JP2024025183A - Ｐｅｔ－ｃｔ装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＴ画像を減弱補正に用いたＰＥＴ画像の画質向上を図ること。【解決手段】本実施形態に係るＰＥＴ－ＣＴ装置は、第１取得部と、第１特定部と、第２取得部と、ゲート処理部と、再構成処理部とを備える。第１取得部は、被検体をスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得する。第１特定部は、前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記被検体の呼吸位相を特定する。第２取得部は、前記被検体から放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得する。ゲート処理部は、前記呼吸位相に基づいて、前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成する。再構成処理部は、前記ＣＴ画像と前記ゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する。【選択図】図３

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、ＰＥＴ－ＣＴ装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラムに関する。

従来、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等のＸ線診断装置が用いられている。また、ＰＥＴ装置とＣＴ装置とを一体的に備えたＸ線診断装置（以下、ＰＥＴ－ＣＴ装置）が存在している。かかるＰＥＴ－ＣＴ装置では、ＰＥＴ装置によって取得されたＰＥＴ生データを再構成処理してＰＥＴ画像を生成する際、ＣＴ画像に基づいて生成された減弱補正データ（例えば、減弱マップ）を用いてＰＥＴ生データを補正（以下、減弱補正）することも行われている。

ところで、ＰＥＴ装置による撮像では、被検体が呼吸をした状態で撮像を行うが、呼吸に伴う体の動きによりアーチファクトが生じるため、被検体の呼吸に同期してスキャンすることが行われている。

しかしながら、上述したＰＥＴ－ＣＴ装置において、ＣＴ画像を減弱補正に用いる場合う、ＰＥＴ生データの呼吸位相との同期について特段考慮されていない。そのため、従来のＰＥＴ－ＣＴ装置では、ＰＥＴ生データ取得時の呼吸位相とは異なる呼吸位相でされたＣＴ画像を用いて減弱補正が行われる可能性があった。

特開２０１２－１８９３６２号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ＣＴ画像を減弱補正に用いたＰＥＴ画像の画質向上を図ることが可能なＰＥＴ－ＣＴ装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラムを提供することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係るＰＥＴ－ＣＴ装置は、第１取得部と、第１特定部と、第２取得部と、ゲート処理部と、再構成処理部とを備える。第１取得部は、被検体をスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得する。第１特定部は、前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記被検体の呼吸位相を特定する。第２取得部は、前記被検体から放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得する。ゲート処理部は、前記呼吸位相に基づいて、前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成する。再構成処理部は、前記ＣＴ画像と前記ゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する。

図１は、実施形態に係るＰＥＴ－ＣＴ装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態のＣＴガントリ及びＰＥＴガントリに対する赤外線カメラの配置位置の一例を示す図である。 図３は、実施形態のＰＥＴ－ＣＴ装置が行うスキャン動作の一例を示すシーケンス図である。 図４は、実施形態に係るＣＴ呼吸波形の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係るＰＥＴ呼吸波形の一例を示す図である。 図６は、実施形態のＰＥＴ－ＣＴ装置の処理回路が行うスキャン処理の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＰＥＴ－ＣＴ装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラムの実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係るＰＥＴ－ＣＴ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、ＰＥＴ－ＣＴ装置１は、ＰＥＴガントリ１０、ＣＴガントリ３０、寝台５０、赤外線カメラ６０及びコンソール７０を有する。典型的には、ＰＥＴガントリ１０、ＣＴガントリ３０、寝台５０及び赤外線カメラ６０は、共通の検査室に設置される。コンソール７０は、検査室に隣接する制御室に設置される。

ＰＥＴガントリ１０は、被検体ＰをＰＥＴスキャンするための撮像装置である。ＣＴガントリ３０は、被検体ＰをＣＴスキャンするための撮像装置である。寝台５０は、撮像対象の被検体Ｐを載置する天板５３を移動自在に支持する。コンソール７０は、ＰＥＴガントリ１０、ＣＴガントリ３０及び寝台５０などを制御するコンピュータである。

ＰＥＴガントリ１０は、例えば、複数のＰＥＴ検出器リング、信号処理回路１３、同時計数回路１５、及びリング移動機構１６を有する。図１では、１つのＰＥＴ検出器リング１１が示されているが、実際のＰＥＴガントリ１０には、被検体Ｐを載置する天板５３が挿入されるボア２０内の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って天板５３に対して相対的に移動可能な複数のＰＥＴ検出器リングが搭載される。信号処理回路１３及び同時計数回路１５は、例えば、複数のＰＥＴ検出器リング各々に対して設けられる。リング移動機構１６は、複数のＰＥＴ検出器リング各々を、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って移動可能に支持する。なお、ＰＥＴガントリ１０とＣＴガントリ３０とは、同一の筐体に収められてもよい。

ＰＥＴ検出器リング１１は、中心軸Ｚ回りの円周上に配列された複数のガンマ線検出器１７を有する。ガンマ線検出器１７は、ＰＥＴ検出器とも称される。ＰＥＴ検出器リング１１の開口部には、画像視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）が設定される。画像視野に被検体Ｐの撮像部位が含まれるように、被検体Ｐが位置決めされる。被検体Ｐには陽電子放出核種により標識された薬剤が投与される。陽電子放出核種から放出された陽電子は周囲の電子と対消滅する。対消滅により、一対の対消滅ガンマ線が発生される。ガンマ線検出器１７は、被検体Ｐの体内から放出された対消滅ガンマ線を検出する。ガンマ線検出器１７は、検出された対消滅ガンマ線の光量に応じた電気信号を生成する。例えば、ガンマ線検出器１７は、複数のシンチレータと複数の光電子増倍管とを有する。シンチレータは、被検体Ｐ内の放射性同位元素に由来する対消滅ガンマ線を受けて、シンチレーション光を発生する。光電子増倍管は、シンチレーション光の光量に応じた電気信号を発生する。発生された電気信号は、信号処理回路１３に供給される。

信号処理回路１３は、ガンマ線検出器１７から出力された電気信号に基づいてシングルイベントデータを生成する。具体的には、信号処理回路１３は、当該電気信号に対して、例えば、検出時刻計測処理、位置計算処理、及びエネルギー計算処理を施す。信号処理回路１３は、検出時刻計測処理、位置計算処理、及びエネルギー計算処理を実行可能に構成された特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）により実現される。

