JP4439022B2

JP4439022B2 - 核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理方法

Info

Publication number: JP4439022B2
Application number: JP22619598A
Authority: JP
Inventors: 明義金田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000051200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理装置に関し、特に再構成画像上の高カウント部（高集積部や高密度部等）の周辺に画像歪みやアーチファクトが発生する不都合を防止した核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を曝射することで形成されたＸ線像をＸ線検出器で取り込み、この取り込んだＸ線像に対応する電荷パルスを形成し、１フォトン＝１電荷パルスとして該電荷パルスのカウントを行う。そして、この電荷パルスのカウント値に基づいて投影データを形成すると共に、この投影データを例えば図９（ａ）に示すようなフィルタリング特性を有するラマチャンドラン（Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ）等のコンボリューションフィルタでフィルタリング処理した後に逆投影演算処理（バックプロジェクション処理）してそれぞれ加算処理することで被検体の断層像を画像再構成する（フィルタ補正バックプロジェクション法）。
【０００３】
ここで、データが１点しか存在しない投影データを、コンボリューションフィルタを介してバックプロジェクション処理した場合、これにより形成される再構成画像には、図９（ｂ）に示すように前記１点のデータに対応する画像（前記電荷パルスのカウント値が大きな画像＝高カウント部）のみが存在し他に画像は存在しないはずなのであるが、コンボリューションフィルタのフィルタリング特性の影響で前記高カウント部の近辺に、同図（ｂ）中点線の丸で囲んで示すような負のデータ領域が発生する。画像再構成処理では線形性が保たれるため、この負のデータ領域近辺では前記カウント値に落ち込みが生じ、画像歪みやアーチファクトとして再構成画像上に現れる。このため、前記高カウント部の近辺に他のデータ（注目する部位）があった場合、前記画像歪みやアーチファクトの影響で、この注目する部位の観察が困難となる問題があった。この問題は、高カウント部が大きければ大きい程、また、他のデータがこの負のデータ領域に近接している程、さらに、画像サイズが小さい程、より顕著なものとなる。
【０００４】
また、この問題は、Ｘ線ＣＴ装置と同様にフィルタ補正バックプロジェクション法を用いて画像再構成処理を行うＳＰＥＣＴ装置等の核医学ＣＴ装置にも生じ、例えば肝臓部に集積した放射線同位元素（ＲＩ：ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）の影響で心筋等の画像の観察が困難となる場合がある。
【０００５】
このため、従来の画像処理装置は、図１０に示すようにモニタ表示部に表示された再構成画像上において、ユーザにより高カウント部を囲むようなかたちで関心領域（ＲＯＩ）が設定されると、このＲＯＩ内部の前記カウント値を０にし、或いは１より小さい定数を乗算処理して画像再構成をし直してモニタ表示する。これにより、高カウント部のデータを小さくすることができ、高カウント部の近辺に注目する部位があった場合でも、この注目する部位のある程度の観察を可能とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の核医学診断装置のように、再構成画像上に関心領域を設定して高カウント部位を除去するようにしても、以下の問題を生じていた。
【０００７】
すなわち、まず、高カウント部位と注目したい部位がすべての投影角度で完全に分離している場合はいいが、高カウント部が影響するような場合は、いずれかの投影角度でデータの重なりが生じていることが多い。このため、投影データ上でデータが重なっている場合は、前記関心領域内のカウント値を０にしたにも拘わらず、逆にアーチファクトが発生する不都合を生じていた。
【０００８】
