JP5454859B2 - 核医学診断装置及び画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体に投与した核種（放射性同位元素：ＲＩ）から放出される放射線を検出し、その検出情報からＲＩ分布を画像化するガンマカメラ装置等の核医学診断装置及び画像処理装置に関し、特に放射性医薬品の分布の時間変化を測定する収集法を改善したものに関する。

従来から、放射線同位元素により標識した薬剤（以下、「ＲＩ」と称する。）を被検体内に投与して、当該ＲＩから放射されるガンマ線を検知・計測した結果に基づいて、当該ＲＩの被検体内における分布の様子を画像化する核医学診断装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。

核医学検査の主な手法には、プラナー法（一定方向から被検体の静止画像を撮影）と、ＳＰＥＣＴ法（single photon emission computed tomography：ＳＰＥＣＴ；被検体の断層画像を撮影）とがある。

核医学検査の場合、その投影データを収集するのに、通常、数分〜数十分の時間が必要になる。このようなＲＩの動態（時間変化）分布を撮影する方法としてダイナミック収集法が知られている。ダイナミック収集法は、画像（フレーム）を時間的に連続して収集することにより、時間毎に変化するＲＩ分布を画像化する手法である。これによりＲＩ分布の時間変化を測定することが可能になる。

図４はダイナミック収集法の原理を示す説明図である。心臓Ｈの機能を観察するためにＲＩを投与し、ＲＩから入射するガンマ線強度の時間変化を検出することで心臓Ｈの診断を行うことができる。このとき、時間変化を検出するために、一般的な観察時間（例えば１００秒）を所定のサンプリング数（例えば１０）で等分し、等分された収集時間（例えば１０秒）内に入射したガンマ線の収集カウントに基づいて時間変化を求める。
特開２００３−１２１５４９号公報

上述した核医学診断装置では、次のような問題があった。すなわち、ダイナミック収集において１つの画像（フレーム）の収集時間が短い程、細かいサンプリングでＲＩ分布の細かい時間変化を測定することが可能となる。しかしながら、１画像（フレーム）あたりの収集時間が短くなるため、収集カウントが低下し、統計ノイズが増大するという問題がある。

逆に１つの画像（フレーム）の収集時間を長くすると統計ノイズは低減するが、サンプリングが粗くなりＲＩ分布の時間変化の測定精度が劣化するという問題がある。

そこで本発明は、統計ノイズによる画像の劣化を防止しつつ、細かいサンプリングを行うことで測定精度を維持することができる核医学診断装置及び画像処理装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の核医学診断装置及び画像処理装置は次のように構成されている。

心臓内に投与された核種が放出する放射線を放射線検出器により投影データとして検出し、この投影データに基づいて当該心臓内の核種の分布を示す画像を得る核医学診断装置において、
収集時間を１０秒に設定でき、前記投影データの収集を行うデータ収集部と、
このデータ収集部に収集された投影データを蓄積するデータ蓄積部と、
このデータ蓄積部に蓄積された投影データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像データを作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする核医学診断装置。

心臓の画像を作成する画像処理装置において、
収集時間を１０秒に設定でき、一定時間毎に前記心臓の基礎画像データの収集を行うデータ収集部と、
このデータ収集部に収集された基礎画像データを蓄積するデータ蓄積部と、
このデータ蓄積部に蓄積された基礎画像データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像データを作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする画像処理装置。

本発明によれば、統計ノイズによる画像の劣化を防止しつつ、細かいサンプリングを行うことで測定精度を維持することが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係るガンマカメラ装置１０の構成を示す説明図、図２は同ガンマカメラ装置１０における原理を示す説明図、図３は画像再構成プロセスを示す説明図である。なお、画像処理装置はガンマカメラ装置１０の一形態であるため、ここではガンマカメラ装置１０についてのみ説明する。

ガンマカメラ装置１０は、床面に設置された架台２０と、この架台２０の近傍に設置された寝台装置５０と、これら架台２０及び寝台装置５０に接続された制御装置６０とを備えている。

架台２０には、トンネル部２１が設けられていて、被検体Ｍを挿入できるようになっている。トンネル部２１の前方に検出器３０が配置されている。この検出器３０は、相対向する一対のカメラヘッド３１，３２を備えている。カメラヘッド３１，３２は、従来からあるアンガータイプと、近年実用化の進んでいる半導体アレイタイプとのいずれでもよい。アンガータイプであれば、ガンマ線の入射方向を制限するコリメータの後方に、ガンマ線を受けて閃光を発生するシンチレータを配置し、さらにこのシンチレータの後方にライトガイドを挟んで複数本の光電子増倍管を稠密に配列した構成である。また、半導体アレイタイプであれば、コリメータの後方に、入射ガンマ線をそのエネルギーに応じた振幅の電気信号として検出する半導体素子が２次元状に配列されている。

このカメラヘッド３１，３２は、被検体Ｍを挟んで対向する位置や９０゜ずれた位置等の任意の配置関係をとることができるように、さらにその配置関係を保ったまま被検体の周囲を回転することができるようになっている。

カメラヘッド３１，３２の出力は、制御部６４に入力され、ガンマ線が入射した位置及びガンマ線のエネルギが計算される。

寝台装置５０は床面に固定された寝台５１と、この寝台５１の上部に設けられ、架台２０のトンネル部２１内に挿入される寝台天板５２とを備えている。この寝台天板５２はトンネル部２１を貫通する方向に移動するようにされており、その上に被検体Ｍが横たえられる。

