JP4371083B2

JP4371083B2 - ポジトロンｃｔ装置の３次元画像再構成処理方法、及び、その装置

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Publication number: JP4371083B2
Application number: JP2005214019A
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Inventors: 圭司北村
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Filing date: 2005-07-25
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Description

この発明は、リング型検出器を軸方向に積層してなるマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとをマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを検出してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを収集する３次元データ収集によって取得する前記サイノグラムに基づいてＲＩ分布画像用の３次元画像再構成を行なうポジトロンＣＴ装置（以下、適宜「ＰＥＴ装置」と記す）の３次元画像再構成処理方法、及び、その装置に係り、特にＲＩ分布画像の画質を向上させるための技術に関する。

従来、３次元データ収集で取得するサイノグラムに基づいてＲＩ分布画像用の画像再構成処理を行なうＰＥＴ装置は、リング型検出器を軸方向に積層してなるマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとをマルチリング型検出器の軸方向に、例えばリング型検出器の間隔毎に相対的に間歇移動させつつ、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを検出してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを収集して取得するサイノグラムに基づいてＲＩ分布画像用の画像再構成処理を行なう。

通常、従来のＰＥＴ装置の場合、３次元データ収集によって全てのサイノグラムを取得してから、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なって画像化している。しかしながら、３次元データ収集により取得するサイノグラムは非常に多量であるのに加え、サイノグラムの取得終了時点から３次元の投影・逆投影処理を伴う３次元画像再構成を開始することになるので、必然的にデータ記憶量が膨大で検査開始から最終的に画像化終了までの時間が長くなる。

また、従来のＰＥＴ装置として、３次元データ収集の際、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながら進めると共に、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサイノグラムを順次読み出して、３次元データを２次元データに変換してから、逐次近似処理方式の２次元画像再構成処理を３次元データ収集処理と並行して行なう装置がある（特許文献１を参照）。
この従来装置は、本発明の発明者の提案に係るものであるが、３次元データ収集処理と並行してサイノグラムの加算・読み出しと画像再構成処理が行なわれるので、データ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とが図れる。

特開２００４−６１１１３号公報（４頁〜８頁，図１〜図４）

しかしながら、上記の提案に係る従来のＰＥＴ装置は、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を招き易いという問題がある。上記の提案に係る従来のポジトロン装置の場合、３次元データを２次元データへ変換する構成であるので、３次元データから２次元データへの変換誤差による分解能低落が避け難い。また、二次元データから画像を再構成しているので、画像再構成の際、検出器応答、吸収補正、統計的性質などの３次元データ物理モデルを直接に利用することができず、その結果、再構成画像のＳ／Ｎ比の向上に限界がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とを図りつつ、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を回避することができるポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法、および、ポジトロンＣＴ装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明に係るポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法は、リング型検出器を軸方向に積層したマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとをマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを取得する３次元データ収集で取得された前記サイノグラムに基づいてＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において，３次元データ収集においてはマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながらサイノグラムの取得を進めると共に、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサブ・サイノグラム群だけを読み出すのに加え、３次元画像再構成においては３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１の発明の方法の場合、３次元データ収集時においては、マルチリング型検出器と被検体が載置されたベッドをマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にＲＩ分布画像再構成用のサイノグラムを取得するにあたり、３次元データ収集においてはマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながら軸方向の感度むらの少ないサイノグラムの取得を進める。つまり、マルチリング型検出器の被検体が載置されたベッドとの相対的移動時に各位置で得たサイノグラムのうち、その直前の移動の位置におけるサイノグラムは、各リングに隣接するリングペアのものと重複するので、重複するものを加算して軸方向の感度むらを抑えたサイノグラムを取得する。
さらに、請求項１の発明の方法では、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサブ・サイノグラム群だけを順次読み出すのに加え、３次元画像再構成においては３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なって、最終的なＲＩ分布画像を仕上げてゆく。

