JP4317124B2 - 画像処理システムおよび画像処理方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、複数の情報処理装置に記憶されたヒストグラムに基づく画像処理に関する。
背景技術
放射線画像測定装置は、その検出部に含まれる複数の放射線検出器の何れかが検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定し、有効事象であると判定された放射線の到来に関するヒストグラムを生成し、このヒストグラムに基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。このような放射線画像測定装置には、γカメラ、ＳＰＥＣＴ（ｓｉｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）およびＰＥＴ（ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が含まれる。
特に、ＰＥＴ装置は、陽電子放出アイソトープ（ＲＩ線源）が投入された生体（被検体）内における電子および陽電子の対消滅に伴って発生し互いに逆方向に飛行する光子対を同時計数法により検出することにより、被検体内の極微量物質の挙動を画像化することができる装置である。ＰＥＴ装置は、被検体が置かれる測定空間の周囲に配列された多数の小型の放射線検出器を有する検出部を備えている。ＰＥＴ装置は、電子および陽電子の対消滅に伴って発生するエネルギー５１１ｋｅＶの光子対を同時計数法で検出し、この同時計数情報を蓄積してヒストグラムを作成する。そして、この作成されたヒストグラムに基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。ＰＥＴ装置は、核医学分野で重要な役割を果たしている。ＰＥＴ装置を用いて、例えば生体機能や脳の高次機能の研究を行うことができる。このようなＰＥＴ装置は、２次元ＰＥＴ装置と３次元ＰＥＴ装置とに大別される。
２次元ＰＥＴ装置は、軸方向に沿って積層された複数の検出器リングを含む検出部を有している。各検出器リングは、複数の放射線検出器を含んでいる。検出器リング同士の間には、シールド板が配置されている。２次元ＰＥＴ装置の検出部は、検出器リングの中心軸との角度が約９０度の方向から飛来した光子対のみを同時計数することができる。したがって、２次元ＰＥＴ装置の検出部により得られ蓄積された同時計数情報すなわち２次元投影データは、同一の検出器リングまたは隣接する（若しくは極めて近い）検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されるものに限られる。したがって、２次元ＰＥＴ装置は、測定空間外の位置で発生した光子対が散乱されて生じる散乱線を効率よく除外することができ、また、２次元投影データに対して吸収補正や感度補正を容易に施すことができる。
一方、３次元ＰＥＴ装置は、軸方向に積層された複数の検出器リングを含む検出部を有し、各検出器リングが複数の放射線検出器を含んでいるが、検出器リング間にシールド板を有していない。３次元ＰＥＴ装置の検出部は、あらゆる方向から飛来した光子対を同時計数することができる。したがって、３次元ＰＥＴ装置の検出部により得られ蓄積される同時計数情報すなわち３次元投影データは、任意の検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されうる。したがって、３次元ＰＥＴ装置は、２次元ＰＥＴ装置と比較して５倍〜１０倍程度に高い感度で、光子対を同時計数することができる。
発明の開示
上記のＰＥＴ装置を含め放射線画像測定装置では、測定範囲の拡大と解像度の向上とが望まれている。このような要望は、ヒストグラムサイズの巨大化を招くことから、このヒストグラムを一つの情報処理装置内の主記憶装置が記憶できない可能性がある。また、特に３次元ＰＥＴ装置では、蓄積すべき同時計数情報の発生頻度が高いため、ヒストグラムを一つの情報処理装置が生成できない可能性がある。
そこで、複数の情報処理装置を用いてヒストグラムを生成することが提案されている。例えば特開２００１−３３５５６号公報に開示されている放射線画像測定装置では、複数の情報処理装置のうちから選択された何れか一つに同時計数情報が入力され、複数の情報処理装置のそれぞれが、入力された同時計数情報を蓄積してヒストグラムを生成する。その後、各情報処理装置が生成したヒストグラムが集約され、画像再構成が行われる。各情報処理装置として、例えば汎用のパーソナルコンピュータを利用することができる。ヒストグラミング処理を行う為の特殊なハードウェアが不要であることから、ヒストグラムを集約するための画像処理システムを安価に構成することができる。
しかしながら、この画像処理システムは、複数の情報処理装置それぞれが生成したヒストグラムを何れかの情報処理装置へ転送して集約するのに時間を要するという問題点を有している。この問題点について図１２を参照して説明する。
図１２は、従来の画像処理システムにおけるヒストグラム転送を説明するための図である。ここでは、画像処理システムが４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。この図で、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ，２Ｔ，３Ｔそれぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にあるブロックは、時刻ｔ＝ｑＴにおいて情報処理装置Ａｐに記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦３を満たす整数である。各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されているヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
図１２に示されるように、従来の画像処理システムでは、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ１に記憶されていたヒストグラムが情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。時刻ｔ＝Ｔから時刻ｔ＝２Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ２に記憶されていたヒストグラムは、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。時刻ｔ＝２Ｔから時刻ｔ＝３Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ３に記憶されていたヒストグラムは、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。この結果、時刻ｔ＝３Ｔにおいて情報処理装置Ａ０に記憶されているヒストグラムは、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていたヒストグラムが全て加算されたものとなる。その後、この情報処理装置Ａ０に記憶されているヒストグラムに基づいて画像再構成が行われる。
このように、従来の画像処理システムでは、Ｎ個の情報処理装置それぞれが生成したヒストグラムを集約するのに要する時間は（Ｎ−１）Ｔである。画像処理システムに含まれる情報処理装置の個数Ｎが多くなると、Ｎに比例してヒストグラム転送の所要時間が長くなる。また、このような画像処理システムを含む放射線画像測定装置は、被検体測定のスループットが小さいものとなる。
本発明の目的は、ヒストグラム転送の所要時間の短い画像処理を実現することである。
ある一つの面において、本発明は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）を用いた画像処理に関する。各情報処理装置は、一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶する。この画像処理は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１間で部分ヒストグラムを並列的に転送して、部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、第１〜第（Ｎ−１）転送によって情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することとを含んでいる。第ｍ転送処理（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｃ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｃ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｃ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる。ここで、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。
第１〜第（Ｎ−１）の転送によって第ｉ情報処理装置Ａｉに累積加算された第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送では、複数の部分ヒストグラムが並列的に転送される。このため、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
画像処理を実行する前に、第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の何れか一つに集約してもよい。この場合、一つの情報処理装置に集約された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理が実行される。
別の面において、本発明は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）と、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とは別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１とを用いた画像処理に関する。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の各々は、一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶する。この画像処理は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とＢ０〜ＢＮ−１との間で部分ヒストグラムを並列的に転送して、部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、第１〜第（Ｎ−１）転送処理によって情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することとを含んでいる。第ｍ転送（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｄ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｄ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｄ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる。ここで、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。
第１〜第（Ｎ−１）の転送によって第ｉ情報処理装置Ｂｉに累積加算された第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送では、複数の部分ヒストグラムが並列的に転送される。このため、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１のそれぞれに基づく画像処理が並列的に実行されてもよい。
ヒストグラムは、放射線の発生頻度データを含んでいてもよい。この場合、画像処理を実行することは、第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成することを含んでいてもよい。
さらに別の面において、本発明は、測定空間からの放射線の到来を検出する複数の放射線検出器を含む検出部と、複数の放射線検出器の何れかが検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定し、有効事象であると判定された放射線の到来に関する情報を含むデータを出力する信号処理部と、上記の画像処理を実行するシステムとを備える放射線画像測定装置に関する。信号処理部からデータが出力されると、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から選択された何れかの情報処理装置が信号処理部からそのデータを受け取る。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、信号処理部から受け取ったデータに基づいて部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶する。
この装置は、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される上記の画像処理を利用するので、放射線画像を迅速に取得できる。