検出時刻計測処理において信号処理回路１３は、ガンマ線検出器１７によるガンマ線の検出時刻を計測する。具体的には、信号処理回路１３は、ガンマ線検出器１７からの電気信号の波高値をモニタリングし、波高値が予め設定された閾値を超える時刻を検出時刻として計測する。換言すれば、信号処理回路１３は、波高値が閾値を超えたことを検知することにより、電気的に対消滅ガンマ線を検出する。位置計算処理において信号処理回路１３は、ガンマ線検出器１７からの電気信号に基づいて、対消滅ガンマ線の入射位置を計算する。対消滅ガンマ線の入射位置は、対消滅ガンマ線が入射したシンチレータの位置座標に対応する。エネルギー計算処理において信号処理回路１３は、ガンマ線検出器１７からの電気信号に基づいて、検出した対消滅ガンマ線のエネルギー値を計算する。

シングルイベントに関する検出時刻のデータと位置座標のデータとエネルギー値のデータとは関連付けられる。シングルイベントに関するエネルギー値のデータと位置座標のデータと検出時刻のデータとの組合せは、シングルイベントデータと呼ばれている。シングルイベントデータは、対消滅ガンマ線が検出される毎に次々に生成される。生成されたシングルイベントデータは、同時計数回路１５に供給される。

同時計数回路１５は、信号処理回路１３からのシングルイベントデータに対して、同時計数処理を施す。ハードウェア資源としては、同時計数回路１５は、同時計数処理を実行可能に構成されたＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現される。同時計数処理において同時計数回路１５は、繰り返し供給されるシングルイベントデータの中から、予め定められた時間枠内に収まる２つのシングルイベントに関するシングルイベントデータを繰り返し特定する。この対のシングルイベントは、同一の対消滅点から発生された対消滅ガンマ線に由来すると推定される。対のシングルイベントは、まとめて同時計数イベントと呼ばれる。この対消滅ガンマ線を検出した対のガンマ線検出器１７（より詳細にはシンチレータ）を結ぶ線は、ＬＯＲ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）と呼ばれる。ＬＯＲを構成する対のイベントに関するイベントデータは、同時計数イベントデータと呼ばれる。同時計数イベントデータとシングルイベントデータとは、コンソール７０に伝送される。また、同時計数イベントデータは、ＰＥＴ画像を再構成する際に使用される。以下、同時計数イベントデータをＰＥＴ生データともいう。なお、ＰＥＴ生データは、ＰＥＴスキャンデータの一例である。

なお、上記構成において信号処理回路１３と同時計数回路１５とは、ＰＥＴガントリ１０に含まれるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、同時計数回路１５、又は信号処理回路１３と同時計数回路１５との双方が、ＰＥＴガントリ１０とは別体の装置に含まれてもよい。また、同時計数回路１５は、ＰＥＴガントリ１０に搭載される複数の信号処理回路１３に対して一つ設けられてもよいし、ＰＥＴガントリ１０に搭載される複数の信号処理回路１３を複数のグループに区分し、各グループに対して一つ設けられてもよい。

リング移動機構１６は、複数のＰＥＴ検出器リングを、後述の処理回路７３における撮像制御機能７３３による制御の下で、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って移動させる。リング移動機構１６は、例えば、複数のＰＥＴ検出器リングを、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って移動可能に支持するリング支持機構と、リング支持機構において複数のＰＥＴ検出器リングを移動させる移動機構と、当該移動部を駆動させる駆動機構とを有する。リング支持機構は、例えば、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿ってＰＥＴガントリ１０に配置された直動軸受により実現される。リング支持機構の実現手段は、直動軸受けに限定されず、既知の各種軸受け等が適宜利用可能である。直動軸受けのレールは、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って、ＰＥＴガントリ１０における固定フレームに設けられる。また、直動軸受けにおいて、レール上を走行するブロックは、複数のＰＥＴ検出器リング各々をリング状に保つ支持フレームを搭載する。

移動機構は、複数のＰＥＴ検出器リングに対応する複数のラックアンドピニオンにより実現される。移動機構の実現手段は、ラックアンドピニオンに限定されず、ボールねじなど既知の装置が適宜利用可能である。複数のラックアンドピニオンにおける複数のラックギアは、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って配置され、複数のＰＥＴ検出器リングに対応する複数の保持フレームにそれぞれ接続される。複数のピニオンギアは、複数のラックギアにそれぞれ勘合する。ピニオンギアには、例えば、ピニオンギアの回転数を計測するロータリーエンコーダが設けられてもよい。このとき、ロータリーエンコーダからに出力は、処理回路７３へ出力される。

駆動機構は、例えばモータにより実現される。モータの回転軸は、例えば、各種のギアを介してピニオンギアに接続される。なお、ピニオンギアにロータリーエンコーダが設けられていない場合、モータの回転軸又は各種ギアには、例えば、当該回転軸の回転数を計測するロータリーエンコーダが設けられてもよい。このとき、ロータリーエンコーダからに出力は、処理回路７３へ出力される。モータは、撮像制御機能７３３による制御信号に従って、駆動する。モータの回転によりピニオンギアが回転することで、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿ってラックギアが移動する。ラックギアの移動により複数のＰＥＴ検出器リングは、ボア２０の中心軸方向（Ｚ方向）に沿って移動する。

図１に示すように、ＣＴガントリ３０は、ＣＴ撮像機構を有する。ＣＴ撮像機構は、被検体Ｐに対してＣＴスキャンを行う。なお、ＣＴ撮像機構は、Ｘ線によるスキャノ撮影を、被検体Ｐに対して行ってもよい。ＣＴ撮像機構は、Ｘ線管３１、Ｘ線検出器３２、回転フレーム３３、Ｘ線高電圧装置３４、ＣＴ制御装置３５、ウェッジ３６、コリメータ３７及びＤＡＳ３８を有する。

Ｘ線管３１は、Ｘ線を発生する。具体的には、Ｘ線管３１は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてＸ線を発生する陽極とを保持する真空管を有する。Ｘ線管３１は、高圧ケーブルを介してＸ線高電圧装置３４に接続されている。陰極と陽極との間には、Ｘ線高電圧装置３４により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより、管電流が流れる。Ｘ線高電圧装置３４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔し、熱電子が陽極に衝突する。これにより、Ｘ線が発生される。

