態画像及び元の減弱マップを生成する外部の生成部（図示しない）によって生成され、核医学診断装置１に送信され、核医学診断装置１の記憶回路３２に予め登録されている。また、本実施形態における「元の減弱マップ」は、特許請求の範囲における「第１の減弱マップ」の一例であり、本実施形態における「新たな減弱マップ」は、特許請求の範囲における「第２の減弱マップ」の一例である。

具体的には、減弱マップ生成機能５４は、形態画像又は元の減弱マップの有効視野を、第１再構成機能５３によって生成された減弱補正前の機能画像の有効視野より大きくなるように拡張することで、新たな減弱マップとして視野拡張後の減弱マップを生成する機能である。

第１に、減弱マップ生成機能５４は、形態画像を減弱補正前の機能画像に位置合わせし、位置合わせ後の形態画像のマトリクスサイズを減弱補正前の機能画像のマトリクスサイズより大きくなるように拡張又は機能画像の情報を保持しておくことで、機能画像の視野の減弱マップより視野拡張された減弱マップを生成する機能である。形態画像としては、Ｘ線ＣＴ装置によって予め生成されたＣＴ画像等が挙げられる。例えば機能画像が128マトリクスの場合、位置合わせ後の形態画像は160マトリクスとして機能画像の有効視野外の情報も保持するものとする（図５に図示）。

第２に、減弱マップ生成機能５４は、元の形態画像の情報にない機能画像の有効視野外の情報を、機能画像と同じサイズの減弱マップに付加することにより、サイズが拡張された減弱マップを生成する機能である（図１０及び図１１に図示）。

第２再構成機能５５は、前処理機能５２による前処理後の投影データと、減弱マップ生成機能５４によって生成された視野拡張後の減弱マップとを用いて、減弱補正付き再構成を行う機能である。第２再構成機能５５による減弱補正付き再構成方法として、Ｃｈａｎｇ法に減弱補正を組み込んだ、いわゆるＣｈａｎｇ法逐次近似法（Iterative Chang）が採用される。

図３は、本実施形態に係る核医学診断装置１の動作例をフローチャートとして示す図である。図３は、再構成処理の概要を示したものである。

スキャン制御機能５１は、操作者から入力回路３３を介してスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画に基づいてスキャンコントローラ２１を制御してスキャンを実行させ、ガンマ線の情報を含む投影データを収集する（ステップＳＴ１）。前処理機能５２は、前処理条件情報に従って、投影データに対して均一性補正、回転中心補正、及び前処理フィルタ処理等の前処理を実行する（ステップＳＴ２）。

第１再構成機能５３は、ステップＳＴ２による前処理後の投影データ（又は、ステップＳＴ１によって収集された前処理なしの投影データ）を再構成して減弱補正前の機能画像としてのＳＰＥＣＴ画像を生成する（ステップＳＴ３）。

減弱マップ生成機能５４は、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像に含まれる部位と同一部位に係る形態画像（例えば、ＣＴ画像）又は元の減弱マップを記憶回路３２から取得し、形態画像又は元の減弱マップの有効視野を、ステップＳＴ３によって生成された減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像の有効視野より大きくなるように拡張することで、視野拡張後の減弱マップを生成する（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ４において、減弱マップ生成機能５４は、ＣＴ画像を減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像に位置合わせし、位置合わせ後のＣＴ画像のマトリクスサイズを減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像のマトリクスサイズより大きくなるように視野拡張する。そして、減弱マップ生成機能５４は、視野拡張後のＣＴ画像のＣＴ値を変換することで、視野拡張後の減弱マップを生成する。

図４は、従来の減弱マップの一例を示す図である。

図４の左側は、有効視野が１２８マトリクスであって、頭部に係る減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像を示す。図４の右上段は、位置合わせ後であって、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像とマトリクスサイズが異なるＦＯＶのＣＴ画像を示す。ＣＴ画像の有効視野Ｒは、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像と同一のマトリクスサイズを示す。有効視野ＲのＣＴ画像に基づいて減弱マップが生成されると、図４の右下段に示すように、ヘッドレストの像Ｔの一部が欠落した減弱マップが生成されてしまう。