即ち、請求項１の発明の方法の場合、３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群の加算・読み出しと、読み出したサブ・サイノグラム群に基づくＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理をサブ・サイノグラム群を読み出す毎に行なうので、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間の短縮の両方が図れる。
また、同時に、請求項１の発明の方法の場合、ＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理が逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理であり、３次元データを用いて画像再構成を行なう逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、３次元データから２次元データへの変換を伴わないので、３次元データから２次元データへの変換誤差による分解能低落が生じるのを回避できるうえ、吸収補正処理等のＳ／Ｎ比低下を抑える処理が直接組み込める逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理を間接的に組み込まずに済むので、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理の間接組み込みでもたらされるＳ／Ｎ比低下を回避することもできる。
よって、請求項１の発明のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法によれば、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とを図りつつ、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を回避できる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうにあたり、
再構成画像（エミッション画像）の画素値をｘ_jとし、収集データ（投影データ）をｙ_i として、収集データｙ_i をPoisson 分布と仮定した統計モデルに従うものとし、再構成画像の対数尤度Ｌ（ｘ）が、次の演算式（２）に従うのに加え、

Ｌ（ｘ）の最大化問題をｘについて解くことで画像を再構成すると共に、最大化問題の解の更新が、次の演算式（３）に従う、すなわち、収集データをサブ・サイノグラム群に分割し、サブ・サイノグラム群ごとに解を更新している、

ことを特徴とする。

［作用・効果］請求項２の発明方法によると、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理が演算式（２）と演算式（３）とに従って速やかに行なわれる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において、３次元データ収集におけるサイノグラムの加算回数の多寡によるデータの不揃いを解消する加算回数差補正処理を逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理の前あるいは処理中に行なうものである。

［作用・効果］請求項３の発明の方法の場合、３次元データ収集におけるサイノグラムの加算回数の多寡によるデータの不揃いが加算回数差補正処理で解消されてから、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理が行なわれるので、サイノグラムの加算回数の多寡による画質劣化を回避できる。

さらに、この発明は、上記目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項４に記載の発明は、リング型検出器を軸方向に積層したマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとを移動手段によりマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、３次元データ収集手段により各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを取得するのに加え、３次元画像再構成処理手段により３次元データ収集手段で取得されたサイノグラムに基づいてＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうポジトロンＣＴ装置において、３次元データ収集手段はマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながらデータ収集を進めると共に、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサイノグラムを順次読み出す加算終了サイノグラム読み出し手段を具備し、３次元画像再構成手段は３次元データ収集処理と並行して加算終了サイノグラム読み出し手段でサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４の発明の装置の場合、３次元データ収集時においては、移動手段により、マルチリング型検出器と被検体が載置されたベッドをマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、３次元データ収集手段により、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にＲＩ分布画像再構成用のサイノグラムを取得するにあたり、３次元データ収集においてはマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながらサイノグラムの取得を進める。つまり、マルチリング型検出器の被検体が載置されたベッドとの相対的移動時に各位置で得たサイノグラムのうち、その直前の移動の位置におけるサイノグラムは、各リングに隣接するリングペアのものと重複するので、重複するものを加算して軸方向の感度むらを抑えたサイノグラムが取得される。

さらに、請求項４の発明の装置では、加算終了サイノグラム読み出し手段により、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサイノグラムを順次読み出すのに加え、３次元画像再構成処理手段により、３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なって、最終的なＲＩ分布画像を仕上げてゆく。

即ち、請求項４の発明の装置の場合、請求項１の発明のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法を実施することにより、ＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうのである。
よって、請求項４の発明のポジトロンＣＴ装置によれば、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とを図りつつ、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を回避できる。

本発明のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法の場合、３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群の加算・読み出しと、読み出したサブ・サイノグラム群に基づくＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理を行なうので、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間の短縮の両方を図ることができる。
また、同時に、本発明の方法の場合、ＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理が逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理であり、３次元データを用いて画像再構成を行なう逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、３次元データから２次元データへの変換を伴わないので、３次元データから２次元データへの変換誤差による分解能低落が生じるのを回避できるうえ、吸収補正処理等のＳ／Ｎ比低下を抑える処理が直接組み込める逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理を間接的に組み込まずに済むので、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理の間接組み込みでもたらされるＳ／Ｎ比低下を回避することもできる。

さらに、請求項１の発明のポジトロンＣＴ装置の場合、３次元画像再構成処理方法を実施することにより、ＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なう。
よって、請求項４の発明のポジトロンＣＴ装置によれば、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とを図りつつ、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を回避できる。