Ｘ線検出器３２は、Ｘ線管３１から発生され被検体Ｐを通過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器３２は、検出されたＸ線の線量に対応した電気信号を、ＤＡＳ３８へ出力する。Ｘ線検出器３２は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向ともいう）に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器３２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射面側に配置される。グリッドは、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータから出力された光を、当該光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオード又は光電子増倍管が用いられる。なお、Ｘ線検出器３２は、入射Ｘ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器（半導体検出器）により実現されてもよい。

回転フレーム３３は、Ｘ線管３１とＸ線検出器３２とを回転軸Ｚ回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム３３は、Ｘ線管３１とＸ線検出器３２とを対向支持する。回転フレーム３３は、固定フレーム（図示せず）に回転軸Ｚ回りに回転可能に支持される。ＣＴ制御装置３５による制御のもとで回転フレーム３３が回転軸Ｚ回りに回転する。これにより、Ｘ線管３１とＸ線検出器３２とは、回転軸Ｚ回りに回転する。回転フレーム３３は、ＣＴ制御装置３５の駆動機構からの動力を受けて、回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム３３の開口部には、画像視野（ＦＯＶ）が設定される。

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム３３の回転軸又は寝台５０の天板５３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向と定義する。

Ｘ線高電圧装置３４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。また、Ｘ線高電圧装置３４は、Ｘ線管３１に印加する高電圧及びＸ線管３１に供給するフィラメント電流を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管３１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。Ｘ線高電圧装置３４は、ＣＴガントリ３０内の回転フレーム３３に設けられてもよいし、ＣＴガントリ３０内の固定フレーム（図示しない）に設けられても構わない。

ウェッジ３６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節する。具体的には、ウェッジ３６は、Ｘ線管３１から被検体Ｐへ照射されるＸ線の線量が予め定められた分布になるように、Ｘ線を減衰する。例えば、ウェッジ３６としては、ウェッジフィルタ（ｗｅｄｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）やボウタイフィルタ（ｂｏｗ－ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ）などのアルミニウム等の金属板が用いられる。

コリメータ３７は、ウェッジ３６を透過したＸ線の照射範囲を限定する。コリメータ３７は、Ｘ線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。

ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：データ収集システム）３８は、Ｘ線検出器３２により検出されたＸ線の線量に応じた電気信号を、Ｘ線検出器３２から読み出す。ＤＡＳ３８は、読み出した電気信号を可変の増幅率で増幅する。次いで、ＤＡＳ３８は、増幅された電気信号をビュー期間に亘り積分することで、当該ビュー期間に亘るＸ線の線量に応じたデジタル値を有するＣＴ生データ（例えば、サイノグラム）を収集する。ＤＡＳ３８は、例えば、ＣＴ生データを生成可能な回路素子を搭載したＡＳＩＣにより実現される。ＣＴ生データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール７０に伝送される。

ＣＴ制御装置３５は、コンソール７０の処理回路７３の撮像制御機能７３３により、ＣＴスキャンを実行するために、Ｘ線高電圧装置３４やＤＡＳ３８などを制御する。ＣＴ制御装置３５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：マイクロプロセッサ）等のプロセッサとＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリとを有する。また、ＣＴ制御装置３５は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現されてもよい。

なお、ＣＴガントリ３０は、Ｘ線発生部とＸ線検出部とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線発生部のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等の様々なタイプがあり、何れのタイプでも一実施形態へ適用可能である。

図１に示すように、寝台５０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置し、載置された被検体を移動させる。寝台５０は、ＰＥＴガントリ１０とＣＴガントリ３０とで共有される。

寝台５０は、基台５１、支持フレーム５２、天板５３及び寝台駆動装置５４を備える。基台５１は、床面に設置される。基台５１は、支持フレーム５２を、床面に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム５２は、基台５１の上部に設けられるフレームである。支持フレーム５２は、天板５３を中心軸Ｚに沿ってスライド可能に支持する。天板５３は、被検体Ｐが載置される柔軟性を有する板である。

寝台駆動装置５４は、寝台５０の筐体内に収容される。寝台駆動装置５４は、被検体Ｐが載置された支持フレーム５２と天板５３とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置５４は、コンソール７０等による制御に従い作動する。

ＰＥＴガントリ１０とＣＴガントリ３０とは、ＰＥＴガントリ１０の開口の中心軸ＺとＣＴガントリ３０の開口の中心軸Ｚとが略一致するように配置される。天板５３の長軸がＰＥＴガントリ１０及びＣＴガントリ３０の開口の中心軸Ｚに平行するように寝台５０が配置される。ＣＴガントリ３０及びＰＥＴガントリ１０は、例えば、寝台５０に近い方からＣＴガントリ３０及びＰＥＴガントリ１０の順番に設置される。以下では、ＣＴガントリ３０でＣＴスキャンを行った後、ＰＥＴガントリ１０でＰＥＴスキャンを行う例を説明するが、ＣＴスキャンとＰＥＴスキャンとの実行順序は逆順であってもよい。

図１に示すように、赤外線カメラ６０は、寝台５０に載置された被検体Ｐを撮影することが可能な位置に設けられる。赤外線カメラ６０は、赤外線撮像素子等を有し、物体から放射される赤外線を可視化したデータを生成し出力する。ここで、赤外線カメラ６０は、被検体Ｐをモニタリングするモニタリング装置の一例である。

具体的には、赤外線カメラ６０は、図２に示すように、ボア２０内に挿入された天板５３の上面を撮影可能な位置及び角度で設けられる。ここで、図２は、ＣＴガントリ３０及びＰＥＴガントリ１０に対する赤外線カメラ６０の配置位置の一例を示す図である。

図２において、赤外線カメラ６０は、天板５３に載置された被検体Ｐの胸部や腹部等、呼吸に伴い形状や温度が変化する被検体Ｐの部位を撮影する。赤外線カメラ６０で撮影されたデータは、被検体Ｐの呼吸波形の導出に用いられる。

このように、赤外線カメラ６０を用いることで、例えば、検査室内が暗所となる場合であっても、赤外線カメラ６０が出力するデータから呼吸波形の導出を行うことができる。また、赤外線カメラ６０を用いることで、例えば、被検体Ｐにドレープ等がかけられた場合であっても、赤外線カメラ６０が出力するデータから呼吸波形の導出を行うことができる。したがって、赤外線カメラ６０を用いることで、利便性の向上を図ることができる。

なお、図１及び図２では、ＣＴガントリ３０及びＰＥＴガントリ１０の外部に赤外線カメラ６０を設けた例を示しているが、これに限らないものとする。例えば、赤外線カメラ６０は、ＣＴガントリ３０又はＰＥＴガントリ１０の開口周辺や、ボア２０内に設ける構成としてもよい。