検出部は、軸方向に沿って積層された複数の検出器リングを有していてもよい。検出器リングの各々は、リング状に配置された複数の放射線検出器を含んでいてもよい。検出器リングには、軸方向に沿って順に識別番号が割り当てられていてもよい。放射線の到来が有効事象であるか否かを判定することは、電子および陽電子の対消滅によって発生し互いに逆方向に飛行する光子対が一対の放射線検出器によって検出されたか否かを判定することを含んでいてもよい。信号処理部は、一対の放射線検出器が光子対を検出したと判定されると、一対の放射線検出器を識別する同時計数データを出力してもよい。放射線画像測定装置は、信号処理部と画像処理システムの間にソータをさらに備えていてもよい。ソータは、信号処理部から同時計数データを受け取り、一対の放射線検出器を含む一つ以上の検出器リングの識別番号の差に応じて情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から一つの情報処理装置を選択し、選択された情報処理装置に同時計数データを送ってもよい。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、ソータから送られる同時計数データに基づいて部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶してもよい。
他の面において、本発明は、上記の画像処理をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。
さらに他の面において、本発明は、上記の画像処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。
さらに他の面において、本発明は、搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号であってもよい。このコンピュータデータ信号は、上記の画像処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを含んでいる。
この発明は、以下の詳細な説明および添付図面から、より十分に理解されるようになる。添付図面は、単なる例示に過ぎない。したがって、添付図面がこの発明を限定するものと考えるべきではない。
この発明のさらなる適用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし、この詳細な説明および特定の例は、この発明の好適な形態を示してはいるが、単なる例示に過ぎない。この発明の趣旨と範囲内における様々な変形および変更が、この詳細な説明から当業者には明らかになるからである。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明では、同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第１実施形態
本発明に係る放射線画像測定装置の実施形態として３次元ＰＥＴ装置について説明する。図１は、本実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置１の構成図である。ＰＥＴ装置１は、検出部１０、信号処理部２０、ソータ部３０、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１、ホストコンピュータ４０およびスイッチングハブ５０を備えている（ただし、Ｎは２以上の整数）。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１およびホストコンピュータ４０は、１００Ｂａｓｅ−Ｔスイッチングハブ５０を介して相互に接続されており、画像処理システム２を構成している。スイッチングハブ５０にはソータ部３０も接続されている。
検出部１０は、軸方向に沿って同軸に積層された複数の検出器リングを含む。各検出器リングは、複数の放射線検出器を含んでいる。後述するように、積層された検出器リングは、一対のシールド板に挟まれている。ただし、検出器リング同士の間には、シールド板が存在しない。各放射線検出器は、検出部１０の内側の測定空間から飛来した光子を検出して、その光子エネルギーに応じた値を有する光子検出データを出力する。検出部１０の詳細については、後に図２を参照して説明する。
信号処理部２０は、検出部１０に含まれるいずれかの放射線検出器から出力された電気信号を受け取り、その放射線検出器が検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定する。より具体的に述べると、信号処理部２０は、検出部１０に含まれる各放射線検出器から出力される光子検出データを受け取り、この光子検出データに基づいて、電子・陽電子の対消滅に伴って発生し互いに逆方向に飛行する光子対を一対の放射線検出器が検出したか否かを判定する。そして、信号処理部２０は、一対の放射線検出器が光子対を検出したと判定したときに、その一対の放射線検出器を識別するデータ、すなわち同時計数情報を出力する。
ソータ部３０は、信号処理部２０から同時計数情報を受け取り、スイッチングハブ５０を介して情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のうちの何れかの情報処理装置Ａｎにこの同時計数情報を送出する。ここで、ｎは０以上Ｎ未満の整数である。ソータ部３０は、同時計数情報に含まれる情報の一つである「リング差」が値ｎであるときに、その同時計数情報を情報処理装置Ａｎに送出する。検出部１０において積層されている複数の検出器リングには、軸方向に沿って順に識別番号が割り当てられている。リング差は、光子対を検出した一対の放射線検出器の識別番号の差である。積層された検出器リングをＲ１，Ｒ２，Ｒ３，…と表すことにすると、光子対を検出した一対の放射線検出器を含む検出器リングがＲｐおよびＲｑであるとき、リング差はｐ−ｑである。
各情報処理装置Ａｎは、ソータ部３０からの同時計数情報を蓄積してヒストグラムを作成する。そして、各情報処理装置Ａｎは、この同時計数情報のヒストグラムに基づいて画像処理を実行する。このとき、各情報処理装置Ａｎは、ヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して処理する。ホストコンピュータ４０は、各情報処理装置Ａｎにおける画像処理の結果に基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成し、その画像をディスプレイ上に表示する。
図２は、３次元ＰＥＴ装置１の検出部１０の断面図である。この図は、検出部１０をその中心軸を含む面に沿って切断した断面を示している。検出部１０は、シールド１１とシールド１２との間に積層された検出器リングＲ１〜Ｒ７を有している。検出器リングＲ１〜Ｒ７それぞれは、中心軸に垂直な面上にリング状に配された複数の放射線検出器を有している。各放射線検出器は、例えばＢＧＯ（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）等のシンチレータと光電子増倍管とを組み合わせたシンチレーション検出器であり、中心軸を含む測定空間から飛来して到達した光子を検出する。２次元ＰＥＴ装置の場合と異なり、３次元ＰＥＴ装置１にはスライスセプタが設置されていない。検出部１０は、あらゆる方向から飛来した光子対を同時計数することができる。すなわち、検出部１０により得られ蓄積される同時計数情報は、任意の検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されうる。
図３は、３次元ＰＥＴ装置１の動作の概略を示すフローチャートである。ステップＳ１ではエミッション計測が行われる。このエミッション計測では、ＲＩ線源が投入された被検体３が検出部１０の内側の測定空間に置かれる（図２参照）。検出部１０が検出した同時計数情報は、信号処理部２０、ソータ部３０およびスイッチングハブ５０を経て、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のうちの何れかの情報処理装置Ａｎに送られ、その情報処理装置Ａｎに蓄積される。このようにして各情報処理装置Ａｎにおいて、エミッション計測時の同時計数情報のヒストグラムが作成される。
このエミッション計測の前または後に、トランスミッション計測およびブランク計測が行われる。トランスミッション計測では、ＲＩ線源が投与されていない被検体３が測定空間内に置かれる。そして、測定空間内において被検体３の周囲を校正線源が回転して、このときに検出部１０が検出した同時計数情報が蓄積され、同時計数情報のヒストグラムが作成される。ブランク計測では、被検体３が測定空間内に置かれることなく、測定空間内において校正線源が回転して、このときに検出部１０が検出した同時計数情報が蓄積され、同時計数情報のヒストグラムが作成される。
その後のステップＳ２では、前処理が行われる。この前処理では、エミッション計測時の同時計数情報のヒストグラムに対し、トランスミッション計測時およびブランク計測時それぞれの同時計数情報のヒストグラムに基づいて、散乱補正、吸収補正および感度補正が施される。
ステップＳ２の後、ステップＳ３０〜Ｓ３Ｎ−１の処理が並列的に行われる。各ステップＳ３ｎの処理は、対応する情報処理装置Ａｎにおいて行われる。各ステップＳ３ｎでは、フーリエリビニング（ＦＯＲＥ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）法により、ステップＳ２で補正された同時計数情報のヒストグラムが処理される。この処理内容の詳細については後に図４を参照して説明する。
続くステップＳ４では、各ステップＳ３ｎで処理されたヒストグラムがＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割されて情報処理装置Ａｎに記憶される。そして、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれに記憶されている第ｎヒストグラムＨｎが足し合わされる。この処理内容の詳細については後に図５および図６を用いて説明する。
ステップＳ４の後に、ステップＳ５０〜Ｓ５Ｎ−１の処理が並列的に行われる。各ステップＳ５ｎの処理は、対応する情報処理装置Ａｎにおいて行われる。各ステップＳ５ｎでは、ステップＳ４により得られたヒストグラムに基づいて画像再構成が行われる。
続くステップＳ６では、各ステップＳ５ｎで再構成された画像が情報処理装置Ａｎからホストコンピュータ４０へ送られ、そのホストコンピュータ４０において再構成画像がディスプレイ上に表示される。
図４は、３次元ＰＥＴ装置１の動作のうちステップＳ３ｎおよびＳ５ｎの処理（ＦＯＲＥ法）を説明する図である。ＦＯＲＥ法では、ダイレクトプレーン（同一の検出器リング面）に対して傾斜した投影６０について得られた投影データ６１、すなわち同時計数情報のヒストグラムが、変数ｔおよびθに関して２次元フーリエ変換される。ここで、ｔは投影の位置座標であり、θは投影の方位角である。このフーリエ変換により、変数ηおよびωに関する２次元フーリエ変換マップ６２が得られる。２次元フーリエ変換マップ６２は、「周波数と距離との関係（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ）」すなわち「ｒ＝−η／ω」を用いて、複数のダイレクトプレーンの２次元フーリエ変換マップ６３に変換される。各ダイレクトプレーンの２次元フーリエ変換マップ６３は、２次元逆フーリエ変換される。これにより、複数のダイレクトプレーンの投影データ、すなわち同時計数情報のヒストグラム６４が得られる。そして、各ダイレクトプレーンの投影データには２次元画像再構成処理が施され、再構成画像６５が得られる。ステップＳ３ｎは、上記の２次元逆フーリエ変換により同時計数情報のヒストグラム６４を得るまでの処理である。ステップＳ４は、各ヒストグラム６４を足し合わせる処理である。また、ステップＳ５ｎは、その足し合わせたヒストグラムに基づいて再構成画像６５を得る処理である。
次に、画像処理システム２の動作を説明する。以下では、画像処理システム２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
以下に図５および図６を参照しながら説明する画像処理システム２の動作は、図３中のステップＳ４の処理内容である。図５は、本実施形態における画像処理システム２の動作を示すフローチャートである。図６は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明する図である。
図５中のステップＳ４３０〜Ｓ４３３それぞれに示されている処理「ｊ＝Ｊ（ｎ，ｍ）」は、「Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎ」なる関数式に従ってｊ値を求める処理である。演算子「％」は剰余演算子を表す。上述のように、本実施形態ではＮ＝４である。ａが整数であってｂが正の整数であるとき、「ａ％ｂ」は、ａより大きくないｂの最大倍数をａより引いた値である。例えば、「−３％４＝１」、「−２％４＝２」、「−１％４＝３」、「０％４＝０」である。また、ステップＳ４４０〜Ｓ４４３それぞれに示されている処理は、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）と一般的に表記することができる。処理ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して、第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理である。ここで、ｉ，ｊ，ｋそれぞれは０以上３以下の整数である。
図６において、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ／４，２Ｔ／４，３Ｔ／４それぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にあるブロックは、時刻ｔ＝ｑＴ／４において情報処理装置Ａｐに記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦３を満たす整数である。各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されている全てのヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。なお、各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