この発明の方法、および、装置の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の方法および装置の一実施例に係るＰＥＴ装置の概略構成を示すブロック図、図２は実施例のＰＥＴ装置における被検体の移動とマルチリング型検出器との位置関係を示す模式図である。

実施例のＰＥＴ装置の場合、中央部に開口を有するガントリ１は、放射線検出器をリング状に配列してなるリング型検出器３を備えている。マルチリング型検出器５は、例えば６層分のリング型検出器３（符号♯１〜♯６）を、ガントリ１の開口に沿った軸方向に積層されて構成されている。

ガントリ１の正面側には、ガントリ1 の開口に進退可能（出入り可能）なベッド７と、このベッド７を図中の二点鎖線矢印方向に進退駆動するベッド移動装置（移動手段）９とが配備されている。ベッド７の進退駆動は、ガントリ１の開口中心に合わせられた被検体Ｍの体軸ＭＰに沿ってベッド７がガントリ1 の開口を出入りするように移動制御部１１により制御される。

マルチリング型検出器５は、上述したように、第１層♯１〜第６層♯６のリング型検出器により構成されている。同時計数は、第１層♯１〜第６層♯６の各層内の円周方向に並ぶ各放射線検出器の間および各第１層♯１〜第６層♯６間の放射線検出器の間で行なわれる。この同時計数は、同時計数データ収集部１３によって行なわれる。

具体的に言えば、同時計数は、第１層♯１同士による場合、第１層♯１と第２層♯２による場合、第１層♯１と第３層♯３による場合、第１層♯１と第４層♯４による場合、第１層♯１と第５層♯５による場合、第１層♯１と第６層♯６による場合など、図２において各リング型検出器３を結ぶ線で示すように、各リングペアの組み合わせ毎に行なわれる。つまり、同時計数は、リングをまたぐリング型検出器３間でも行なわれるので、その同時計数線は各リングペアの組み合わせごとに存在する。

続いて、図３も参照しつつ説明する。図３はサイノグラムのマトリックスをずらしながらサイノグラムを加算することを説明するための模式図であり、（ａ）はデータを連続収集する時の相対移動を示し、（ｂ）は各移動位置にて得られた傾斜サイノグラムについて、得られるマトリックスをずらせながら加算してゆくことを示し、（ｃ）はその際に順次読み出されるマトリックスの一部を示す模式図である。

ここでは、例えば、図３（ａ）に示すように、検出器間隔σでベッドがマルチリング型検出器５に対して相対的に間歇移動させられながら各移動位置毎にデータ収集を行なうものとする。この場合、同時計数データ収集部１３によって収集されたベッド７の各位置における同時計数データは、図３（ｂ）のｒ₁ ×ｒ₂ のマトリックスのように表わされるが、これがその都度サイノグラムとしてデータ収集メモリ１５に転送されて記憶される。このようにして転送されたサイノグラムは、その直前の移動の位置におけるサイノグラムに対して、各リング層に隣接する各リングペアのものとして加算される。したがって、実施例の装置では、同時計数データ収集部１３およびデータ収集メモリ１５が３次元データ収集手段を構成する。

次に、上述した同時計数データ収集部１３とデータ収集メモリ１５および処理部１７による協働処理の詳細について、一般化した演算式（変換式）を交えながら具体的に説明する。
Ｎ層のリング型検出器３を備えているＰＥＴ装置では、各ベッド７の位置ｋごとにＮ² 個のサイノグラムｑ_k （ｓ，φ，Δｒ）が得られる。ここで、ｓおよびφはサイノグラムの動径方向と方位角であり、ｒ＝ｒ₁＋ｒ₂ は体軸方向のスライス・インデックスであり、Δｒ＝ｒ₁−ｒ₂はリング差である。以下、説明の理解を容易にするために、連続収集時にはリング型検出器３の間隔（幅σ）と同じ間隔でサンプリングを行なうものとする。この場合には、図３（ｂ）のようなデータ空間が得られる。この図から明らかなように、隣り合ったサイノグラムは重複して収集されるので、これらをリアルタイムで加算しながら新たなサイノグラム群ｐ_h （ｓ，φ，Δｒ）を形成する。
ここでｈ＝０，・・・・，Ｎ＋ｎ−２は、ｎステップの連続収集を行なった場合に得られる仮想リング・インデックスである。この時、各サイノグラムは次の演算式（１）で表わすことができる。