図１に戻り、コンソール７０は、ＰＥＴデータメモリ７１、ＣＴデータメモリ７２、処理回路７３、ディスプレイ７４、メモリ７５及び入力インタフェース７６を有する。例えば、ＰＥＴデータメモリ７１、ＣＴデータメモリ７２、処理回路７３、ディスプレイ７４、メモリ７５及び入力インタフェース７６間のデータ通信は、バス（ｂｕｓ）を介して行われる。

ＰＥＴデータメモリ７１は、ＰＥＴガントリ１０から伝送されたシングルイベントデータ及び同時計数イベントデータを記憶する記憶装置である。ＰＥＴデータメモリ７１は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。

ＣＴデータメモリ７２は、ＣＴガントリ３０から伝送されたＣＴ生データを記憶する記憶装置である。ＣＴデータメモリ７２は、ＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。

処理回路７３は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路７３は、当該メモリから読み出した各種プログラムの実行により、モニタ制御機能７３１、呼吸波形取得機能７３２、撮像制御機能７３３、再構成機能７３４、画像処理機能７３５、及び表示制御機能７３６等を実現する。すなわち、処理回路７３は、メモリからプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサに相当する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路７３は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

なお、モニタ制御機能７３１、呼吸波形取得機能７３２、撮像制御機能７３３、再構成機能７３４、画像処理機能７３５、及び表示制御機能７３６は、一の基板の処理回路７３により実装されてもよいし、複数の基板の処理回路７３により分散して実装されてもよい。モニタ制御機能７３１、呼吸波形取得機能７３２、撮像制御機能７３３、再構成機能７３４、画像処理機能７３５、及び表示制御機能７３６を実現する処理回路７３は、第１取得部、第１特定部、第２取得部、ゲート処理部、再構成処理部、及び第３取得部にそれぞれ対応する。より詳細には、第１取得部は、撮像制御機能７３３と再構成機能７３４とに対応する。第２取得部、ゲート処理部、再構成処理部は、再構成機能７３４に対応する。第３取得部は、呼吸波形取得機能７３２に対応する。

モニタ制御機能７３１において処理回路７３は、赤外線カメラ６０の動作を制御する。具体的には、処理回路７３は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の動作に連動して赤外線カメラ６０を動作させることで、被検体Ｐのモニタリングを行う。例えば、処理回路７３は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の撮像が開始すると、赤外線カメラ６０を動作させることで被検体Ｐのモニタリングを開始する。また、処理回路７３は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１のスキャン動作が終了すると、赤外線カメラ６０を停止させることで被検体Ｐのモニタリングを終了する。

また、モニタ制御機能７３１において処理回路７３は、赤外線カメラ６０が出力するデータを取得し、被検体Ｐのモニタデータとしてメモリ７５等に保持する。例えば、処理回路７３は、ＣＴスキャン及びＰＥＴスキャンの際に赤外線カメラ６０が出力したモニタデータを個別に保持する。また、処理回路７３は、ＣＴスキャン及びＰＥＴスキャンの各々で取得したモニタデータを呼吸波形取得機能７３２に転送する。

呼吸波形取得機能７３２において処理回路７３は、モニタ制御機能７３１で取得されたモニタデータから、被検体Ｐの呼気及び吸気等の呼吸動態を検出し、当該呼吸動態を時系列で表した呼吸波形を取得する。具体的には、処理回路７３は、ＣＴスキャンの際に取得したモニタデータからＣＴスキャン時の被検体Ｐの呼吸波形（以下、ＣＴ呼吸波形）を取得する。また、処理回路７３は、ＰＥＴスキャンの際に取得したモニタデータからＰＥＴスキャン時の被検体Ｐの呼吸波形（以下、ＰＥＴ呼吸波形）を取得する。

なお、呼吸動態の検出方法は特に問わず、動画像処理を用いた呼吸モニタリング技術等の既存の検出方法を用いることができる。例えば、本実施形態の場合、赤外線カメラ６０が出力するモニタリングデータは、被検体Ｐの人体領域と、当該人体領域以外の他の領域との温度差を表すものとなる。そこで、処理回路７３は、人体領域と他の領域との境界部分の時系列的な画像変化（温度変化）に基づき被検体Ｐの呼吸動態を検出してもよい。また、例えば、胸部や腹部等の温度は呼吸に伴い変化することが分かっている。そこで、処理回路７３は、モニタリングデータに表された被検体Ｐの人体部分の時系列的な画像変化（温度変化）に基づいて呼吸動態を検出してもよい。

また、呼吸波形取得機能７３２において処理回路７３は、後述する撮像制御機能７３３と協働することで、ＣＴスキャンの開始時刻と終了時刻とを取得し、ＣＴ呼吸波形に対応付けて記録する。例えば、呼吸波形取得機能７３２は、ＣＴスキャンの開始時刻及び終了時刻を、ＣＴ呼吸波形の時間軸上に対応付けて記録する。

撮像制御機能７３３において処理回路７３は、ＣＴスキャンを行うために、ＣＴガントリ３０と寝台５０とを同期的に制御する。また、処理回路７３は、ＣＴ制御装置３５等と協働することで、ＣＴガントリ３０によるＣＴスキャンを制御する。また、処理回路７３は、ＰＥＴスキャンを行うために、ＰＥＴガントリ１０と寝台５０とを同期的に制御する。また、処理回路７３は、時計数回路１５等と協働することで、ＰＥＴガントリ１０によるＰＥＴスキャンを制御する。なお、処理回路７３は、ＣＴスキャンとＰＥＴスキャンとを連続して行う場合、ＣＴガントリ３０、ＰＥＴガントリ１０及び寝台５０を同期的に制御する。例えば、処理回路７３は、ＰＥＴ画像の減弱補正に使用するため、減弱補正用のＣＴ画像を取得するためのＣＴスキャンを行う。

再構成機能７３４において処理回路７３は、ＣＴスキャンで得られたＣＴ生データに基づいて、被検体Ｐに関するＣＴ値の空間分布を表現するＣＴ画像を再構成する。また、処理回路７３は、ＰＥＴスキャンで得られた同時係数イベントデータに基づいて、被検体Ｐに投与された陽電子放出核種の分布を示すＰＥＴ画像を再構成する。また、処理回路７３は、ＣＴ生データに基づいてＣＴに関する位置決め画像（ＣＴスキャノ画像）を生成したり、ＰＥＴ生データに基づいて、ＰＥＴに関する位置決め画像を生成したりすることも可能である。