時刻ｔ＝０において、ステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が全て終了しており、各情報処理装置Ａｎに記憶されているヒストグラムは４つの部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に等分されている。そして、図５に示されるフローに従って、ステップＳ４の処理が行われる。ステップＳ４１で先ずｍ値が１とされ、ステップＳ４２を経て、ステップＳ４３０〜Ｓ４３３が並列的に実行される。ステップＳ４４０〜Ｓ４４３も並列的に実行され、ステップＳ４５においてｍ値が１だけ増分されて、ステップＳ４２に処理が戻る。第ｍ転送ステップ（ｍ＝１，２または３）は、ステップＳ４３０〜Ｓ４３３およびステップＳ４４０〜Ｓ４４３を含む。
時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔ／４までの第１転送ステップの期間に、処理ｃ（０，３，３），処理ｃ（１，０，０），処理ｃ（２，１，１）および処理ｃ（３，２，２）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，３，３）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｃ（１，０，０）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。処理ｃ（２，１，１）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。また、処理ｃ（３，２，２）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。
時刻ｔ＝Ｔ／４から時刻ｔ＝２Ｔ／４までの第２転送ステップの期間に、処理ｃ（０，２，２），処理ｃ（１，３，３），処理ｃ（２，０，０）および処理ｃ（３，１，１）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，２，２）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｃ（１，３，３）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｃ（２，０，０）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。また、処理ｃ（３，１，１）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。
時刻ｔ＝２Ｔ／４から時刻ｔ＝３Ｔ／４までの第３転送ステップの期間に、処理ｃ（０，１，１），処理ｃ（１，２，２），処理ｃ（２，３，３）および処理ｃ（３，０，０）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，１，１）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。処理ｃ（１，２，２）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｃ（２，３，３）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。また、処理ｃ（３，０，０）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。
この結果、時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ０が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ１に記憶されている部分ヒストグラムＨ１は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ１が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ２に記憶されている部分ヒストグラムＨ２は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ２が全て加算されたものとなる。また、時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ３に記憶されている部分ヒストグラムＨ３は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ３が全て加算されたものとなる。
この後、ステップＳ５０〜Ｓ５３それぞれの処理が並列的に行われ、各情報処理装置Ａｎに記憶されている部分ヒストグラムＨｎに基づいて画像再構成が行われる。
以上のように、第１実施形態では、部分ヒストグラム毎の集約に要する時間は３Ｔ／４である。一般に、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれがヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶している場合には、Ｎ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１それぞれの集約に要する時間は（Ｎ−１）Ｔ／Ｎである。
第２実施形態
以下では、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同じ３次元ＰＥＴ装置１を用いる。しかし、第２実施形態は、第１実施形態と異なる画像処理方法を採用する。本実施形態でも、画像処理システム２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
図７および図８に示される本実施形態の画像処理システム２の動作は、図３中のステップＳ４の後に、各情報処理装置Ａｎに記憶されている部分ヒストグラムＨｎを一つの情報処理装置Ａ０に転送して、集約する処理を加えたものである。図７は、本実施形態に係る画像処理システム２の動作を示すフローチャートである。図８は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明する図である。第２実施形態は、第１実施形態における時刻ｔ＝３Ｔ／４までの処理の後、ステップＳ４６〜Ｓ４８からなるヒストグラム集約処理を実行する。
具体的には、時刻ｔ＝３Ｔ／４から時刻ｔ＝４Ｔ／４までの期間にステップＳ４６で処理ｃ（１，０，１）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ１として記憶される。時刻ｔ＝４Ｔ／４から時刻ｔ＝５Ｔ／４までの期間にステップＳ４７で処理ｃ（２，０，２）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ２として記憶される。時刻ｔ＝５Ｔ／４から時刻ｔ＝６Ｔ／４までの期間にステップＳ４８で処理ｃ（３，０，３）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ３として記憶される。
この結果、時刻ｔ＝６Ｔ／４においては、情報処理装置Ａ０にすべての部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が集約されて記憶されている。その後、この情報処理装置Ａ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に基づいて画像再構成が行われる。
以上のように、第２実施形態では、すべての部分ヒストグラムを集約するのに要する時間は６Ｔ／４である。一般に、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれがヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶している場合には、すべての部分ヒストグラムの集約に要する時間は２（Ｎ−１）Ｔ／Ｎである。
第３実施形態
以下では、本発明の第３の実施形態について説明する。第３実施形態は、図９に示される３次元ＰＥＴ装置８１である。ＰＥＴ装置８１は、検出部１０、信号処理部２０、ソータ部３０、および画像処理システム８２を備えている。検出部１０、信号処理部２０およびソータ部３０は、すでに説明したとおりである。画像処理システム８２は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１、ホストコンピュータ４０およびスイッチングハブ５０を備えている。さらに、画像処理システム８２は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に加えて別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１も含んでいる。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１および情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１、ならびにホストコンピュータ４０は、スイッチングハブ５０を介して相互に接続されている。
次に、画像処理システム８２の動作を説明する。以下では、画像処理システム８２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３および４つの情報処理装置Ｂ０〜Ｂ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
ＰＥＴ装置８１は、第１および第２実施形態と異なる画像処理方法を採用する。以下では、図１０および図１１を参照しながら、本実施形態の画像処理を説明する。図１０は、本実施形態に係る画像処理システム８２の動作を示すフローチャートである。図１１は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明するための図である。
図１０中のステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３それぞれに示されている処理は、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）と一般的に表記することができる。処理ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して、第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理である。ここで、ｉ，ｊ，ｋそれぞれは０以上３以下の整数である。
図１１において、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０およびＢ０の組，Ａ１およびＢ１の組，Ａ２およびＢ２の組，Ａ３およびＢ３の組それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ／４，２Ｔ／４，３Ｔ／４それぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にある２ブロックは、時刻ｔ＝ｑＴ／４において情報処理装置ＡｐおよびＢｐの組に記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦４を満たす整数である。また、各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されている全てのヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
時刻ｔ＝０において、ステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が全て終了しており、各情報処理装置Ａｎに記憶されているヒストグラムは４つの部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に等分されている。そして、図１０に示されるフローで処理が行われる。ステップＳ１４１で先ずｍ値が０とされ、ステップＳ１４２を経て、ステップＳ１４３０〜Ｓ１４３３が並列的に実行される。ステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３も並列的に実行され、ステップＳ１４５においてｍ値が１だけ増分されて、ステップＳ１４２に処理が戻る。第ｍ転送ステップ（ｍ＝０，１，２または３）は、ステップＳ１４３０〜Ｓ１４３３およびステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３を含む。
時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔ／４までの第０転送ステップの期間に、処理ｄ（０，０，０），処理ｄ（１，１，１），処理ｄ（２，２，２）および処理ｄ（３，３，３）についてヒストグラム転送が並列的に行われる。すなわち、処理ｄ（０，０，０）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０において部分ヒストグラムＨ０として記憶される。処理ｄ（１，１，１）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１において部分ヒストグラムＨ１として記憶される。処理ｄ（２，２，２）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２において部分ヒストグラムＨ２として記憶される。また、処理ｄ（３，３，３）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３において部分ヒストグラムＨ３として記憶される。
時刻ｔ＝Ｔ／４から時刻ｔ＝２Ｔ／４までの第１転送ステップの期間に、処理ｄ（０，３，３），処理ｄ（１，０，０），処理ｄ（２，１，１）および処理ｄ（３，２，２）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，３，３）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｄ（１，０，０）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。処理ｄ（２，１，１）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。また、処理ｄ（３，２，２）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。