また、高カウント部に１より小さい定数を乗算処理して高カウント部の影響を少なくしようとした場合でも、全ての投影角度において高カウント部のみ同じ割合でカウント値を小さくすることができないため、やはり前述と同様にアーチファクトが発生する不都合を生じていた。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、再構成画像を形成した際に、コンボリューションフィルタのフィルタ特性の影響で、再構成画像上の高カウント部（高集積部や高密度部等）の周辺に発生する画像歪みやアーチファクトを防止することができるような核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る核医学診断装置は、被検体に注入された放射性同位元素から放出される放射線の計測データである第１の計測データを取得する核医学診断装置において、前記第１の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第１の再構成画像を形成する画像再構成手段と、前記第１の再構成画像に対して減弱補正処理を施す減弱補正手段と、減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に除去したい部分として設定された関心領域内の画像情報に対応する計測データを第２の計測データとして形成する又は減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に注目する部分として設定された関心領域外の画像情報に対応する計測データを前記第２の計測データとして形成する計測データ形成手段と、前記第２の計測データに基づいて減弱補正処理を施していない状態である第３の計測データを形成する手段と、前記第１の計測データから前記第３の計測データを減算処理し、第４の計測データを取得する減算手段と、を有し、前記画像再構成手段は、前記第４の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第２の再構成画像を形成し、また、前記減弱補正手段は、前記第２の再構成画像に対して減弱補正処理を施すことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る核医学診断装置の画像処理方法は、被検体に注入された放射性同位元素から放出される放射線の計測データである第１の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第１の再構成画像を形成するステップと、前記第１の再構成画像に対して減弱補正処理を施すステップと、減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に除去したい部分として設定された関心領域内の画像情報に対応する計測データを第２の計測データとして形成する又は減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に注目する部分として設定された関心領域外の画像情報に対応する計測データを前記第２の計測データとして形成するステップと、前記第２の計測データに基づいて減弱補正処理を施していない状態である第３の計測データを形成するステップと、前記第１の計測データから前記第３の計測データを減算処理し、第４の計測データを取得するステップと、前記第４の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第２の再構成画像を形成するステップと、前記第２の再構成画像に対して減弱補正処理を施すステップと、を有することを特徴とする。
【００２５】
［実施の形態］
（実施の形態の構成）本発明に係る核医学診断装置は、図７に示すような核医学ＣＴ装置を用いて被検体を撮影し、フィルタ補正バックプロジェクション法により被検体の断層像を再構成して表示する。この本発明の実施の形態となる核医学撮影システムは、例えばＳＰＥＣＴ装置（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈ）やＰＥＴ装置（ポジトロンＣＴ）等の核医学ＣＴ装置１１と、核医学ＣＴ装置１１からの、前記Ｘ線ＣＴ装置の投影データに相当する計測データに対して、例えばソレンソン法（Ｓｏｒｅｎｓｏｎ）等の放射線同位元素（ＲＩ：ラジオアイソトープ）の減弱補正処理を施して定量性を保持する減弱補正部１２とを有している。
【００２６】
また、この核医学撮影システムは、減弱補正処理が施された計測データに対してフィルタリング処理を施す、例えばラマチャンドラン（Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ）等のコンボリューションフィルタ１３と、コンボリューションフィルタ１３でフィルタリング処理された計測データに基づいて被検体の断層像を再構成処理する画像再構成部１４と、画像再構成部１４により形成された断層像を表示する表示部１５とを有している。
【００２７】