また、再構成機能７３４において処理回路７３は、ＣＴスキャンで得られた減弱補正用のＣＴ画像とＰＥＴ生データとに基づき、減弱補正を施したＰＥＴ画像を再構成する。具体的には、処理回路７３は、ＣＴ呼吸波形に対応付けて記録されたＣＴスキャンの開始時間及び終了時間に基づき、ＣＴスキャンが行われた際の被検体Ｐの呼吸位相（以下、ＣＴ呼吸位相ともいう）を特定する。

また、処理回路７３は、特定したＣＴ呼吸位相に基づき、ＰＥＴ生データをゲーティングすることでゲーティングデータを生成する。具体的には、処理回路７３は、ＰＥＴスキャン時のＰＥＴ呼吸波形に基づき、ＣＴ呼吸位相に対応する期間に取得されたＰＥＴ生データを抽出することで、ゲーティングデータを生成する。そして、処理回路７３は、ＣＴスキャンで得られた減弱補正用のＣＴ画像と、ゲーティングデータとに基づき、減弱補正を施したＰＥＴ画像を再構成する。

このように、処理回路７３は、ＣＴ画像がスキャンされた際の呼吸位相と、略同等の呼吸位相で取得されたＰＥＴ生データ（ゲートデータ）を抽出し、当該ＣＴ画像とゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する。これにより、処理回路７３は、ＣＴ画像とＰＥＴ生データとの呼吸位相の同期精度を高めることができるため、呼吸性移動の影響を抑えた減弱補正済のＰＥＴ画像を得ることができる。

なお、画像再構成アルゴリズムとしては、例えばＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法や逐次近似再構成法等の既存の画像再構成アルゴリズムを用いればよい。また、ゲーティング方法としては、例えば、レトロスペクティブ・ゲーティング法やプロスペクティブ・ゲーティング法等の既存の技術を用いればよい。また、減弱補正方法としては、例えば、ＣＴ画像を減弱マップ(μ－ｍａｐ)に変換して補正するＣＴＡＣ（ＣＴｂａｓｅｄ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）等の既存の技術を用いればよい。

画像処理機能７３５において処理回路７３は、再構成機能７３４により再構成されたＣＴ画像及びＰＥＴ画像に種々の画像処理を施す。例えば、処理回路７３は、ＣＴ画像及びＰＥＴ画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画素値投影処理、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｌａｎｅｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理、ＣＰＲ（Ｃｕｒｖｅｄ ＭＰＲ）処理等の３次元画像処理を施して表示画像を生成する。また、例えば、処理回路７３は、ＰＥＴ画像とＣＴ画像とを合成した合成画像を生成する。

表示制御機能７３６において処理回路７３は、各種の表示情報を生成し、生成した表示情報をディスプレイ７４に表示させる。例えば、処理回路７３は、複数のＰＥＴ検出器リング１０１の位置と被検体Ｐに関する情報とを対応付けて、当該表示情報を生成する。表示情報は、例えば、天板５３に載置された被検体Ｐに対する複数のＰＥＴ検出器リング１０１の相対的な位置関係を示す情報である。このとき、表示情報は、複数のＰＥＴ検出器リング１０１の位置として、複数のＰＥＴ検出器リング各々を示すリング表示オブジェクトを有する。なお、表示情報は、被検体Ｐに対するＸ線検出器３２の位置をさらに有していてもよい。

また、表示情報は、入力インタフェース７６を介したユーザーの指示、放射線部門情報システム（ＲＩＳ：Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）又は病院情報システム（ＨＩＳ：Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）から出力された検査オーダにおける検査部位に応じて、被検体Ｐに対する撮影範囲を示す情報（例えば、点線の枠や撮影対象部位を示す撮影モードなど）を、さらに有していてもよい。

ディスプレイ７４は、処理回路７３における表示制御機能７３６の制御のもとで、種々の情報を表示する。ディスプレイ７４としては、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。また、ディスプレイ７４は、デスクトップ型でもよいし、コンソール７０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。ディスプレイ７４は、表示部に対応する。

メモリ７５は、種々の情報を記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ７５は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭドライブやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）ドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。

メモリ７５は、例えば、モニタ制御機能７３１、呼吸波形取得機能７３２、撮像制御機能７３３、再構成機能７３４、画像処理機能７３５、表示制御機能７３６等の実行に関する各種プログラム及び各種データなどを記憶する。また、メモリ７５は、例えば、モニタ制御機能７３１が取得したモニタデータ等を記憶する。また、メモリ７５は、例えば、再構成機能７３４が再構成したＣＴ画像やＰＥＴ画像等を記憶する。

入力インタフェース７６は、ユーザーからの各種の入力操作（例えば、ＣＴスキャン及びＰＥＴスキャンの実行指示、撮影範囲の選択など）を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路７３に出力する。例えば、入力インタフェース７６としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インタフェース７６は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路７３へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース７６の例に含まれる。また、入力インタフェース７６は、コンソール７０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。入力インタフェース７６は、入力部に対応する。

以上、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の全体構成について説明した。次に、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の動作例について、図３を用いて説明する。

図３は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１が行うスキャン動作の一例を示すシーケンス図である。なお、図３では、減弱補正用のＣＴ画像を取得した後、当該ＣＴ画像を用いてＰＥＴ画像の再構成を行うスキャン動作について説明する。また、以下では、処理回路７３により実現される機能を、動作の主体として説明する。

まず、撮像制御機能７３３は、入力インタフェース７６を介した操作指示等に応じて、ＰＥＴ－ＣＴ装置１によるスキャン動作を開始する（ステップＳ１１）。モニタ制御機能７３１は、ステップＳ１１のスキャン動作開始に連動して、赤外線カメラ６０による被検体Ｐのモニタリングを開始する（ステップＳ２１）。

次いで、撮像制御機能７３３は、ＣＴガントリ３０と寝台５０とを同期的に制御し、ＣＴスキャンを開始する（ステップＳ１２）。例えば、ＰＥＴ－ＣＴ装置１のオペレータや技師は、ＣＴスキャンを開始するにあたり被検体Ｐの呼吸をガイドすることで、最大呼気や最大吸気等の所定の呼吸位相のタイミングでＣＴスキャンを開始する。撮像制御機能７３３は、ＣＴスキャンを開始したタイミングで、ＣＴスキャンを開始した時刻を示す開示時間を呼吸波形取得機能７３２に通知する。