時刻ｔ＝２Ｔ／４から時刻ｔ＝３Ｔ／４までの第２転送ステップの期間に、処理ｄ（０，２，２），処理ｄ（１，３，３），処理ｄ（２，０，０）および処理ｄ（３，１，１）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，２，２）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｄ（１，３，３）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｄ（２，０，０）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。また、処理ｄ（３，１，１）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。
時刻ｔ＝３Ｔ／４から時刻ｔ＝Ｔまでの第３転送ステップの期間に、処理ｄ（０，１，１），処理ｄ（１，２，２），処理ｄ（２，３，３）および処理ｄ（３，０，０）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，１，１）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。処理ｄ（１，２，２）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｄ（２，３，３）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。また、処理ｄ（３，０，０）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。
この結果、時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ０が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ１に記憶されている部分ヒストグラムＨ１は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ１が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ２に記憶されている部分ヒストグラムＨ２は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ２が全て加算されたものとなる。また、時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ３に記憶されている部分ヒストグラムＨ３は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ３が全て加算されたものとなる。その後、４つの情報処理装置Ｂ０〜Ｂ３それぞれにおいて画像再構成処理が並列的に行われる。
以上のように、第３実施形態では、部分ヒストグラム毎の集約に要する時間はＴである。この所要時間Ｔは、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の個数Ｎに依存しない。
上述した第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態それぞれのヒストグラム転送処理時間を従来技術の処理時間と比較すると、以下のとおりである。第１実施形態の所要時間は（Ｎ−１）Ｔ／Ｎであり、第２実施形態の所要時間は２（Ｎ−１）Ｔ／Ｎであり、第３実施形態の所要時間はＴであり、従来技術の所要時間は（Ｎ−１）Ｔである。ここで、Ｎ＝１６とし、全体のヒストグラムの大きさを１００ＭＢとし、転送速度を１０ＭＢ／ｓとすると、全体のヒストグラムを転送するのに要する時間Ｔは１０秒である。このとき、第１実施形態の所要時間は９．４秒であり、第２実施形態の所要時間は１８．８秒であり、第３実施形態の所要時間は１０秒であり、従来技術の所要時間は１５０秒である。
このように、実施形態に係る画像処理システムおよび画像処理方法は、ヒストグラム転送の所要時間を短くすることができる。そして、このような画像処理システムを含む放射線画像測定装置、例えば３次元ＰＥＴ装置は、被検体測定のスループットを高めることができる。
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
本発明の実施形態に係る画像処理プログラムは、上述した画像処理方法のいずれかをコンピュータに実行させるためのプログラムである。また、本発明の実施形態に係る記録媒体は、このような画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭである。ホストコンピュータ４０は、自身のハードディスクに記憶されている画像処理プログラムに従って、或いは、記録媒体に記録された画像処理プログラムに従って、上述した画像処理のいずれかを実行する。
本発明の実施形態に係る画像処理プログラムは、搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号に含まれていてもよい。この場合、ホストコンピュータ４０は、コンピュータデータ信号に含まれる画像処理プログラムに従って、上述した画像処理のいずれかを実行する。ホストコンピュータは、通信ネットワークを介してコンピュータ信号を受信できる。
上記実施形態では、本発明に係る放射線画像測定装置として３次元ＰＥＴ装置が採用されている。この代わりに、２次元ＰＥＴ装置、γカメラまたはＳＰＥＣＴを採用してもよい。γカメラまたはＳＰＥＣＴでは、信号処理部２０は、放射線検出器が検出した放射線の到来が有効事象であるか否かをエネルギー弁別によって判定することができる。
産業上の利用可能性
上述したように、第１〜第（Ｎ−１）の転送手段によって第ｉ情報処理装置Ａｉに累積加算される第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送手段が複数の部分ヒストグラムの転送を並列的に実行するので、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
したがって、この発明は、ヒストグラム転送の所要時間の短い画像処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置の構成を示す概略図である。
図２は、３次元ＰＥＴ装置の検出部１０の断面図である。
図３は、３次元ＰＥＴ装置の動作の概略を示すフローチャートである。
図４は、３次元ＰＥＴ装置の動作のうちステップＳ３ｎおよびＳ５ｎの処理を示す図である。
図５は、第１実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図６は、第１実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図７は、第２実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図８は、第２実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図９は、第３実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置の構成を示す概略図である。
図１０は、第３実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図１１は、第３実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図１２は、従来の画像処理システムにおける部分ヒストグラム転送の説明図である。
本発明は、複数の情報処理装置に記憶されたヒストグラムに基づく画像処理に関する。
背景技術
放射線画像測定装置は、その検出部に含まれる複数の放射線検出器の何れかが検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定し、有効事象であると判定された放射線の到来に関するヒストグラムを生成し、このヒストグラムに基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。このような放射線画像測定装置には、γカメラ、ＳＰＥＣＴ（ｓｉｎｇｌｅ ｐｈｏｔｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）およびＰＥＴ（ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が含まれる。
特に、ＰＥＴ装置は、陽電子放出アイソトープ（ＲＩ線源）が投入された生体（被検体）内における電子および陽電子の対消滅に伴って発生し互いに逆方向に飛行する光子対を同時計数法により検出することにより、被検体内の極微量物質の挙動を画像化することができる装置である。ＰＥＴ装置は、被検体が置かれる測定空間の周囲に配列された多数の小型の放射線検出器を有する検出部を備えている。ＰＥＴ装置は、電子および陽電子の対消滅に伴って発生するエネルギー５１１ｋｅＶの光子対を同時計数法で検出し、この同時計数情報を蓄積してヒストグラムを作成する。そして、この作成されたヒストグラムに基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。ＰＥＴ装置は、核医学分野で重要な役割を果たしている。ＰＥＴ装置を用いて、例えば生体機能や脳の高次機能の研究を行うことができる。このようなＰＥＴ装置は、２次元ＰＥＴ装置と３次元ＰＥＴ装置とに大別される。
２次元ＰＥＴ装置は、軸方向に沿って積層された複数の検出器リングを含む検出部を有している。各検出器リングは、複数の放射線検出器を含んでいる。検出器リング同士の間には、シールド板が配置されている。２次元ＰＥＴ装置の検出部は、検出器リングの中心軸との角度が約９０度の方向から飛来した光子対のみを同時計数することができる。したがって、２次元ＰＥＴ装置の検出部により得られ蓄積された同時計数情報すなわち２次元投影データは、同一の検出器リングまたは隣接する（若しくは極めて近い）検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されるものに限られる。したがって、２次元ＰＥＴ装置は、測定空間外の位置で発生した光子対が散乱されて生じる散乱線を効率よく除外することができ、また、２次元投影データに対して吸収補正や感度補正を容易に施すことができる。
一方、３次元ＰＥＴ装置は、軸方向に積層された複数の検出器リングを含む検出部を有し、各検出器リングが複数の放射線検出器を含んでいるが、検出器リング間にシールド板を有していない。３次元ＰＥＴ装置の検出部は、あらゆる方向から飛来した光子対を同時計数することができる。したがって、３次元ＰＥＴ装置の検出部により得られ蓄積される同時計数情報すなわち３次元投影データは、任意の検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されうる。したがって、３次元ＰＥＴ装置は、２次元ＰＥＴ装置と比較して５倍〜１０倍程度に高い感度で、光子対を同時計数することができる。
発明の開示
上記のＰＥＴ装置を含め放射線画像測定装置では、測定範囲の拡大と解像度の向上とが望まれている。このような要望は、ヒストグラムサイズの巨大化を招くことから、このヒストグラムを一つの情報処理装置内の主記憶装置が記憶できない可能性がある。また、特に３次元ＰＥＴ装置では、蓄積すべき同時計数情報の発生頻度が高いため、ヒストグラムを一つの情報処理装置が生成できない可能性がある。
そこで、複数の情報処理装置を用いてヒストグラムを生成することが提案されている。例えば特開２００１−３３５５６号公報に開示されている放射線画像測定装置では、複数の情報処理装置のうちから選択された何れか一つに同時計数情報が入力され、複数の情報処理装置のそれぞれが、入力された同時計数情報を蓄積してヒストグラムを生成する。その後、各情報処理装置が生成したヒストグラムが集約され、画像再構成が行われる。各情報処理装置として、例えば汎用のパーソナルコンピュータを利用することができる。ヒストグラミング処理を行う為の特殊なハードウェアが不要であることから、ヒストグラムを集約するための画像処理システムを安価に構成することができる。
しかしながら、この画像処理システムは、複数の情報処理装置それぞれが生成したヒストグラムを何れかの情報処理装置へ転送して集約するのに時間を要するという問題点を有している。この問題点について図１２を参照して説明する。
図１２は、従来の画像処理システムにおけるヒストグラム転送を説明するための図である。ここでは、画像処理システムが４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。この図で、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ，２Ｔ，３Ｔそれぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にあるブロックは、時刻ｔ＝ｑＴにおいて情報処理装置Ａｐに記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦３を満たす整数である。各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されているヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
図１２に示されるように、従来の画像処理システムでは、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ１に記憶されていたヒストグラムが情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。時刻ｔ＝Ｔから時刻ｔ＝２Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ２に記憶されていたヒストグラムは、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。時刻ｔ＝２Ｔから時刻ｔ＝３Ｔまでの期間に、情報処理装置Ａ３に記憶されていたヒストグラムは、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていたヒストグラムに累積加算される。この結果、時刻ｔ＝３Ｔにおいて情報処理装置Ａ０に記憶されているヒストグラムは、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていたヒストグラムが全て加算されたものとなる。その後、この情報処理装置Ａ０に記憶されているヒストグラムに基づいて画像再構成が行われる。