図５は、本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの一例を示す図である。

図５の左側は、有効視野が１２８マトリクスであって、頭部に係る減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像を示す。図５の右上段は、位置合わせ後であって、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像とマトリクスサイズが異なるＦＯＶのＣＴ画像を示す。ＣＴ画像の有効視野が、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像のマトリクスサイズより大きなマトリクスサイズとして設定される場合について示している。図５では、例えば、ＣＴ画像の有効視野が160マトリクスのＦＯＶ場合を示す。ＣＴ画像の有効視野が減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像の有効視野より大きくなるように拡張されることで、視野拡張後のＣＴ画像が生成される。視野拡張後のＣＴ画像は、ヘッドレストの像の全領域を含む。

そして、視野拡張後のＣＴ画像のＣＴ値が変換されることで、図５の右下段に示すように、視野拡張後の減弱マップＭ１が生成される。

図３の説明に戻って、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ２による前処理後の投影データと、ステップＳＴ４によって生成された視野拡張後の減弱マップとを用いて、減弱補正付き再構成を行うことで、減弱補正後のＳＰＥＣＴ画像を生成する（ステップＳＴ５）。

第２再構成機能５５は、減弱補正後のＳＰＥＣＴ画像をディスプレイ３４に表示する（ステップＳＴ６）。

ここで、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５において、減弱マップから算出した補正係数行列を、再構成画像の画素ごとに乗算することで減弱補正を行う。しかし、乗算されただけでは精度が良くない。そこで、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５において、Ｃｈａｎｇ逐次近似法を採用し、反復ループを用いた逐次近似法による補正を行う。

図６は、図３に示すステップＳＴ５の動作の第１例であるＣｈａｎｇ逐次近似法による再構成方法をフローチャートとして示す図である。図６において、「ｎ」は、反復数（ｎ＝１，２，…）を示す。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ２によって前処理後の投影データＰｍを再構成して劣化画像ｆｍを生成する（ステップＳＴ５１）。ステップＳＴ５１において、第２再構成機能５５は、単純ＢＰ（Back Projection）法やＦＢＰ（Filtered Back Projection）法により、前処理後の投影データを再構成する。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ４によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された補正係数行列Ｃを、ステップＳＴ５１によって生成された劣化画像ｆｍの画素ごとに乗算することで減弱補正し（ステップＳＴ５２）、補正画像ｆ［０］（ｆ［０］＝ｆｍ×Ｃ）を生成する（ステップＳＴ５３）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５３によって生成された補正画像ｆ［０］に対して反復１回目の順投影を行い、反復１回目の推定投影データＰｃ［１］を生成する（ステップＳＴ５４）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ２によって前処理後の投影データＰｍと、ステップＳＴ５４によって生成された反復１回目の推定投影データＰｃ［１］との差分をとり反復１回目の差分投影データ（Ｐｍ−Ｐｃ［１］）を生成する（ステップＳＴ５５）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５５によって生成された反復１回目の差分投影データ（Ｐｍ−Ｐｃ［１］）を再構成して反復１回目の差分画像ｆｅ［１］を生成する（ステップＳＴ５６）。ステップＳＴ５６において、第２再構成機能５５は、単純ＢＰ法やＦＢＰ法により、反復１回目の差分投影データ（Ｐｍ−Ｐｃ［１］）を再構成する。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ４によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された補正係数行列Ｃを、ステップＳＴ５６によって生成された反復１回目の差分画像ｆｅ［１］の画素ごとに乗算することで減弱補正し（ステップＳＴ５７）、それを、ステップＳＴ５３によって生成された補正画像ｆ［０］に加算することで、反復１回目の補正画像ｆ［１］を生成する（ステップＳＴ５８）。

図７は、本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップを用いた減弱補正を説明するための図である。

図７は、再構成された、有効視野Ｒの差分画像ｆｅ［ｎ］を示す。有効視野Ｒの差分画像ｆｅ［ｎ］には、ヘッドレストを示す情報Ｕ１（又は図５に示すヘッドレストの像Ｔに応じた補正値）の全体を含む有効視野をもつ、視野拡張後の減弱マップが適用される。

図６の説明に戻って、第２再構成機能５５は、反復処理を終了するか否かを判断する（ステップＳＴ５９）。例えば、ステップＳＴ５５における差分が閾値以下となった場合に反復処理が終了されると判断される。又は、予め設定された回数となった場合に反復処理が終了されると判断される。