撮像制御機能７３３は、ＣＴスキャンを終了すると（ステップＳ１３）、ＰＥＴスキャンを行うため寝台５０を移動させる（ステップＳ１４）。また、撮像制御機能７３３は、ＣＴスキャンを終了したタイミングで、ＣＴスキャンが終了した時刻を示す終了時間を呼吸波形取得機能７３２に通知する。

モニタ制御機能７３１は、ＣＴスキャンが終了したタイミングで、それまでに取得したモニタデータを呼吸波形取得機能７３２に転送する（ステップＳ２２）。呼吸波形取得機能７３２は、ステップＳ２２で転送されたモニタデータからＣＴ呼吸波形を取得する（ステップＳ３１）。また、呼吸波形取得機能７３２は、撮像制御機能７３３から通知された開始時間と終了時間とをＣＴ呼吸波形に記録する。

再構成機能７３４は、ステップＳ３１で取得されたＣＴ呼吸波形に基づき、ＣＴスキャンが行われた際のＣＴ呼吸位相を特定する。例えば、呼気のタイミングでＣＴスキャンが行われた場合には、再構成機能７３４は、ＣＴ呼吸位相として呼気相を特定する。なお、ＣＴ呼吸位相を特定するタイミングは、これに限らないものとする。再構成機能７３４は、例えばＰＥＴスキャンの終了後にＣＴ呼吸位相を特定してもよい。

また、再構成機能７３４は、ＣＴスキャンの終了に伴い、ＣＴスキャンで得られたＣＴ生データからＣＴ画像を再構成することで、減弱補正用のＣＴ画像を取得する（ステップＳ４１）。

撮像制御機能７３３は、ステップＳ１４で寝台５０を移動させると、ＰＥＴスキャンを開始する（ステップＳ１５）。そして、撮像制御機能７３３は、ＰＥＴスキャンが終了すると（ステップＳ１６）、ＰＥＴ－ＣＴ装置１によるスキャン動作を終了する（ステップＳ１７）。

モニタ制御機能７３１は、ＰＥＴスキャンが終了したタイミングで、それまでに取得したモニタデータを呼吸波形取得機能７３２に転送する（ステップＳ２３）。そして、モニタ制御機能７３１は、ステップＳ１７のスキャン終了に連動して、赤外線カメラ６０による被検体Ｐのモニタリングを終了する（ステップＳ２４）。

呼吸波形取得機能７３２は、ステップＳ２３で転送されたモニタデータからＰＥＴ呼吸波形を取得する（ステップＳ３２）。次いで、再構成機能７３４は、ＰＥＴスキャン時のＰＥＴ呼吸波形に基づき、ＰＥＴスキャンで得られたＰＥＴ生データから、ＣＴ呼吸位相に対応する呼吸位相（以下、ＰＥＴ呼吸位相ともいう）のゲーティングデータを抽出する（ステップＳ４２）。

そして、再構成機能７３４は、減弱補正用のＣＴ画像と、ゲーティングデータとに基づき、減弱補正を施したＰＥＴ画像を再構成し（ステップＳ４３）、処理を終了する（ステップＳ４４）。

ここで、図４及び図５を参照して、上述したステップＳ４２の工程について説明する。なお、図４は、ＣＴ呼吸波形の一例を示す図である。図５は、ＰＥＴ呼吸波形の一例を示す図である。

図４及び図５に示すように、呼吸波形は被検体Ｐの呼吸動態を表す時系列の波形データである。横軸は時間軸であり、縦軸は呼吸の振幅である。なお、波形の上昇は吸気の動態を意味し、波形の下降は呼気の動態を意味する。

例えば、図４に示すＣＴ呼吸波形において、当該ＣＴ呼吸波形に対応付けて記録されたＣＴスキャンの実行時間（開始時間から終了時）が時間Ｔ１であったとする。この場合、再構成機能７３４は、ＣＴ呼吸波形における時間Ｔ１の位置から、ＣＴスキャンが行われた際のＣＴ呼吸位相が呼気相にあると特定する。次いで、再構成機能７３４は、図５に示すＰＥＴ呼吸波形から、ＣＴ呼吸位相に対応するＰＥＴ呼吸位相の呼吸期間Ｐ２及び呼吸期間Ｐ３を特定する。次いで、再構成機能７３４は、ＰＥＴ呼吸波形取得時のＰＥＴスキャンで得られたＰＥＴ生データから、呼吸期間Ｐ２、Ｐ３のＰＥＴスキャンで得られたＰＥＴ生データをゲーティングデータとして抽出する。

上記の工程で抽出されるゲーティングデータの呼吸位相は、ＣＴ画像が取得された際の呼吸位相と同様となる。そのため、続くステップＳ４３の工程で生成されるＰＥＴ画像は、呼吸性移動の影響を抑えた減弱補正済のＰＥＴ画像となる。したがって、再構成機能７３４は、ＣＴ画像を減弱補正に用いたＰＥＴ画像の画質向上を図ることができる。

なお、呼吸位相の特定方法は上記例に限らないものとする。例えば、再構成機能７３４は、ＣＴスキャンの開始時間及び終了時間の何れか一方に基づき呼吸位相を特定してもよい。一例として、ＣＴスキャンに要する時間が予め判明している場合、開始時間及び終了時間の何れか一方の時間から他方の時間を導出することができる。そこで、ＣＴスキャンに要する時間が予め判明している場合には、再構成機能７３４は、開始時間及び終了時間の何れか一方の時間から、ＣＴスキャンが行われた際の呼吸位相を特定することができる。また、この場合、呼吸波形取得機能７３２は、ＣＴスキャンの開始時間及び終了時間の何れか一方を記録する構成としてもよい。

また、再構成機能７３４は、呼吸の深度及び変化量に基づいて呼吸位相を特定してもよい。例えば、ＣＴスキャンの実行時間が時間Ｔ１であった場合、再構成機能７３４は、当該時間Ｔ１における呼吸の深度（振幅値）と、振幅の増減方向の変化量とを呼吸位相として特定する。次いで、再構成機能７３４は、図５に示すＰＥＴ呼吸波形から、特定した呼吸位相の深度及び変化量に対応するＰＥＴ呼吸位相が出現する時間Ｔ２及び時間Ｔ３を特定する。次いで、再構成機能７３４は、時間Ｔ２及び時間Ｔ３のそれぞれを基準とし、当該基準から前後に拡大した所定の呼吸期間（例えばＰ２、Ｐ３）を設定する。そして、再構成機能７３４は、設定した呼吸期間のＰＥＴスキャンで得られたゲーティングデータを抽出する。