このように、従来の画像処理システムでは、Ｎ個の情報処理装置それぞれが生成したヒストグラムを集約するのに要する時間は（Ｎ−１）Ｔである。画像処理システムに含まれる情報処理装置の個数Ｎが多くなると、Ｎに比例してヒストグラム転送の所要時間が長くなる。また、このような画像処理システムを含む放射線画像測定装置は、被検体測定のスループットが小さいものとなる。
本発明の目的は、ヒストグラム転送の所要時間の短い画像処理を実現することである。
ある一つの面において、本発明は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）を用いた画像処理に関する。各情報処理装置は、一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶する。この画像処理は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１間で部分ヒストグラムを並列的に転送して、部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、第１〜第（Ｎ−１）転送によって情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することとを含んでいる。第ｍ転送処理（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｃ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｃ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｃ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる。ここで、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。
第１〜第（Ｎ−１）の転送によって第ｉ情報処理装置Ａｉに累積加算された第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送では、複数の部分ヒストグラムが並列的に転送される。このため、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
画像処理を実行する前に、第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の何れか一つに集約してもよい。この場合、一つの情報処理装置に集約された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理が実行される。
別の面において、本発明は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）と、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とは別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１とを用いた画像処理に関する。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の各々は、一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶する。この画像処理は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とＢ０〜ＢＮ−１との間で部分ヒストグラムを並列的に転送して、部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、第１〜第（Ｎ−１）転送処理によって情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１にそれぞれ累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することとを含んでいる。第ｍ転送（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｄ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｄ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｄ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる。ここで、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。
第１〜第（Ｎ−１）の転送によって第ｉ情報処理装置Ｂｉに累積加算された第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送では、複数の部分ヒストグラムが並列的に転送される。このため、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１のそれぞれに基づく画像処理が並列的に実行されてもよい。
ヒストグラムは、放射線の発生頻度データを含んでいてもよい。この場合、画像処理を実行することは、第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成することを含んでいてもよい。
さらに別の面において、本発明は、測定空間からの放射線の到来を検出する複数の放射線検出器を含む検出部と、複数の放射線検出器の何れかが検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定し、有効事象であると判定された放射線の到来に関する情報を含むデータを出力する信号処理部と、上記の画像処理を実行するシステムとを備える放射線画像測定装置に関する。信号処理部からデータが出力されると、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から選択された何れかの情報処理装置が信号処理部からそのデータを受け取る。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、信号処理部から受け取ったデータに基づいて部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶する。
この装置は、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される上記の画像処理を利用するので、放射線画像を迅速に取得できる。
検出部は、軸方向に沿って積層された複数の検出器リングを有していてもよい。検出器リングの各々は、リング状に配置された複数の放射線検出器を含んでいてもよい。検出器リングには、軸方向に沿って順に識別番号が割り当てられていてもよい。放射線の到来が有効事象であるか否かを判定することは、電子および陽電子の対消滅によって発生し互いに逆方向に飛行する光子対が一対の放射線検出器によって検出されたか否かを判定することを含んでいてもよい。信号処理部は、一対の放射線検出器が光子対を検出したと判定されると、一対の放射線検出器を識別する同時計数データを出力してもよい。放射線画像測定装置は、信号処理部と画像処理システムの間にソータをさらに備えていてもよい。ソータは、信号処理部から同時計数データを受け取り、一対の放射線検出器を含む一つ以上の検出器リングの識別番号の差に応じて情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から一つの情報処理装置を選択し、選択された情報処理装置に同時計数データを送ってもよい。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、ソータから送られる同時計数データに基づいて部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶してもよい。
他の面において、本発明は、上記の画像処理をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。
さらに他の面において、本発明は、上記の画像処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。
さらに他の面において、本発明は、搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号であってもよい。このコンピュータデータ信号は、上記の画像処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを含んでいる。
この発明は、以下の詳細な説明および添付図面から、より十分に理解されるようになる。添付図面は、単なる例示に過ぎない。したがって、添付図面がこの発明を限定するものと考えるべきではない。
この発明のさらなる適用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし、この詳細な説明および特定の例は、この発明の好適な形態を示してはいるが、単なる例示に過ぎない。この発明の趣旨と範囲内における様々な変形および変更が、この詳細な説明から当業者には明らかになるからである。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明では、同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第１実施形態
本発明に係る放射線画像測定装置の実施形態として３次元ＰＥＴ装置について説明する。図１は、本実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置１の構成図である。ＰＥＴ装置１は、検出部１０、信号処理部２０、ソータ部３０、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１、ホストコンピュータ４０およびスイッチングハブ５０を備えている（ただし、Ｎは２以上の整数）。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１およびホストコンピュータ４０は、１００Ｂａｓｅ−Ｔスイッチングハブ５０を介して相互に接続されており、画像処理システム２を構成している。スイッチングハブ５０にはソータ部３０も接続されている。
検出部１０は、軸方向に沿って同軸に積層された複数の検出器リングを含む。各検出器リングは、複数の放射線検出器を含んでいる。後述するように、積層された検出器リングは、一対のシールド板に挟まれている。ただし、検出器リング同士の間には、シールド板が存在しない。各放射線検出器は、検出部１０の内側の測定空間から飛来した光子を検出して、その光子エネルギーに応じた値を有する光子検出データを出力する。検出部１０の詳細については、後に図２を参照して説明する。
信号処理部２０は、検出部１０に含まれるいずれかの放射線検出器から出力された電気信号を受け取り、その放射線検出器が検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定する。より具体的に述べると、信号処理部２０は、検出部１０に含まれる各放射線検出器から出力される光子検出データを受け取り、この光子検出データに基づいて、電子・陽電子の対消滅に伴って発生し互いに逆方向に飛行する光子対を一対の放射線検出器が検出したか否かを判定する。そして、信号処理部２０は、一対の放射線検出器が光子対を検出したと判定したときに、その一対の放射線検出器を識別するデータ、すなわち同時計数情報を出力する。
ソータ部３０は、信号処理部２０から同時計数情報を受け取り、スイッチングハブ５０を介して情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のうちの何れかの情報処理装置Ａｎにこの同時計数情報を送出する。ここで、ｎは０以上Ｎ未満の整数である。ソータ部３０は、同時計数情報に含まれる情報の一つである「リング差」が値ｎであるときに、その同時計数情報を情報処理装置Ａｎに送出する。検出部１０において積層されている複数の検出器リングには、軸方向に沿って順に識別番号が割り当てられている。リング差は、光子対を検出した一対の放射線検出器の識別番号の差である。積層された検出器リングをＲ１，Ｒ２，Ｒ３，…と表すことにすると、光子対を検出した一対の放射線検出器を含む検出器リングがＲｐおよびＲｑであるとき、リング差はｐ−ｑである。
各情報処理装置Ａｎは、ソータ部３０からの同時計数情報を蓄積してヒストグラムを作成する。そして、各情報処理装置Ａｎは、この同時計数情報のヒストグラムに基づいて画像処理を実行する。このとき、各情報処理装置Ａｎは、ヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して処理する。ホストコンピュータ４０は、各情報処理装置Ａｎにおける画像処理の結果に基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成し、その画像をディスプレイ上に表示する。
図２は、３次元ＰＥＴ装置１の検出部１０の断面図である。この図は、検出部１０をその中心軸を含む面に沿って切断した断面を示している。検出部１０は、シールド１１とシールド１２との間に積層された検出器リングＲ１〜Ｒ７を有している。検出器リングＲ１〜Ｒ７それぞれは、中心軸に垂直な面上にリング状に配された複数の放射線検出器を有している。各放射線検出器は、例えばＢＧＯ（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）等のシンチレータと光電子増倍管とを組み合わせたシンチレーション検出器であり、中心軸を含む測定空間から飛来して到達した光子を検出する。２次元ＰＥＴ装置の場合と異なり、３次元ＰＥＴ装置１にはスライスセプタが設置されていない。検出部１０は、あらゆる方向から飛来した光子対を同時計数することができる。すなわち、検出部１０により得られ蓄積される同時計数情報は、任意の検出器リングに含まれる一対の放射線検出器によって計測されうる。