但し、Δｒ＝（ｒ₁−ｒ₂）＝０，±１，±２，・・・，±Δｒmax であり、そして、ｋmin ＝max ｛０，ｈ−（Ｎ−１−｜Δｒ｜）｝である。またｋmax ＝min ｛ｈ，ｎ−１｝であり、Ｋ＝ｋmax −ｋmin ＋１であり、Δｒmax は再構成に使用される最大リング差数である。

新たなサイノグラム群ｐ_h（ｓ，φ，Δｒ）は、加算回数Ｋによって規格化されており、加算回数Ｋは両端の（Ｎ−１）個のデータセット（ｈ＜Ｎ−１もしくはｈ＞Ｎ−１）を除くと、リング差Δｒに反比例している。図３（ｂ）では、各サイノグラムｑ_kを小さな正方形で表わし、データの加算回数Ｋに応じて描線変化による濃淡をつけている。また、各ステップ毎に加算が終了したサブ・サイノグラム群は、図３（ｃ）に示すように、横倒しＬ字で例示される分割群である。

実施例のＰＥＴ装置では、３次元データ収集処理と並行して加算が終了する毎にサブ・サイノグラム群だけが読み出される。つまり、１ステップ毎に加算が終了したサブ・サイノグラム群が読み出される。またサブ・サイノグラム群の場合、サイノグラムの加算回数Ｋの多寡によるデータの不揃いを解消する加算回数差補正処理が３次元画像再構成処理の前に行なわれる構成となっている。即ち、実施例の場合、演算式（１）における（１／Ｋ）の乗算ファクターが加算回数差補正処理に該当する。

一方、実施例のＰＥＴ装置の場合、図４に示すように、マルチリング型検出器５の先頭側に、吸収補正用データ（トランスミッションデータ）収集用のリング型放射線検出器２０とリング型外部放射線源２１を具備し、リング型放射線検出器２０と、リング型外部放射線源２１により、被検体Ｍにおけるマルチリング型検出器５の３次元データ収集対象領域から吸収補正用データを、３次元データ収集に先駆けて収集できる構成とされている。リング型放射線検出器２０から出力される検出信号にしたがって吸収補正用データ収集部（図示省略）で取得される吸収補正用データは、サブ・サイノグラム群と対応させるかたちで吸収補正用データメモリ（図示省略）に記憶される。

また、リング型外部放射線源２１の放射線がマルチリング型検出器５の方に漏れ出ないようにスライスセプタ２２が配備されている。
なお、リング型外部放射線源２１に代えて、点状外部放射線源を円周方向に回転させる構成を用いるようにしてもよい。
さらに、ＰＥＴ装置は吸収補正用データ収集機能を必ずしも備えている必要はなく、Ｘ線ＣＴ装置などのＰＥＴ装置とは別の装置で収集した吸収補正用データを受信利用する構成としてもよい。

他方、３次元データ収集処理と並行して、処理部１７は、３次元データ収集によって取得するサイノグラムに基づいてＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうことになるが、実施例のＰＥＴ装置の場合、ポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において，３次元画像再構成においては、３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なう構成とされている。したがって、処理部１７はＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なう３次元画像再構成処理手段を構成している。

さらに、図５や図６なども参照しつつ説明する。図５は任意の移動位置でのサブ・サイノグラム群を構成する各サイノグラムに対応するリングペアを示す模式図である。図６は１ステップ毎に読み出されるサブ・サイノグラム群を示す模式図である。サブ・サイノグラム群の場合、図６に示すように、Ｎ² 個のサイノグラムマトリックスの上辺部分と左辺部分の横倒しＬ字状区域に属するサイノグラムからなる。つまり、サブ・サイノグラム群は図５で線で結ばれたリングペアに対応するサイノグラムからなる。