ステップＳＴ５９の判断にてＮＯ、即ち、反復処理を繰り返すと判断される場合、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５８によって以前に生成された反復１回目の補正画像ｆ［１］に対して反復２回目の順投影を行い、反復２回目の推定投影データＰｃ［２］を生成する（ステップＳＴ５４）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ２によって前処理後の投影データＰｍと、ステップＳＴ５４によって生成された反復２回目の推定投影データＰｃ［２］との差分をとり反復２回目の差分投影データ（Ｐｍ−Ｐｃ［２］）を生成する（ステップＳＴ５５）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５５によって生成された反復２回目の差分投影データ（Ｐｍ−Ｐｃ［２］）を再構成して反復２回目の差分画像ｆｅ［２］を生成する（ステップＳＴ５６）。

第２再構成機能５５は、ステップＳＴ４によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された補正係数行列Ｃを、ステップＳＴ５６によって生成された反復２回目の差分画像ｆｅ［２］の画素ごとに乗算することで減弱補正し（ステップＳＴ５７）、それを、ステップＳＴ５８によって以前に生成された補正画像ｆ［１］に加算することで、反復２回目の補正画像ｆ［２］を生成する（ステップＳＴ５８）。

一方、ステップＳＴ５９の判断にてＹＥＳ、即ち、反復処理を終了すると判断される場合、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ５８によって最後に生成された反復ｎ回目の補正画像を減弱補正後のＳＰＥＣＴ画像とする（図３のステップＳＴ６）。

ここで、反復ｎ回目の補正画像ｆ［ｎ］は、反復ｎ−１回目の補正画像ｆ［ｎ−１］、反復ｎ回目の差分画像ｆｅ［ｎ］、及び補正係数行列Ｃを用いて、ｆ［ｎ］＝ｆ［ｎ−１］＋ｆｅ［ｎ］×Ｃと表される。

なお、図３のステップＳＴ５における再構成方法は、上述したＣｈａｎｇ逐次近似法による再構成方法に限定されるものではない。ステップＳＴ５における再構成方法として、例えば、ＭＬ−ＥＭ（Maximum Likelihood-Expectation Maximization）法又はＯＳ−ＥＭ（Ordered Subset Expectation Maximization）法に減弱補正を組み込んだ再構成方法が採用されてもよい。ＭＬ−ＥＭ法は、測定データはポアソン分布に従い、初期値を逐次変化させて投影データを計算し、実測した投影データに近づける方法（尤度推定法）であり、その一致する確率を最大にする方法（期待値最大化法）、即ち、尤度推定法−期待値最大化法である。ＯＳ−ＥＭ法は、ＭＬ−ＥＭ法の発展系であり、投影データを幾つかのサブセット（グループ）に分類し、その中で投影データを修正する方法である。ステップＳＴ５における再構成方法として、（１）Ｃｈａｎｇ逐次近似法、（２）ＭＬ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法、（３）ＯＳ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法、のいずれを採用するかは操作者の選択による。

続いて、図３のステップＳＴ５における再構成方法として、ＯＳ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法が採用される場合について説明する。

図８は、図３に示すステップＳＴ５の動作の第２例であるＯＳ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法をフローチャートとして示す図である。図８において、「ｎ」は、反復数（ｎ＝１，２，…）を示す。なお、図８に示すＯＳ−ＥＭ法がＭＬ−ＥＭ法に代替されてもよいことは言うまでもない。

第２再構成機能５５は、反復ｎ回目の画素値λ_ｊ［ｎ］としての初期の画素値λ_ｊ［０］からなる初期画像を設定する（ステップＳＴ６１）。ｊは、断面上の画素位置に対応するインデックスであり、例えば画素数が６２５の場合には、ｊ＝１〜６２５の値をとる。初期の画像値λ_ｊ［０］としては、例えば断面上の全ての画素位置ｊに同じ値が設定されれば良い。

第２再構成機能５５は、反復ｎ回目の推定投影データＺ_ｉ［ｎ］を生成する（ステップＳＴ６２）。そして、第２再構成機能５５は、反復ｎ回目の推定投影データＺ_ｉ［ｎ］と、反復ｎ回目の画素値λ_ｊ［ｎ］と、ステップＳＴ２（図３に図示）による前処理後の投影データＰ_ｉと、ステップＳＴ４（図３に図示）によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された重みＣ_ｉｊと、を用いて、反復ｎ＋１回目の画素値λ_ｊ［ｎ＋１］を算出する（ステップＳＴ６３）。画素値λ_ｊ［ｎ＋１］の算出方法を、図９を用いて説明する。