図３は、３次元ＰＥＴ装置１の動作の概略を示すフローチャートである。ステップＳ１ではエミッション計測が行われる。このエミッション計測では、ＲＩ線源が投入された被検体３が検出部１０の内側の測定空間に置かれる（図２参照）。検出部１０が検出した同時計数情報は、信号処理部２０、ソータ部３０およびスイッチングハブ５０を経て、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のうちの何れかの情報処理装置Ａｎに送られ、その情報処理装置Ａｎに蓄積される。このようにして各情報処理装置Ａｎにおいて、エミッション計測時の同時計数情報のヒストグラムが作成される。
このエミッション計測の前または後に、トランスミッション計測およびブランク計測が行われる。トランスミッション計測では、ＲＩ線源が投与されていない被検体３が測定空間内に置かれる。そして、測定空間内において被検体３の周囲を校正線源が回転して、このときに検出部１０が検出した同時計数情報が蓄積され、同時計数情報のヒストグラムが作成される。ブランク計測では、被検体３が測定空間内に置かれることなく、測定空間内において校正線源が回転して、このときに検出部１０が検出した同時計数情報が蓄積され、同時計数情報のヒストグラムが作成される。
その後のステップＳ２では、前処理が行われる。この前処理では、エミッション計測時の同時計数情報のヒストグラムに対し、トランスミッション計測時およびブランク計測時それぞれの同時計数情報のヒストグラムに基づいて、散乱補正、吸収補正および感度補正が施される。
ステップＳ２の後、ステップＳ３０〜Ｓ３Ｎ−１の処理が並列的に行われる。各ステップＳ３ｎの処理は、対応する情報処理装置Ａｎにおいて行われる。各ステップＳ３ｎでは、フーリエリビニング（ＦＯＲＥ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）法により、ステップＳ２で補正された同時計数情報のヒストグラムが処理される。この処理内容の詳細については後に図４を参照して説明する。
続くステップＳ４では、各ステップＳ３ｎで処理されたヒストグラムがＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割されて情報処理装置Ａｎに記憶される。そして、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれに記憶されている第ｎヒストグラムＨｎが足し合わされる。この処理内容の詳細については後に図５および図６を用いて説明する。
ステップＳ４の後に、ステップＳ５０〜Ｓ５Ｎ−１の処理が並列的に行われる。各ステップＳ５ｎの処理は、対応する情報処理装置Ａｎにおいて行われる。各ステップＳ５ｎでは、ステップＳ４により得られたヒストグラムに基づいて画像再構成が行われる。
続くステップＳ６では、各ステップＳ５ｎで再構成された画像が情報処理装置Ａｎからホストコンピュータ４０へ送られ、そのホストコンピュータ４０において再構成画像がディスプレイ上に表示される。
図４は、３次元ＰＥＴ装置１の動作のうちステップＳ３ｎおよびＳ５ｎの処理（ＦＯＲＥ法）を説明する図である。ＦＯＲＥ法では、ダイレクトプレーン（同一の検出器リング面）に対して傾斜した投影６０について得られた投影データ６１、すなわち同時計数情報のヒストグラムが、変数ｔおよびθに関して２次元フーリエ変換される。ここで、ｔは投影の位置座標であり、θは投影の方位角である。このフーリエ変換により、変数ηおよびωに関する２次元フーリエ変換マップ６２が得られる。２次元フーリエ変換マップ６２は、「周波数と距離との関係（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ）」すなわち「ｒ＝−η／ω」を用いて、複数のダイレクトプレーンの２次元フーリエ変換マップ６３に変換される。各ダイレクトプレーンの２次元フーリエ変換マップ６３は、２次元逆フーリエ変換される。これにより、複数のダイレクトプレーンの投影データ、すなわち同時計数情報のヒストグラム６４が得られる。そして、各ダイレクトプレーンの投影データには２次元画像再構成処理が施され、再構成画像６５が得られる。ステップＳ３ｎは、上記の２次元逆フーリエ変換により同時計数情報のヒストグラム６４を得るまでの処理である。ステップＳ４は、各ヒストグラム６４を足し合わせる処理である。また、ステップＳ５ｎは、その足し合わせたヒストグラムに基づいて再構成画像６５を得る処理である。
次に、画像処理システム２の動作を説明する。以下では、画像処理システム２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
以下に図５および図６を参照しながら説明する画像処理システム２の動作は、図３中のステップＳ４の処理内容である。図５は、本実施形態における画像処理システム２の動作を示すフローチャートである。図６は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明する図である。
図５中のステップＳ４３０〜Ｓ４３３それぞれに示されている処理「ｊ＝Ｊ（ｎ，ｍ）」は、「Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎ」なる関数式に従ってｊ値を求める処理である。演算子「％」は剰余演算子を表す。上述のように、本実施形態ではＮ＝４である。ａが整数であってｂが正の整数であるとき、「ａ％ｂ」は、ａより大きくないｂの最大倍数をａより引いた値である。例えば、「−３％４＝１」、「−２％４＝２」、「−１％４＝３」、「０％４＝０」である。また、ステップＳ４４０〜Ｓ４４３それぞれに示されている処理は、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）と一般的に表記することができる。処理ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して、第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理である。ここで、ｉ，ｊ，ｋそれぞれは０以上３以下の整数である。
図６において、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ／４，２Ｔ／４，３Ｔ／４それぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にあるブロックは、時刻ｔ＝ｑＴ／４において情報処理装置Ａｐに記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦３を満たす整数である。各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されている全てのヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。なお、各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
時刻ｔ＝０において、ステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が全て終了しており、各情報処理装置Ａｎに記憶されているヒストグラムは４つの部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に等分されている。そして、図５に示されるフローに従って、ステップＳ４の処理が行われる。ステップＳ４１で先ずｍ値が１とされ、ステップＳ４２を経て、ステップＳ４３０〜Ｓ４３３が並列的に実行される。ステップＳ４４０〜Ｓ４４３も並列的に実行され、ステップＳ４５においてｍ値が１だけ増分されて、ステップＳ４２に処理が戻る。第ｍ転送ステップ（ｍ＝１，２または３）は、ステップＳ４３０〜Ｓ４３３およびステップＳ４４０〜Ｓ４４３を含む。
時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔ／４までの第１転送ステップの期間に、処理ｃ（０，３，３），処理ｃ（１，０，０），処理ｃ（２，１，１）および処理ｃ（３，２，２）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，３，３）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｃ（１，０，０）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。処理ｃ（２，１，１）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。また、処理ｃ（３，２，２）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。
時刻ｔ＝Ｔ／４から時刻ｔ＝２Ｔ／４までの第２転送ステップの期間に、処理ｃ（０，２，２），処理ｃ（１，３，３），処理ｃ（２，０，０）および処理ｃ（３，１，１）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，２，２）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｃ（１，３，３）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｃ（２，０，０）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。また、処理ｃ（３，１，１）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。
時刻ｔ＝２Ｔ／４から時刻ｔ＝３Ｔ／４までの第３転送ステップの期間に、処理ｃ（０，１，１），処理ｃ（１，２，２），処理ｃ（２，３，３）および処理ｃ（３，０，０）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｃ（０，１，１）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ１に転送され、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。処理ｃ（１，２，２）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ２に転送され、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｃ（２，３，３）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ３に転送され、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。また、処理ｃ（３，０，０）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。
この結果、時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ０が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ１に記憶されている部分ヒストグラムＨ１は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ１が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ２に記憶されている部分ヒストグラムＨ２は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ２が全て加算されたものとなる。また、時刻ｔ＝３Ｔ／４において情報処理装置Ａ３に記憶されている部分ヒストグラムＨ３は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ３が全て加算されたものとなる。
この後、ステップＳ５０〜Ｓ５３それぞれの処理が並列的に行われ、各情報処理装置Ａｎに記憶されている部分ヒストグラムＨｎに基づいて画像再構成が行われる。
以上のように、第１実施形態では、部分ヒストグラム毎の集約に要する時間は３Ｔ／４である。一般に、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれがヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶している場合には、Ｎ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１それぞれの集約に要する時間は（Ｎ−１）Ｔ／Ｎである。
第２実施形態
以下では、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同じ３次元ＰＥＴ装置１を用いる。しかし、第２実施形態は、第１実施形態と異なる画像処理方法を採用する。本実施形態でも、画像処理システム２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
図７および図８に示される本実施形態の画像処理システム２の動作は、図３中のステップＳ４の後に、各情報処理装置Ａｎに記憶されている部分ヒストグラムＨｎを一つの情報処理装置Ａ０に転送して、集約する処理を加えたものである。図７は、本実施形態に係る画像処理システム２の動作を示すフローチャートである。図８は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明する図である。第２実施形態は、第１実施形態における時刻ｔ＝３Ｔ／４までの処理の後、ステップＳ４６〜Ｓ４８からなるヒストグラム集約処理を実行する。