但し、図６に点の描線変化による濃淡で示されるように、本来はサイノグラムの加算回数Ｋの多寡によるデータの不揃いがサイノグラム間に存在するが、サイノグラムの加算回数Ｋの多寡によるデータの不揃いを解消する加算回数差補正処理により、図７に示されるように、データの不揃いは解消されている。したがって、実施例のＰＥＴ装置の場合、サイノグラムの加算回数の多寡によるデータの不揃いが解消されてから、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理が行なわれるので、サイノグラムの加算回数の多寡による画質低下が避けられる。

処理部１７により行なわれる逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、下記の演算式にしたがって実行される３Ｄ（３次元）−ＤＲＡＭＡ法と称されることもある処理である（例えばAtsusi Fukano and Hiroyuki Kudo,Conference Record of 2004 IEEE Nuclear
Science Sympojium and Medical Imaging Conference , Paper No.M4-1を参照。）。

３次元再構成画像ｆ_h （ｘ，ｙ，ｚ）を構築する各エミッション画像（再構成画像）の画素値をｘ_j とし、収集データ（投影データ）をｙ_iとすると収集データｙ_i をPoisson 分布と仮定した統計モデルに従って、再構成画像の対数尤度Ｌ（ｘ）は、次の演算式（２）

で表わされる。

このとき、Ｌ（ｘ）の最大化問題をｘについて解くことで、画像を再構成することができる。３Ｄ−ＤＲＡＭＡ法による解の更新は、下記の演算式（３）

にしたがって行なわれる。すなわち、演算式（３）は、収集データをサブ・サイノグラム群に分割し、サブ・サイノグラム群ごとに解を更新することによって演算の高速化を図っている。

また、３Ｄ−ＤＲＡＭＡ法の場合、図８に示すように、サブ・サイノグラム群と対応させるかたちでマトリックの形で取得・記憶された吸収補正用データは、マトリックスａ_ijの決定ファクターの一つであるので、再構成画像ｊと収集データｉを対応付けるマトリックスａ_ijの値に反映される結果、Ｓ／Ｎ比低下を抑える吸収補正処理等の処理が３次元画像再構成処理に直接組み込まれることになる。また、Ｓ／Ｎ比低下を抑える検出器応答補正や統計変動補正なども、マトリックスａ_ijの値に反映されるかたちで３次元画像再構成処理に直接組み込むことが可能である。さらに前述の加算回数Ｋをマトリックスａ_ijに反映させ、サイノグラムの加算回数の多寡を再構成中に補正することも可能である。

実施例の装置の３次元画像再構成処理では、ベッド７の各移動位置（１ステップ）ごとに、図９に示すように、仮想リング・インデックスの３次元再構成画像ｆ_h（ｘ，ｙ，ｚ）が取得されて、ＲＩ分布画像が仕上げられてゆくことになる。前後のステップの間では、重複する再構成画像があるが、重複する画像については、３次元画像再構成処理において先の画像が後の画像の初期画像として用いられる。
また再構成画像の進展に応じて画像を更新表示して検査中、画像を表示部１９で表示してリアルタイムでモニタリングし続けられる。

なお、実施例の装置による３Ｄ−ＤＲＡＭＡ法の場合、サブ・サイノグラム群について、さらにサイノグラムの方位角φについてデータ分割をしてサブセット化したり、サイノグラムの方位角φおよび動径方向ｓの両方についてデータ分割をしてサブセット化してから、再構成画像を実行するようにしてもよい。

実施例の場合、３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群の加算・読み出しと、読み出したサブ・サイノグラム群に基づくＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理を行なうので、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間の短縮の両方が図れる。

また、同時に、実施例の場合、ＲＩ分布画像再構成用の画像再構成処理が逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理であり、３次元データを用いて画像再構成を行なう逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、３次元データから２次元データへの変換を伴わないので、３次元データから２次元データへの変換誤差による分解能低落が生じるのを回避できるうえ、吸収補正処理等のＳ／Ｎ比低下を抑える処理が直接組み込める逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理を間接的に組み込まずに済むので、Ｓ／Ｎ比低下を抑える処理の間接組み込みでもたらされるＳ／Ｎ比低下を回避できる。

よって、実施例の方法および装置によれば、３次元データ収集処理の際のデータ記憶量の低減と検査開始から画像化終了までの時間短縮とを図りつつ、分解能低落やＳ／Ｎ比の低下による画質劣化を回避することができる。