図９は、本実施形態に係る反復ｎ＋１回目の画素値λ_ｊ［ｎ＋１］の逐次近似を説明するための図である。

第２再構成機能５５は、図９に示すように、反復ｎ回目の画素値λ_ｊ［ｎ］に対して、ステップＳＴ４（図３に図示）によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された重みＣ_ｉｊを乗じる。そして、第２再構成機能５５は、反復ｎ回目の推定投影データＺ_ｉ［ｎ］が投影データＰ_ｉに一致するように、反復ｎ＋１回目の画素値λ_ｊ［ｎ＋１］を算出する。ここで、ｉは投影角度（撮影角度）に対応するインデックスであり、１〜ｍ（投影数）の値をとる。このように、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ４（図３に図示）によって生成された視野拡張後の減弱マップから算出された重みＣ_ｉｊを利用した逐次近似を行う。

図８の説明に戻って、第２再構成機能５５は、所定数の投影角度の処理を行ったか否か、即ち、１つのサブセットの処理を行ったか否かを判断する（ステップＳＴ６４）。ステップＳＴ６４の判断でＮＯ、すなわち、所定数の投影角度の処理が行われていないと判断される場合、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ６２に戻って次の投影角度の処理を行う。

ステップＳＴ６４の判断でＹＥＳ、即ち、所定数の投影角度の処理が行われたと判断される場合、第２再構成機能５５は、所定数のサブセットの処理を行ったか否かを判断する（ステップＳＴ６５）。ステップＳＴ６５の判断でＮＯ、即ち、所定数のサブセットの処理が行われていないと判断される場合、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ６２に戻って次のサブセットの処理を行う。

ステップＳＴ６５の判断でＹＥＳ、即ち、所定数のサブセットの処理が行われたと判断される場合、第２再構成機能５５は、所定の反復数による処理を行ったか否かを判断する（ステップＳＴ６６）。ステップＳＴ６６の判断でＮＯ、即ち、所定の反復数による処理が行われていないと判断される場合、第２再構成機能５５は、ステップＳＴ６２に戻って次の繰り返しを行う。

ステップＳＴ６６の判断でＹＥＳ、即ち、所定の反復数による処理が行われたと判断される場合、第２再構成機能５５は、最終の画素値λ_ｊ［ｎ］を用いて、減弱補正後のＳＰＥＣＴ画像を生成し（ステップＳＴ６７）、図３に示すステップＳＴ６に進む。

図６〜図９を用いて説明したように、第２再構成機能５５は、図３に示すステップＳＴ５において、視野拡張後の減弱マップを用いて、（１）Ｃｈａｎｇ逐次近似法、（２）ＭＬ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法、（３）ＯＳ−ＥＭ法に減弱補正を組み込んだ再構成方法、のいずれかを採用した減弱補正付き再構成を行うことができる。

以上のように、核医学診断装置１０によれば、視野拡張後の減弱マップを生成しそれを利用することで、減弱マップの元となる形態画像又は減弱マップ自体の有効視野外の吸収体の影響が考慮された機能画像を提供できる。

（変形例）
図３に示すステップＳＴ４の変形例を以下に示す。ステップＳＴ４において、減弱マップ生成機能５４は、元の減弱マップの有効視野を減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像の有効視野より拡張する際、元の減弱マップに吸収体を示す情報を付与することで、視野拡張後の減弱マップを生成する。吸収体を示す情報としては、ＣＴ撮影時のヘッドレストを示す情報Ｕ１（図１０及び図１１に図示）や、ＣＴ撮影時のガントリのヘッドドームを示す情報Ｕ２（図１１に図示）や、ＣＴ撮影時の天板を示す情報（図示しない）等がある。視野拡張後の減弱マップに付与する吸収体を示す情報は、ヘッドレストを示す情報Ｕ１、ガントリのヘッドドームを示す情報Ｕ２、及び天板を示す情報のうち少なくとも１個で良い。

図１０は、本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの第１変形例を示す図である。

図１０の左側は、有効視野が１２８マトリクスであって、頭部に係る減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像を示す。図１０の右上段は、位置合わせ後であって、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像とマトリクスサイズが異なるＦＯＶのＣＴ画像を示す。ＣＴ画像の有効視野Ｒは、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像と同一のマトリクスサイズを示す。減弱マップ生成機能５４（図２に図示）は、有効視野ＲのＣＴ画像のＣＴ値を変換することで、図１０の右中段に示すように、元の減弱マップを生成する。減弱マップ生成機能５４は、元の減弱マップの有効視野（ＣＴ画像の有効視野Ｒに相当）が減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像のマトリクスサイズより大きくなるように拡張する際、元の減弱マップに吸収体としてのヘッドレストを示す情報Ｕ１を付与することで、図１０の右下段に示すように、視野拡張後の減弱マップＭ２を生成する。ヘッドレストを示す情報Ｕ１とは、予め設定され、記憶回路３２に予め記憶された任意のＣＴ値に応じた補正値である。