制御装置６０は、一定時間毎に検出器３０で検出された投影データの収集を行うデータ収集部６１と、データ収集部６１に収集された投影データを蓄積するデータ蓄積部６２と、データ蓄積部６２に蓄積された投影データのうち所定の時間分の投影データに基づいて画像データを作成する画像データ作成部６３と、これらを連携制御するとともに各種パラメータを設定する制御部６４とを備えている。

このように構成されたガンマカメラ装置１０は、次のようにして画像を作成する。ここでは、例えば心臓Ｈを対象臓器とし、プラナー画像を作成する場合について説明する。まず、収集時間Ｔ及びオーバーラップ時間Ｐ等の収集パラメータの設定を行う（ＳＴ１０）。そして、被検体Ｍにガンマ線を放出する放射性核種で標識された薬剤ＲＩを投与する。次に、被検体Ｍを寝台天板５２に横たわらせる。そして、寝台装置５０を駆動し、３Ｄ画像収集領域部４３が測定対象である例えば心臓Ｈに対向する位置まで寝台天板５２を移動する。

次に、データ収集を開始する。データ収集の手法は、検出された信号（ガンマ線の入射）を１つ１つ収集するリストモード収集を利用する。すなわち、制御部（タイミング発生部）６３から所定のタイミングでデータ収集開始信号を出力し、このデータ収集開始信号を検出する毎にデータ収集部６１において所定の収集時間Ｔだけ投影データの収集を行いデータ群を作成し（ＳＴ１１）、データ蓄積部６２に格納する。なお、１つの投影データは、ガンマ線入射位置（２次元座標）、入射時刻の情報を有する。

次に、画像データ作成部６３において、このデータ群を設定された収集時間、画像サイズ等に基づいて後処理で画像（フレーム）を作成する。このとき、指定されたオーバーラップ時間Ｐだけオーバーラップするように画像（フレーム）が作成される（ＳＴ１２）。

例えば、収集時間Ｔを１０秒、オーバーラップ時間Ｐを５秒とすると、総観察時間が１００秒の場合には、１フレーム目（０〜１０秒）、２フレーム目（５〜１５秒）、…、１９フレーム目（９０〜１００秒）の１９画像（フレーム）の画像が得られることとなる。各画像（フレーム）の収集時間Ｔが１０秒であるため、統計ノイズによる影響を変えることなく、サンプリング間隔は半分の５秒になる。したがって、統計ノイズによる画像の劣化を防止できるとともに、細かいサンプリングを行うことで画像の測定精度を維持することが可能となる。

このようにして作成された画像（フレーム）は外部のディスク等にデータとして格納される（ＳＴ１３）。データは、アプリケーション解析（ＳＴ１４）され、心臓Ｈの診断が行われる。

なお、収集時間Ｔ及びオーバーラップ時間Ｐは、観察対象やＲＩの種類によって適宜変更することが好ましい。

上述したように本実施の形態に係るガンマカメラ装置１０によれば、統計ノイズによる画像の劣化を防止しつつ、細かいサンプリングを行うことで測定精度を維持することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、核医学診断装置の一例としてガンマカメラ装置について説明したが、ＰＥＴ装置に適用してもよい。また、核医学診断装置以外の画像処理装置に用いるようにしてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係るガンマカメラ装置の構成を示す説明図。 同ガンマカメラ装置における画像再構成原理を示す説明図。 同ガンマカメラ装置における画像再構成プロセスを示す説明図。 従来のガンマカメラ装置におけるダイナミック収集における画像再構成原理を示す説明図。

１０…ガンマカメラ装置、２０…架台、３０…検出器、５０…寝台装置、６０…制御装置、６１…データ収集部、６２…データ蓄積部、６３…画像データ作成部、６４…制御部。

Claims (4)

1. 心臓内に投与された核種が放出する放射線を放射線検出器により投影データとして検出し、この投影データに基づいて当該心臓内の核種の分布を示す画像を得る核医学診断装置において、
   収集時間を１０秒に設定でき、前記投影データの収集を行うデータ収集部と、
   このデータ収集部に収集された投影データを蓄積するデータ蓄積部と、
   このデータ蓄積部に蓄積された投影データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像データを作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする核医学診断装置。
2. 心臓内に投与された核種が放出する放射線を放射線検出器により投影データとして検出し、この投影データに基づいて当該心臓内の核種の分布を示す画像を得る核医学診断装置において、
   所定のタイミングでデータ収集開始信号を出力するタイミング発生部と、
   収集時間を１０秒に設定でき、前記タイミング発生部からのデータ収集開始信号を検出する毎に所定の収集時間だけ前記投影データの収集を行うデータ収集部と、
   このデータ収集部において収集された前記投影データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像を作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする核医学診断装置。
3. 心臓の画像を作成する画像処理装置において、
   収集時間を１０秒に設定でき、一定時間毎に前記心臓の基礎画像データの収集を行うデータ収集部と、
   このデータ収集部に収集された基礎画像データを蓄積するデータ蓄積部と、
   このデータ蓄積部に蓄積された基礎画像データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像データを作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする画像処理装置。
4. 心臓の画像を作成する画像処理装置において、
   所定のタイミングでデータ収集開始信号を出力するタイミング発生部と、
   収集時間を１０秒に設定でき、前記タイミング発生部からのデータ収集開始信号を検出する毎に所定の収集時間だけ投影データの収集を行うデータ収集部と、
   このデータ収集部において収集された前記投影データのデータ群から前記収集時間に基づいて、指定されたオーバーラップ時間だけオーバーラップするように画像を作成する画像データ作成部とを備えていることを特徴とする画像処理装置。

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