この発明は上記実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例の場合、３次元データ収集が演算式（１）に従って行なわれる構成であったが、本発明における３次元データ収集は、演算式（１）以外の式に従って行なわれるようであってもよい。

（２）実施例の場合、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理が演算式（２），（３）に従って行なわれる構成であったが、本発明における逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理は、演算式（２），（３）以外の式に従って行なわれるようであってもよい。

本発明の一実施例に係るＰＥＴ装置の概略構成を示すブロック図である。実施例のＰＥＴ装置における被検体の移動とマルチリング型検出器との位置関係を示す模式図である。サイノグラムの加算を説明するための模式図である。実施例のＰＥＴ装置における吸収補正用データ収集系統の構成を示す模式図である。実施例のＰＥＴ装置での被検体の任意の移動位置でのサブ・サイノグラム群を構成する各サイノグラムに対応するリングペアを示す模式図である。実施例のＰＥＴ装置で１ステップ毎に読み出されるサブ・サイノグラム群を示す模式図である。実施例のＰＥＴ装置で読み出されるサブ・サイノグラム群の加算回数Ｋの多寡によるデータの不揃い解消状態を示す模式図である。実施例のＰＥＴ装置で読み出されるサブ・サイノグラム群と対応する吸収補正用データを示す模式図である。実施例のＰＥＴ装置で得られる３次元再構成画像を示す模式図である。

符号の説明

３ …リング型検出器
５ …マルチリング型検出器
９ …（移動手段を構成する）ベッド移動装置
１３ …（３次元データ収集手段の一部を構成する）同時計数データ収集部
１５ …（３次元データ収集手段の一部を構成する）データ収集メモリ
１７ …（３次元データ収集手段を構成する）処理部
Ｍ …被検体

Claims

リング型検出器を軸方向に積層したマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとをマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを取得する３次元データ収集で取得された前記サイノグラムに基づいてＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において，３次元データ収集においてはマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながらサイノグラムの取得を進めると共に、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサブ・サイノグラム群だけを読み出すのに加え、３次元画像再構成においては３次元データ収集処理と並行してサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうことを特徴とするポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法。
請求項１に記載のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において、逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうにあたり、
再構成画像（エミッション画像）の画素値をｘ_jとし、収集データ（投影データ）をｙ_i として、収集データｙ_i をPoisson 分布と仮定した統計モデルに従うものとし、再構成画像の対数尤度Ｌ（ｘ）が、次の演算式（２）に従うのに加え、

Ｌ（ｘ）の最大化問題をｘについて解くことで画像を再構成すると共に、最大化問題の解の更新が、次の演算式（３）に従う、すなわち、収集データをサブ・サイノグラム群に分割し、サブ・サイノグラム群ごとに解を更新している、

ことを特徴とするポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法。
請求項１または２に記載のポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法において、３次元データ収集におけるサイノグラムの加算回数の多寡によるデータの不揃いを解消する加算回数差補正処理を逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理の前あるいは処理中に行なうポジトロンＣＴ装置の３次元画像再構成処理方法。
リング型検出器を軸方向に積層したマルチリング型検出器と、被検体が載置されたベッドとを移動手段によりマルチリング型検出器の軸方向に相対的に移動させつつ、３次元データ収集手段により各移動位置におけるリングペアの同時計数データを収集してリングペアの組み合わせ毎にサイノグラムを取得するのに加え、３次元画像再構成処理手段により３次元データ収集手段で取得されたサイノグラムに基づいてＲＩ分布画像再構成用の３次元画像再構成を行なうポジトロンＣＴ装置において、３次元データ収集手段はマルチリング型検出器の移動時の各位置にて得たサイノグラムを、その直前の移動位置におけるサイノグラムに対して、各リングに隣接する各リングペアのものとして加算しながらデータ収集を進めると共に、３次元データ収集処理と並行して加算が終了したサイノグラムを順次読み出す加算終了サイノグラム読み出し手段を具備し、３次元画像再構成手段は３次元データ収集処理と並行して加算終了サイノグラム読み出し手段でサブ・サイノグラム群を読み出す都度、該読み出しに係るサブ・サイノグラム群に基づいて逐次近似処理方式の３次元画像再構成処理を行なうことを特徴とするポジトロンＣＴ装置。