具体的には、時刻ｔ＝３Ｔ／４から時刻ｔ＝４Ｔ／４までの期間にステップＳ４６で処理ｃ（１，０，１）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ１として記憶される。時刻ｔ＝４Ｔ／４から時刻ｔ＝５Ｔ／４までの期間にステップＳ４７で処理ｃ（２，０，２）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ２として記憶される。時刻ｔ＝５Ｔ／４から時刻ｔ＝６Ｔ／４までの期間にステップＳ４８で処理ｃ（３，０，３）が行われる。すなわち、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ａ０に転送され、情報処理装置Ａ０において部分ヒストグラムＨ３として記憶される。
この結果、時刻ｔ＝６Ｔ／４においては、情報処理装置Ａ０にすべての部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が集約されて記憶されている。その後、この情報処理装置Ａ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に基づいて画像再構成が行われる。
以上のように、第２実施形態では、すべての部分ヒストグラムを集約するのに要する時間は６Ｔ／４である。一般に、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１それぞれがヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶している場合には、すべての部分ヒストグラムの集約に要する時間は２（Ｎ−１）Ｔ／Ｎである。
第３実施形態
以下では、本発明の第３の実施形態について説明する。第３実施形態は、図９に示される３次元ＰＥＴ装置８１である。ＰＥＴ装置８１は、検出部１０、信号処理部２０、ソータ部３０、および画像処理システム８２を備えている。検出部１０、信号処理部２０およびソータ部３０は、すでに説明したとおりである。画像処理システム８２は、Ｎ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１、ホストコンピュータ４０およびスイッチングハブ５０を備えている。さらに、画像処理システム８２は、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に加えて別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１も含んでいる。情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１および情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１、ならびにホストコンピュータ４０は、スイッチングハブ５０を介して相互に接続されている。
次に、画像処理システム８２の動作を説明する。以下では、画像処理システム８２が４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３および４つの情報処理装置Ｂ０〜Ｂ３を含むものとする。各情報処理装置Ａｎには、元のヒストグラムが４等分された部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３が記憶されている。
ＰＥＴ装置８１は、第１および第２実施形態と異なる画像処理方法を採用する。以下では、図１０および図１１を参照しながら、本実施形態の画像処理を説明する。図１０は、本実施形態に係る画像処理システム８２の動作を示すフローチャートである。図１１は、本実施形態におけるヒストグラム転送を説明するための図である。
図１０中のステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３それぞれに示されている処理は、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）と一般的に表記することができる。処理ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して、第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理である。ここで、ｉ，ｊ，ｋそれぞれは０以上３以下の整数である。
図１１において、各行は、最上行から順に情報処理装置Ａ０およびＢ０の組，Ａ１およびＢ１の組，Ａ２およびＢ２の組，Ａ３およびＢ３の組それぞれを示し、各列は、最左列から順に時刻ｔ＝０，Ｔ／４，２Ｔ／４，３Ｔ／４それぞれを示す。第ｐ行第ｑ列にある２ブロックは、時刻ｔ＝ｑＴ／４において情報処理装置ＡｐおよびＢｐの組に記憶されているヒストグラムを示す。ここで、ｐは０≦ｐ≦３を満たす整数であり、ｑは０≦ｑ≦４を満たす整数である。また、各ブロックは、ヒストグラムが累積加算されるたびに、より濃く表示される。ヒストグラムを送出した情報処理装置は該ヒストグラムを記憶したままでもよいが、この図では見易いように、ヒストグラムを送出した情報処理装置を示すブロックが白抜きとされている。上記の時間Ｔは、或る一つの情報処理装置に記憶されている全てのヒストグラムを他の情報処理装置に転送するのに要する時間である。各情報処理装置の内部の処理（ヒストグラム累積加算処理）に要する時間は、上記の時間Ｔと比べて格段に小さいので無視する。
時刻ｔ＝０において、ステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が全て終了しており、各情報処理装置Ａｎに記憶されているヒストグラムは４つの部分ヒストグラムＨ０〜Ｈ３に等分されている。そして、図１０に示されるフローで処理が行われる。ステップＳ１４１で先ずｍ値が０とされ、ステップＳ１４２を経て、ステップＳ１４３０〜Ｓ１４３３が並列的に実行される。ステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３も並列的に実行され、ステップＳ１４５においてｍ値が１だけ増分されて、ステップＳ１４２に処理が戻る。第ｍ転送ステップ（ｍ＝０，１，２または３）は、ステップＳ１４３０〜Ｓ１４３３およびステップＳ１４４０〜Ｓ１４４３を含む。
時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔ／４までの第０転送ステップの期間に、処理ｄ（０，０，０），処理ｄ（１，１，１），処理ｄ（２，２，２）および処理ｄ（３，３，３）についてヒストグラム転送が並列的に行われる。すなわち、処理ｄ（０，０，０）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０において部分ヒストグラムＨ０として記憶される。処理ｄ（１，１，１）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１において部分ヒストグラムＨ１として記憶される。処理ｄ（２，２，２）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２において部分ヒストグラムＨ２として記憶される。また、処理ｄ（３，３，３）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３において部分ヒストグラムＨ３として記憶される。
時刻ｔ＝Ｔ／４から時刻ｔ＝２Ｔ／４までの第１転送ステップの期間に、処理ｄ（０，３，３），処理ｄ（１，０，０），処理ｄ（２，１，１）および処理ｄ（３，２，２）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，３，３）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｄ（１，０，０）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。処理ｄ（２，１，１）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。また、処理ｄ（３，２，２）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。
時刻ｔ＝２Ｔ／４から時刻ｔ＝３Ｔ／４までの第２転送ステップの期間に、処理ｄ（０，２，２），処理ｄ（１，３，３），処理ｄ（２，０，０）および処理ｄ（３，１，１）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，２，２）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｄ（１，３，３）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。処理ｄ（２，０，０）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。また、処理ｄ（３，１，１）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。
時刻ｔ＝３Ｔ／４から時刻ｔ＝Ｔまでの第３転送ステップの期間に、処理ｄ（０，１，１），処理ｄ（１，２，２），処理ｄ（２，３，３）および処理ｄ（３，０，０）についてヒストグラム転送が並列的に行われて累積加算処理が行われる。すなわち、処理ｄ（０，１，１）では、情報処理装置Ａ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１は、情報処理装置Ｂ１に転送され、情報処理装置Ｂ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ１に累積加算される。処理ｄ（１，２，２）では、情報処理装置Ａ１に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２は、情報処理装置Ｂ２に転送され、情報処理装置Ｂ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ２に累積加算される。処理ｄ（２，３，３）では、情報処理装置Ａ２に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３は、情報処理装置Ｂ３に転送され、情報処理装置Ｂ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ３に累積加算される。また、処理ｄ（３，０，０）では、情報処理装置Ａ３に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０は、情報処理装置Ｂ０に転送され、情報処理装置Ｂ０に記憶されていた部分ヒストグラムＨ０に累積加算される。
この結果、時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ０に記憶されている部分ヒストグラムＨ０は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ０が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ１に記憶されている部分ヒストグラムＨ１は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ１が全て加算されたものとなる。時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ２に記憶されている部分ヒストグラムＨ２は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ２が全て加算されたものとなる。また、時刻ｔ＝Ｔにおいて情報処理装置Ｂ３に記憶されている部分ヒストグラムＨ３は、時刻ｔ＝０において４つの情報処理装置Ａ０〜Ａ３それぞれに記憶されていた部分ヒストグラムＨ３が全て加算されたものとなる。その後、４つの情報処理装置Ｂ０〜Ｂ３それぞれにおいて画像再構成処理が並列的に行われる。
以上のように、第３実施形態では、部分ヒストグラム毎の集約に要する時間はＴである。この所要時間Ｔは、情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の個数Ｎに依存しない。
上述した第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態それぞれのヒストグラム転送処理時間を従来技術の処理時間と比較すると、以下のとおりである。第１実施形態の所要時間は（Ｎ−１）Ｔ／Ｎであり、第２実施形態の所要時間は２（Ｎ−１）Ｔ／Ｎであり、第３実施形態の所要時間はＴであり、従来技術の所要時間は（Ｎ−１）Ｔである。ここで、Ｎ＝１６とし、全体のヒストグラムの大きさを１００ＭＢとし、転送速度を１０ＭＢ／ｓとすると、全体のヒストグラムを転送するのに要する時間Ｔは１０秒である。このとき、第１実施形態の所要時間は９．４秒であり、第２実施形態の所要時間は１８．８秒であり、第３実施形態の所要時間は１０秒であり、従来技術の所要時間は１５０秒である。
このように、実施形態に係る画像処理システムおよび画像処理方法は、ヒストグラム転送の所要時間を短くすることができる。そして、このような画像処理システムを含む放射線画像測定装置、例えば３次元ＰＥＴ装置は、被検体測定のスループットを高めることができる。
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
本発明の実施形態に係る画像処理プログラムは、上述した画像処理方法のいずれかをコンピュータに実行させるためのプログラムである。また、本発明の実施形態に係る記録媒体は、このような画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭである。ホストコンピュータ４０は、自身のハードディスクに記憶されている画像処理プログラムに従って、或いは、記録媒体に記録された画像処理プログラムに従って、上述した画像処理のいずれかを実行する。
本発明の実施形態に係る画像処理プログラムは、搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号に含まれていてもよい。この場合、ホストコンピュータ４０は、コンピュータデータ信号に含まれる画像処理プログラムに従って、上述した画像処理のいずれかを実行する。ホストコンピュータは、通信ネットワークを介してコンピュータ信号を受信できる。