図１１は、本実施形態に係る視野拡張後の減弱マップの第２変形例を示す図である。

図１１の左側は、有効視野が１２８マトリクスであって、頭部に係る減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像を示す。図１１の右上段は、位置合わせ後であって、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像とマトリクスサイズが異なるＦＯＶのＣＴ画像を示す。ＣＴ画像の有効視野Ｒは、減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像と同一のマトリクスサイズを示す。減弱マップ生成機能５４（図２に図示）は、有効視野ＲのＣＴ画像のＣＴ値を変換することで、図１１の右中段に示すように、元の減弱マップを生成する。減弱マップ生成機能５４は、元の減弱マップの有効視野（ＣＴ画像の有効視野Ｒに相当）が減弱補正前のＳＰＥＣＴ画像のマトリクスサイズより大きくなるように拡張する際、元の減弱マップに吸収体としてのヘッドレストを示す情報Ｕ１とヘッドドームを示す情報Ｕ２とを付与することで、図１１の右下段に示すように、視野拡張後の減弱マップＭ３を生成する。ヘッドドームを示す情報Ｕ２とは、予め設定され、記憶回路３２に予め記憶された任意のＣＴ値に応じた補正値である。なお、元の減弱マップに吸収体としての天板を示す情報が付与されても良い。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の核医学診断装置によれば、減弱マップの元となる形態画像又は減弱マップ自体の有効視野外の吸収体の影響が考慮された機能画像を提供できる。

以上、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。これら新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１…核医学診断装置
２…スキャナ装置
３…コンソール装置
３１…処理回路
５１…スキャン制御機能
５２…前処理機能
５３…第１再構成機能
５４…減弱マップ生成機能
５５…第２再構成機能

Claims (8)

1. ガンマ線を検出する検出器と、
   検出されたガンマ線に基づく投影データを再構成して機能画像を生成する第１再構成手段と、
   前記機能画像に含まれる部位と同一部位に係る形態画像又は第１の減弱マップの有効視野外のデータを考慮した第２の減弱マップを生成する減弱マップ生成手段と、
   前記投影データ及び前記第２の減弱マップを用いて減弱補正付き再構成を行う第２再構成手段と、
   を有する核医学診断装置。
2. 前記減弱マップ生成手段は、前記形態画像又は前記第１の減弱マップの有効視野を前記機能画像の有効視野より大きくなるように拡張することで、前記第２の減弱マップを生成する請求項１に記載の核医学診断装置。
3. 前記減弱マップ生成手段は、前記形態画像を前記機能画像に位置合わせし、位置合わせ後の形態画像のマトリクスサイズが前記機能画像のマトリクスサイズより大きくなるように拡張することで、前記第２の減弱マップを生成する請求項２に記載の核医学診断装置。
4. 前記減弱マップ生成手段は、前記減弱マップの有効視野を前記機能画像の有効視野より拡張する際、前記第１の減弱マップに吸収体を示す情報を付与することで、前記第２の減弱マップを生成する請求項２に記載の核医学診断装置。
5. 前記減弱マップ生成手段は、前記第１の減弱マップに前記吸収体を示す情報として、前記形態画像撮影時のヘッドレスト、ヘッドドーム、及び天板のうち少なくとも１個を示す情報を付与することで、前記第２の減弱マップを生成する請求項４に記載の核医学診断装置。
6. 前記第２再構成手段は、前記減弱補正付き再構成として、Ｃｈａｎｇ逐次近似法を採用する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の核医学診断装置。
7. 前記第２再構成手段は、前記減弱補正付き再構成として、ＭＬ−ＥＭ（Maximum Likelihood-Expectation Maximization）法に減弱補正を組み込んだ再構成方法、又は、ＯＳ−ＥＭ（Ordered Subset Expectation Maximization）法に減弱補正を組み込んだ再構成方法を採用する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の核医学診断装置。
8. 前記機能画像は、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）画像又はＰＥＴ（Positron Emission Tomography）画像である請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の核医学診断装置。