これにより、再構成機能７３４は、減弱補正用のＣＴ画像と、当該ＣＴ画像のスキャン時の呼吸の深度及び変化量と同様の条件で取得されたゲーティングデータを用いて、ＰＥＴ画像を再構成することができる。したがって、再構成機能７３４は、上記例と同様に、呼吸性移動の影響を抑えた高画質な減弱補正済のＰＥＴ画像を生成することができる。

以下、図６を参照して、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の処理回路７３が行うスキャン処理の一例について説明する。図６は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１の処理回路７３が行うスキャン処理の一例を示すフローチャートである。なお、本処理では、減弱補正用のＣＴ画像を取得した後、当該ＣＴ画像を用いてＰＥＴ画像の再構成を行うスキャン処理について説明する。

まず、撮像制御機能７３３は、ＣＴガントリ３０を制御し、減弱補正用のＣＴ画像を取得するためＣＴスキャンを実行する（ステップＳ５１）。次いで、呼吸波形取得機能７３２は、モニタ制御機能７３１と協働することで、赤外線カメラ６０で得られたモニタデータからＣＴ呼吸波形を取得する（ステップＳ５２）。また、再構成機能７３４は、ＣＴスキャンが行われた時間に基づき、ＣＴ呼吸波形からＣＴスキャンが行われた際のＣＴ呼吸位相を特定する（ステップＳ５３）。

また、再構成機能７３４は、ＣＴスキャンが終了すると、当該ＣＴスキャンで得られたＣＴ生データに基づき、減弱補正用のＣＴ画像を再構成する（ステップＳ５４）。

続いて、撮像制御機能７３３は、ＰＥＴガントリを制御しＰＥＴスキャンを実行する（ステップＳ５５）。次いで、呼吸波形取得機能７３２は、モニタ制御機能７３１と協働することで、赤外線カメラ６０で得られたモニタデータからＰＥＴ呼吸波形を取得する（ステップＳ５６）。

続いて、撮像制御機能７３３は、ステップＳ５３で特定したＣＴ呼吸位相と、ＰＥＴ呼吸波形とに基づき、ＣＴ呼吸位相に対応するＰＥＴ呼吸位相の期間に取得されたＰＥＴ生データを抽出しゲートデータを生成する（ステップＳ５７）。

そして、撮像制御機能７３３は、抽出したゲートデータと、減弱補正用のＣＴ画像とに基づいて、ＰＥＴ画像を再構成し（ステップＳ５８）、本処理を終了する。

以上に述べたＰＥＴ－ＣＴ装置１は、被検体Ｐをスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得し、ＣＴ画像がスキャンされた際の被検体ＰのＣＴ呼吸位相を特定する。また、ＰＥＴ－ＣＴ装置１は、被検体Ｐから放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得し、ＣＴ呼吸位相に基づいてＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成する。そして、ＰＥＴ－ＣＴ装置１は、減弱補正用のＣＴ画像とゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する。

これらのことから、本実施形態に係るＰＥＴ－ＣＴ装置１によれば、減弱補正用のＣＴ画像と、当該ＣＴ画像のスキャン時の呼吸位相と同様の条件で取得されたゲーティングデータとを用いて、減弱補正を施したＰＥＴ画像を再構成することができる。すなわち、ＰＥＴ－ＣＴ装置１によれば、ＰＥＴ画像の再構成に際し、ＣＴ画像とＰＥＴ生データとの呼吸位相の同期精度を高めることができるため、呼吸性移動の影響を抑えた状態で、減弱補正を施したＰＥＴ画像を生成することができる。このため、ＰＥＴ－ＣＴ装置１によれば、ＣＴ画像を減弱補正に用いたＰＥＴ画像の画質向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態は、ＰＥＴ－ＣＴ装置１が有する構成又は機能の一部を変更することで、適宜に変形して実施することも可能である。そこで、以下では、上述した実施形態に係るいくつかの変形例を他の実施形態として説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点を主に説明することとし、既に説明した内容と共通する点については詳細な説明を省略する。また、以下で説明する変形例は、個別に実施されてもよいし、適宜組み合わせて実施されてもよい。

（変形例１）
上述の実施形態では、被検体Ｐの呼吸をモニタリングするモニタリング装置として、赤外線カメラ６０を用いる構成を説明したが、モニタリング装置は、赤外線カメラ６０に限定されるものではない。例えば、モニタリング装置は、赤外線以外の周波数帯で撮影を行う撮像装置であってもよい。

一例として、モニタリング装置は、テラヘルツ帯で撮影を行うテラヘルツカメラであってもよい。テラヘルツカメラは、物体から放出されるテラヘルツ帯の電波のエネルギーを検出するものである。テラヘルツカメラをモニタリング装置とすることで、当該モニタリング装置は、人体（体温が熱源）が放出するテラヘルツ帯の電波のエネルギーと、人体以外の物体から放出されるテラヘルツ帯の電波のエネルギーとを温度差として表したモニタデータを出力する。

この場合、呼吸波形取得機能７３２は、上述した実施形態と同様に、人体領域と他の領域との境界部分の画像変化（温度変化）や、人体部分の温度変化に基づき、テラヘルツカメラが出力するモニタデータから被検体Ｐの呼吸波形を取得する。

なお、テラヘルツカメラを用いることで、赤外線カメラと同様に、暗所での使用や被検体Ｐにドレープ等がかけられた場合であっても、テラヘルツカメラが出力するモニタデータから被検体Ｐの呼吸波形を取得するができる。

また、他の例として、モニタリング装置は、可視光帯で撮影を行うデジタルカメラ等の光学カメラであってもよい。光学カメラをモニタリング装置とする場合、例えば、被検体Ｐの腹部等にマーカーを設置し、光学カメラは、当該マーカーが設置された人体領域を撮影する。

この場合、呼吸波形取得機能７３２は、光学カメラが出力するモニタデータに表されたマーカーの動き（被検体Ｐの呼吸に伴う動き）を検出し、検出したマーカーの動きに基づいて、被検体Ｐの呼吸波形を取得する。