上記実施形態では、本発明に係る放射線画像測定装置として３次元ＰＥＴ装置が採用されている。この代わりに、２次元ＰＥＴ装置、γカメラまたはＳＰＥＣＴを採用してもよい。γカメラまたはＳＰＥＣＴでは、信号処理部２０は、放射線検出器が検出した放射線の到来が有効事象であるか否かをエネルギー弁別によって判定することができる。
産業上の利用可能性
上述したように、第１〜第（Ｎ−１）の転送手段によって第ｉ情報処理装置Ａｉに累積加算される第ｉ部分ヒストグラムＨｉは、累積加算の前に情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１に記憶されていた第ｉ部分ヒストグラムＨｉが全て加算されたものである。第１〜第（Ｎ−１）転送手段が複数の部分ヒストグラムの転送を並列的に実行するので、ヒストグラム転送の所要時間が短縮される。
したがって、この発明は、ヒストグラム転送の所要時間の短い画像処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置の構成を示す概略図である。
図２は、３次元ＰＥＴ装置の検出部１０の断面図である。
図３は、３次元ＰＥＴ装置の動作の概略を示すフローチャートである。
図４は、３次元ＰＥＴ装置の動作のうちステップＳ３ｎおよびＳ５ｎの処理を示す図である。
図５は、第１実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図６は、第１実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図７は、第２実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図８は、第２実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図９は、第３実施形態に係る３次元ＰＥＴ装置の構成を示す概略図である。
図１０は、第３実施形態に係る画像処理システムの動作を示すフローチャートである。
図１１は、第３実施形態におけるヒストグラム転送の説明図である。
図１２は、従来の画像処理システムにおける部分ヒストグラム転送の説明図である。
Claims (14)
- 一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶するＮ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）と、
前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１間で前記部分ヒストグラムを並列的に転送して、前記部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）転送手段と、
前記第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、
を備える画像処理システムであって、
前記第ｍ転送手段（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｃ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｃ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｃ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行する、画像処理システム。
ここで、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。 - 前記第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を、前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の何れか一つに集約するヒストグラム集約手段を更に備える請求項１に記載の画像処理システムであって、
前記画像処理手段は、前記ヒストグラム集約手段により前記一つの情報処理装置に集約された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を行う、請求項１に記載の画像処理システム。 - 一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に分割して記憶するＮ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１（Ｎは２以上の整数）と、
前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とは別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１と、
前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とＢ０〜ＢＮ−１との間で前記部分ヒストグラムを並列的に転送して、前記部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）転送手段と、
前記第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって前記情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、
を備える画像処理システムであって、
前記第ｍ転送手段（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｄ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｄ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｄ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行する、画像処理システム。
ここで、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。 - 前記画像処理手段は、前記第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１のそれぞれに基づく画像処理を並列的に実行する、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理システム。
- 前記ヒストグラムは、放射線の発生頻度データを含み、
前記画像処理手段は、前記第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像処理システム。 - 測定空間からの放射線の到来を検出する複数の放射線検出器を含む検出部と、
前記複数の放射線検出器の何れかが検出した放射線の到来が有効事象であるか否かを判定し、有効事象であると判定された放射線の到来に関する情報を含むデータを出力する信号処理部と、
請求項１〜５の何れか１項に記載の画像処理システムと
を備える放射線画像測定装置であって、
前記信号処理部から前記データが出力されると、前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から選択された何れかの情報処理装置が前記信号処理部から前記データを受け取り、
前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、前記信号処理部から受け取った前記データに基づいて前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶する、放射線画像測定装置。 - 前記検出部は、軸方向に沿って積層された複数の検出器リングを有し、前記検出器リングの各々は、リング状に配置された前記複数の放射線検出器を含んでおり、前記検出器リングには、前記軸方向に沿って順に識別番号が割り当てられており、
前記放射線の到来が有効事象であるか否かを判定することは、電子および陽電子の対消滅によって発生し互いに逆方向に飛行する光子対が一対の前記放射線検出器によって検出されたか否かを判定することを含んでおり、
前記信号処理部は、一対の前記放射線検出器が前記光子対を検出したと判定されると、前記一対の放射線検出器を識別する同時計数データを出力し、
前記放射線画像測定装置は、前記信号処理部と前記画像処理システムの間にソータをさらに備えており、
前記ソータは、前記信号処理部から前記同時計数データを受け取り、前記一対の放射線検出器を含む一つ以上の前記検出器リングの識別番号の差に応じて前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１から一つの情報処理装置を選択し、選択された前記情報処理装置に前記同時計数データを送り、
前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１のそれぞれは、前記ソータから送られる前記同時計数データに基づいて前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を生成して記憶する、請求項６に記載の放射線画像測定装置。 - 一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１（Ｎは２以上の整数）に分割して記憶するＮ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１を用いて画像処理を行う画像処理方法であって、
複数の前記情報処理装置間で前記部分ヒストグラムを並列的に転送して、前記部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、
前記第１〜第（Ｎ−１）転送によって前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することと、
を備え、
前記第ｍ転送処理（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｃ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｃ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｃ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる、画像処理方法。
ここで、ｃ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ａｊに転送して第ｊ情報処理装置Ａｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。 - 前記画像処理を実行する前に、第１〜第（Ｎ−１）転送手段によって前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１を、前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１の何れか一つに集約することを更に備える請求項８に記載の画像処理方法であって、
前記画像処理を実行することは、前記一つの情報処理装置に集約された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することを含んでいる請求項８に記載の画像処理方法。 - 一つのヒストグラムをＮ個の部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１（Ｎは２以上の整数）に分割して記憶するＮ個の情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１と、前記情報処理装置Ａ０〜ＡＮ−１とは別のＮ個の情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１とを用いて画像処理を行う画像処理方法であって、
複数の前記情報処理装置間で前記部分ヒストグラムを並列的に転送して、前記部分ヒストグラムを累積加算する第１〜第（Ｎ−１）の転送と、
前記第１〜第（Ｎ−１）転送処理によって前記情報処理装置Ｂ０〜ＢＮ−１にそれぞれ累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて画像処理を実行することと、
を備え、
前記第ｍ転送（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）は、処理ｄ（０，Ｊ（０，ｍ），Ｊ（０，ｍ）），処理ｄ（１，Ｊ（１，ｍ），Ｊ（１，ｍ）），…，処理ｄ（Ｎ−１，Ｊ（Ｎ−１，ｍ），Ｊ（Ｎ−１，ｍ））を、第Ｊ（０，ｍ），第Ｊ（１，ｍ），…，第Ｊ（Ｎ−１，ｍ）部分ヒストグラムを並列的に転送しながら実行することを含んでいる、画像処理方法。
ここで、ｄ（ｉ，ｊ，ｋ）は、第ｉ情報処理装置Ａｉに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋを、第ｊ情報処理装置Ｂｊに転送して第ｊ情報処理装置Ｂｊに記憶されている第ｋ部分ヒストグラムＨｋに累積加算する処理を表し、ｉ、ｊおよびｋは０以上Ｎ−１以下の整数であり、Ｊ（ｎ，ｍ）＝（ｎ−ｍ）％Ｎであり、％は剰余演算子である。 - 前記画像処理を実行することは、前記第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１のそれぞれに基づく画像処理を並列的に実行することを含んでいる、請求項８〜１０の何れか１項に記載の画像処理方法。
- 前記ヒストグラムは、放射線の発生頻度データを含み、
前記画像処理を実行することは、前記第１〜第（Ｎ−１）転送によって累積加算された前記部分ヒストグラムＨ０〜ＨＮ−１に基づいて放射線の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成することを含んでいる、
請求項８〜１１の何れか１項に記載の画像処理方法。 - 請求項８〜１２の何れか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
- 請求項８〜１２の何れか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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