また、この核医学撮影システムは、核医学ＣＴ装置１１により前記計測データと共に収集されたトランスミッションデータに基づいて吸収係数を形成しこれをマップ化する吸収係数マップ形成部１６と、核医学ＣＴ装置１１からの計測データをオリジナルデータとして一旦記憶する計測データメモリ１９と、表示部１５に表示された断層像のうち、高カウント部、或いは影響を取り除きたい部位に関心領域（ＲＯＩ）を設定するための関心領域設定部１７と、関心領域設定部１７により設定された関心領域の高カウント部、或いは影響を取り除きたい部位に対応する計測データを形成するサイノグラム形成部１８と、サイノグラム形成部１８により形成された高カウント部、或いは影響を取り除きたい部位に対応する計測データを、計測データメモリ１９に記憶されたオリジナルデータから減算処理し、この減算計測データを前記減弱補正部１２に供給する減算部２０とを有している。
【００２８】
そして、この核医学撮影システムは、前記減算計測データを減弱補正部１２で減弱補正処理し、コンボリューションフィルタ１３でフィルタリング処理し、このフィルタリング処理された減算計測データに基づいて画像再構成部１４で新たに画像再構成処理を行うことで、前記高カウント部、或いは影響を取り除きたい部位を除去したかたちの再構成画像を新たに形成して表示部１５に表示するようになっている。
【００２９】
なお、当該実施の形態では、ソレンソン法によりＲＩの減弱補正処理を行うようにしているため、吸収係数マップ形成部１６で形成された吸収係数は、減弱補正部１２及びサイノグラム形成部１８に供給される。これに対して、チャング法（Ｃｈａｎｇ）によりＲＩの減弱補正処理を行う場合（特に、Ｃｈａｎｇ逐次近似法）は、前記画像再構成部１４内でこのＲＩの減弱補正処理を行うようになるため、減弱補正部１２は省略され、減算部２０からの減算計測データはコンボリューションフィルタ１３に供給され、吸収係数マップ形成部１６で形成された吸収係数は、図７中点線で示すように画像再構成部１４及びサイノグラム形成部１８に供給されるようになる。
【００３０】
（実施の形態の動作）このような構成を有する当該実施の形態の核医学撮影システムは、図８のフローチャートの各ルーチンに従って動作することで、前記新たな再構成画像を形成するようになっている。すなわち、このフローチャートは、当該核医学撮影システムの核医学ＣＴ装置１１により被検体の撮影が開始されることでスタートとなり、ステップＳ２１に進む。
【００３１】
ステップＳ２１では、核医学ＣＴ装置１１が、被検体に注入されたＲＩから発生されるアルファ線、ベータ線、ガンマ線等の放射線を測定して、Ｘ線ＣＴ装置における投影データに相当する計測データを形成すると共に、被検体内のＲＩの吸収の影響を補正（減弱補正）するためにトランスミッションデータを収集してステップＳ２２に進む。計測データは、減弱補正部１２、計測データメモリ１９及びサイノグラム形成部１８にそれぞれ供給され、トランスミッションデータは、吸収係数マップ形成部１６に供給される。計測データメモリ１９は、減弱補正部１２により減弱補正処理された計測データをオリジナルデータとして一旦記憶する。
【００３２】
ここで、Ｘ線ＣＴ装置の場合は対数処理を行なうことによって、吸収計数分布の投影データを形成するため、再構成データそのものが吸収係数の分布を表している。トランスミッションデータでも同様である。核医学ＣＴ装置の場合は減弱補正を行なわないと画像中心部になる程、カウント値が落ちこみ定量性が保てなくなる。このため、吸収係数マップ形成部１６は、前記トランスミッションデータに基づいて吸収係数をマップ化した吸収係数マップを形成する。そして、この吸収係数を減弱補正部１２及びサイノグラム形成部１８にそれぞれ供給する。
【００３３】
なお、以下に説明する減弱補正処理における補正精度は多少落ちることとなるが、前記トランスミッションデータの代わりに体輪郭をトレースして形成した均一吸収体マップを使用してもよい。
【００３４】
次に、ステップＳ２２では、減弱補正部１２が、吸収係数マップ形成部１６からの吸収係数に基づいて、核医学ＣＴ装置１１から供給される計測データに対して、ソレンソン法による減弱補正処理を施して定量性を保持し、これをコンボリューションフィルタ１３を介して画像再構成部１４に供給してステップＳ２３に進む。
【００３５】
ステップＳ２３では、画像再構成部１４が、コンボリューションフィルタ１３によりフィルタリング処理された計測データに基づいて画像再構成処理を行い、例えば図３（ａ）に示すような被検体の断層像を形成し、これを表示部１５に表示してステップＳ２４に進む。なお、この段階で表示部１５に表示される注目部位の画像には、前述と同様に高カウント部の影響で歪みが生じているものとする。
【００３６】