このように、赤外線カメラ６０以外のモニタリング装置を使用した場合であっても、上述した実施形態と同様に、被検体Ｐの呼吸波形を非接触で取得することができる。したがって、本変形例に係るＰＥＴ－ＣＴ装置１は、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例２）
上述の実施形態では、モニタリング装置（赤外線カメラ６０）のモニタデータから被検体Ｐの呼吸波形を取得する形態を説明したが、呼吸波形以外の情報を取得してもよい。

例えば、モニタデータには、被検体Ｐの呼吸動態の他、被検体Ｐが体を動かした際の体動も記録される。スキャン時の体動はアーチファクトの原因となるため、体動発生時のデータは再構成の対象から排除することが好ましい。

そこで、例えば、呼吸波形取得機能７３２は、モニタデータから被検体Ｐの呼吸以外の体動を検出し、体動が発生した時間を呼吸波形に対応付けて記録する。具体的には、呼吸波形取得機能７３２は、ＰＥＴスキャン時のＰＥＴ呼吸波形に、体動が発生した時間を対応付けて記録する。そして、再構成機能７３４は、ＰＥＴ呼吸波形から、体動が発生した時間を除外し、且つＣＴ位相に対応する呼吸期間を特定し、当該呼吸時間に取得されたＰＥＴ生データを抽出して、ゲートデータを生成する。なお、本変形例の再構成機能７３４は、第２特定部に対応する。

これにより、本変形例に係るＰＥＴ－ＣＴ装置１は、被検体Ｐの体動が発生した時間のＰＥＴ生データを除外して再構成を実施することができる。したがって、本変形例に係るＰＥＴ－ＣＴ装置１は、体動に伴うアーチファクトを低減化したより高画質なＰＥＴ画像を取得することができる。

また、赤外線カメラ６０をモニタリング装置とする場合、当該モニタリング装置のモニタデータには、被検体Ｐの体温を示す情報も記録される。被検体Ｐの体温は、被検体Ｐの容態判定等、臨床的に利用することが可能である。

そこで、例えば、呼吸波形取得機能７３２等の処理回路７３は、赤外線カメラ６０のモニタデータから、被検体Ｐの体温を示す体温情報を取得してもよい。また、処理回路７３は、モニタデータから取得された被検体Ｐの体温情報を、例えば、ＰＥＴ画像とともに保存したり、ディスプレイ７４に出力したりしてもよい。

これにより、ＰＥＴ－ＣＴ装置１では、スキャン時に得られた被検体Ｐの体温情報を、臨床的に二次利用することができる。なお、体温情報の出力先はディスプレイ７４に限らないものとする。例えば、処理回路７３は、被検体Ｐの体温情報を、当該被検体Ｐを識別する被検体ＩＤ等とともに、ＲＩＳ等の外部の装置やシステムに出力してもよい。

なお、上述した実施形態では、ＰＥＴ－ＣＴ装置１が備える機能構成を、処理回路７３によって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における機能構成は、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。

また、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、或いは、ＡＳＩＣ、プログラマブル論理デバイス（例えば、ＳＰＬＤ、ＣＰＬＤ、及びＦＰＧＡ）等の回路を意味する。プロセッサは、メモリ７５に保存されたプログラムを読み出して実行することで、機能を実現する。なお、メモリ７５にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合は、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。また、本実施形態のプロセッサは、単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭや記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）－ＲＯＭ、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ－Ｒ（Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態等によれば、ＣＴ画像を減弱補正に用いたＰＥＴ画像の画質向上を図ることができる。

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。これらの実施形態は、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、組み合わせ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。

１ ＰＥＴ－ＣＴ装置
１０ ＰＥＴガントリ
３０ ＣＴガントリ
５０ 寝台
６０ 赤外線カメラ
７０ コンソール
７３ 処理回路
７３１ モニタ制御機能
７３２ 呼吸波形取得機能
７３３ 撮像制御機能
７３４ 再構成機能
７３５ 画像処理機能
７３６ 表示制御機能

Claims (9)

1. 被検体をスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得する第１取得部と、
   前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記被検体の呼吸位相を特定する第１特定部と、
   前記被検体から放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得する第２取得部と、
   前記呼吸位相に基づいて、前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成するゲート処理部と、
   前記ＣＴ画像と前記ゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する再構成処理部と、
   を備えるＰＥＴ－ＣＴ装置。
2. 前記被検体の呼吸動態を記録したモニタリングデータから呼吸波形を取得する第３取得部を更に備え、
   前記第１特定部は、前記呼吸波形から前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記呼吸位相を特定する、
   請求項１に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
3. 前記ゲート処理部は、前記ＰＥＴ画像がスキャンされた際の前記呼吸波形から、前記第１特定部が特定した前記呼吸位相に対応する呼吸期間を特定し、当該呼吸期間にスキャンされた前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングする、
   請求項２に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
4. 前記モニタリングデータから前記被検体の体動が発生した時間を特定する第２特定部を更に備え、
   前記ゲート処理部は、前記ＰＥＴ画像がスキャンされた際の前記呼吸波形から、前記第１特定部が特定した前記呼吸位相に対応し、且つ前記第２特定部が特定した時間を除いた呼吸期間を特定する、
   請求項３に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
5. 前記第３取得部は、前記被検体が発する赤外線を可視化する赤外線カメラで撮影された前記モニタリングデータから、前記被検体の呼吸波形を取得する、
   請求項２に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
6. 前記第３取得部は、前記被検体が発するテラヘルツ帯の電波を可視化するテラヘルツカメラで撮影された前記モニタリングデータから、前記被検体の呼吸波形を取得する、
   請求項２に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
7. 前記第３取得部は、前記被検体の身体に設置されたマーカーを撮影する光学カメラで撮影された前記モニタリングデータから、前記被検体の呼吸波形を取得する、
   請求項２に記載のＰＥＴ－ＣＴ装置。
8. 被検体をスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得し、
   前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記被検体の呼吸位相を特定し、
   前記被検体から放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得し、
   前記呼吸位相に基づいて、前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成し、
   前記ＣＴ画像と前記ゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する、
   ことを含む医用画像処理方法。
9. 被検体をスキャンすることで減弱補正用のＣＴ画像を取得し、
   前記ＣＴ画像がスキャンされた際の前記被検体の呼吸位相を特定し、
   前記被検体から放出されるガンマ線に基づいたＰＥＴスキャンデータを取得し、
   前記呼吸位相に基づいて、前記ＰＥＴスキャンデータをゲーティングすることでゲートデータを生成し、
   前記ＣＴ画像と前記ゲートデータとに基づいてＰＥＴ画像を再構成する、
   処理をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム。

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