次にステップＳ２４では、操作者が、この注目部位の歪みを除去するために、図１に示す関心領域設定部１７を操作して、図４（ａ）に示すように高カウント部に関心領域を設定してステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、図７に示すサイノグラム形成部１８が、核医学ＣＴ装置１１からのオリジナルデータに基づいて、前記ステップＳ２４で設定された関心領域外の計測データのデータレベルを「０」とすると共に、再構成画像全体の中で前記負のデータが存在する場合は、これを「０」にしてステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、サイノグラム形成部１８が、図４（ｂ）に示すような高カウント部のみの計測データに対して吸収係数マップ形成部１６からの吸収係数に基づくＲＩの吸収の影響を付加した計測データのサイノグラムを形成し（減弱補正処理を施していない状態の計測データのサイノグラムを形成し）、ステップＳ２７に進む。
【００３７】
なお、この例では、高カウント部に関心領域を設定することとしたが、これは、図８のフローチャートにステップＳ３１として点線のルーチンで示すように注目部位に関心領域を設定するようにしてもよい。この場合、サイノグラム形成部１８は、ステップＳ３２において、関心領域内の計測データ及び前記負のデータをそれぞれ「０」にしてステップＳ２６に進む。そして、ステップＳ２６において、サイノグラム形成部１８が、関心領域外の計測データである前記高カウント部の減弱補正処理を施していない状態の計測データのサイノグラムを形成してステップＳ２７に進む。すなわち、サイノグラム形成部１８は、オリジナルの再構成画像から除去したい部位に対応する計測データのサイノグラムを形成するようになっている。
【００３８】
次に、ステップＳ２７では、図１に示す減算部２０が、図５に示すように計測データメモリ１９に記憶されているオリジナルデータ（前記注目部位の歪みが生じている計測データ）から、前記サイノグラム形成部１８により形成された高カウント部の計測データ（除去したい部位に対応する計測データ）を減算処理することで、高カウント部の影響を除去した注目部位の計測データを形成し、これを減弱補正部１２に供給する。減弱補正部１２は、この減算処理により形成された計測データに対して吸収係数マップ形成部１６からの吸収係数に基づく減弱補正処理を施したうえで、前記コンボリューションフィルタ１３を介して画像再構成部１４に供給してステップＳ２８に進む。
【００３９】
ステップＳ２８では、画像再構成部１４が、この高カウント部の影響を除去した注目部位の計測データに基づいて画像再構成処理を行い、この再構成画像を表示部１５に供給してステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、表示部１５が、この高カウント部の影響が除去された注目部位の再構成画像を表示して当該図８に示すフローチャートの全ルーチンを終了する。これにより、図６に示すように高カウント部の影響を除去して、例えば真円状の注目部位を歪みを生ずることなく表示することができ、注目部位の観察を容易化することができる。
【００４０】
（実施の形態の効果）以上の説明から明らかなように、当該実施の形態の核医学撮影システムは、注目部位に歪みが生じているオリジナルの計測データから、高カウント部を含む注目部位以外の部位の計測データを減算処理し、この減算処理により形成された計測データに基づいて新たに画像再構成処理を行うことにより、高カウント部の影響を除去してアーチファクトや歪み等を生ずることなく注目部位の再構成画像を表示することができる。この効果は、注目部位と他の部位のカウント差が大きい程（他の部位のカウント値が大きい程）、また、両者が近接している程、より顕著となる。
【００４１】
通常、計測データは有効視野内の全てのデータが投影角度方向に加算されて得られたものであるから、前記減算処理により高カウント部の影響を除去する当該核医学撮影システムの画像処理方法は、数学的に見ても無理のない方法である。また、減弱補正部１２、画像再構成部１４、サイノグラム形成部１８及び減算部２０において、各段階における計測データに対して減弱補正処理を施すようにしているため、データの定量性も損なうことがないことを付け加えておく。
【００４２】
最後に、上述の実施の形態の説明は、本発明の一例である。このため、上述の実施の形態の説明では、本発明に係る核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理方法を核医学撮影システムに適用することとしたが、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る核医学診断装置および核医学診断装置の画像処理方法は、再構成画像を形成した際に、再構成画像上の高カウント部（高集積部や高密度部等）の周辺に発生する画像歪みやアーチファクトを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置及び画像処理方法を適用した第１の実施の形態となるＸ線撮影システムのブロック図である。
【図２】前記第１の実施の形態のＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】コンボリューションフィルタのフィルタ特性の影響で、高カウント部の周辺の注目部位の画像に生じた歪みを示す模式図である。
【図４】前記第１の実施の形態のＸ線撮影システムにより、再構成された断層像の高カウント部に設定された関心領域（ＲＯＩ）を示す図である。
【図５】前記第１の実施の形態のＸ線撮影システムが、高カウント部の影響を除去するために行う演算動作を説明するための図である。
【図６】前記第１の実施の形態のＸ線撮影システムにより、高カウント部の影響が除去された断層像の模式図である。
【図７】本発明に係る画像処理装置及び画像処理方法を適用した第２の実施の形態となる核医学撮影システムのブロック図である。
【図８】前記第２の実施の形態のＸ線撮影システムの動作を示すフローチャートである。
【図９】実空間におけるコンボリューションフィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図１０】従来のＸ線ＣＴ装置における、コンボリューションフィルタのフィルタ特性の悪影響を除去する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線ＣＴ装置、２、１３…コンボリューションフィルタ、３、１４…画像再構成部、４、１５…表示部、５…投影データメモリ、６、１７…関心領域設定部、７、１８…サイノグラム形成部、８、２０…減算部、１１…核医学ＣＴ装置、１２…減弱補正部、１６…吸収係数マップ形成部、１９…計測データメモリ

Claims

被検体に注入された放射性同位元素から放出される放射線の計測データである第１の計測データを取得する核医学診断装置において、
前記第１の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第１の再構成画像を形成する画像再構成手段と、
前記第１の再構成画像に対して減弱補正処理を施す減弱補正手段と、
減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に除去したい部分として設定された関心領域内の画像情報に対応する計測データを第２の計測データとして形成する又は減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に注目する部分として設定された関心領域外の画像情報に対応する計測データを前記第２の計測データとして形成する計測データ形成手段と、
前記第２の計測データに基づいて減弱補正処理を施していない状態である第３の計測データを形成する手段と、
前記第１の計測データから前記第３の計測データを減算処理し、第４の計測データを取得する減算手段と、
を有し、
前記画像再構成手段は、前記第４の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第２の再構成画像を形成し、
また、前記減弱補正手段は、前記第２の再構成画像に対して減弱補正処理を施すことを特徴とする核医学診断装置。
被検体に注入された放射性同位元素から放出される放射線の計測データである第１の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第１の再構成画像を形成するステップと、
前記第１の再構成画像に対して減弱補正処理を施すステップと、
減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に除去したい部分として設定された関心領域内の画像情報に対応する計測データを第２の計測データとして形成する又は減弱補正処理を施した前記第１の再構成画像上に注目する部分として設定された関心領域外の画像情報に対応する計測データを前記第２の計測データとして形成するステップと、
前記第２の計測データに基づいて減弱補正処理を施していない状態である第３の計測データを形成するステップと、
前記第１の計測データから前記第３の計測データを減算処理し、第４の計測データを取得するステップと、
前記第４の計測データを用いて画像再構成処理を行い、第２の再構成画像を形成するステップと、
前記第２の再構成画像に対して減弱補正処理を施すステップと、
を有することを特徴とする核医学診断装置の画像処理方法。