JP6052425B2

JP6052425B2 - 輪郭画像生成装置および核医学診断装置

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Publication number: JP6052425B2
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Inventors: 善之山川; 北村　圭司; 圭司北村
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Description

本発明は、被検体に放射性薬剤を投与し、被検体内から放出された放射線を検出して収集した収集データに基づいて、被検体の撮像対象の輪郭を抽出する輪郭画像生成装置および核医学診断装置に関する。

従来、核医学診断装置としてＰＥＴ（positron emission tomography）装置がある。ＰＥＴ装置は、陽電子（positron）の消滅によって発生する２本のγ線を、複数個の検出器で同時に検出したときのみ、被検体の断層画像を再構成するように構成されている。また、ＰＥＴ装置として被検体の乳房を撮像するマンモグラフィ用ＰＥＴ装置がある（例えば特許文献１参照）。マンモグラフィ用ＰＥＴ装置は、被検体の乳房を取り囲むように検出器が配置されており、被検体の乳房に検出器を近接させることで、検出感度の向上させることができる。

検出器で検出するγ線は、放射性薬剤が予め投与された被検体内から放出されたγ線である。放出されたγ線は、被検体の体内の組織で吸収される。ＰＥＴ装置は、ＰＥＴ画像を生成する際にγ線の吸収の影響を考慮した吸収補正を行う（例えば特許文献２参照）。吸収補正は、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置で撮像したデータを用いたり、γ線を放出する外部線源を用いて検出したデータを用いたりして行う。しかしながら、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置は、Ｘ線ＣＴ装置や外部線源を設けるのが難しい。そのため、被検体の乳房を単一の吸収体として仮定した吸収補正を行っている。この方法は、乳房の輪郭を抽出し、抽出された輪郭内に乳房と等価の吸収係数を割り当てて、吸収係数マップを生成する。そして、生成された吸収係数マップに基づき吸収補正を行っている。

なお、特許文献２には、エミッションデータから被検体の輪郭を抽出する場合、エミッションの投影データに輪郭抽出のための微分フィルタを適用し、ある閾値で物体内外の領域を分離する方法が開示されている。また、輪郭抽出の際にノイズの影響を低減させるため、膨張収縮フィルタなどのポストフィルタが適宜、利用されている。

また、非特許文献１には、次の内容が開示されている。すなわち、収集した投影データは、検出器間のギャップによるデータ欠損が多かれ少なかれ存在する。そのため、輪郭抽出する前に距離と周波数の関係に基づいたデータ補間処理や、データの存在するピクセルの値を用いた線形補間などの処理でデータ欠損を補っている。

特開２０１０−２０４１２５号公報特開２００３−２９４８４３号公報

Joel S Karp et al., "Constrained Fourier space Method for Compensation of Missing Data in Emission Computed Tomography", IEEE Trans. Med. Imaging 7, 21-25(1988)

ＰＥＴ装置は、一般的に、被検体の撮像対象を囲むように、複数の検出器をリング状に配置したリング型の検出器ユニットを備えている。検出器ユニットは、その他に、リング状に配置した複数の検出器のうち、一部の検出器を抜き取ったような検出器ユニットが存在する。この検出器ユニットの例として、例えば、特許文献１のＣ型の検出器ユニットがある。このようなＣ型の検出器ユニットを用いた場合、輪郭が精度よく得られない問題がある。

特許文献２に記載の方法は、投影データが完全に存在する場合、すなわちリング型の検出器ユニットの場合に適用される方法である。また、非特許文献１に記載の方法は、リング型の検出器ユニットにおける検出器間の僅かなギャップによるデータ欠損を補う場合に有効な方法である。しかしながら、Ｃ型の検出器ユニットのような、データ欠損領域が広い場合には、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出することは難しい。また、Ｃ型の検出器ユニットで収集したデータを再構成して再構成画像を生成し、再構成画像上で輪郭抽出を行う場合も、再構成画像内における被検体の乳房の形状がゆがむなどアーチファクトの影響が大きく、本来の乳房の輪郭ではなく、アーチファクトの形状を抽出してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、検出器が存在しないような大きなデータ欠損領域を有していても、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出した輪郭画像を生成できる輪郭画像生成装置および核医学診断装置を提供することを目的とする。

本発明は、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、本発明に係る輪郭画像生成装置は、被検体内から放出された放射線を検出して収集したエミッションデータを再構成して再構成画像を生成する再構成処理部と、前記再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する最大値投影処理部と、前記最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する輪郭抽出処理部と、前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成する逆投影処理部と、前記逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する閾値処理部とを備えていること特徴とするものである。

本発明に係る輪郭画像生成装置によれば、再構成処理部は、被検体内から放出された放射線を検出して収集したエミッションデータを再構成して再構成画像を生成し、最大値投影処理部は、再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する。輪郭抽出処理部は、最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する。逆投影処理部は、輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成し、閾値処理部は、逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する。

すなわち、再構成画像に対して最大値投影処理を行うことにより、本来、検出器が存在しない投影方向に対しても擬似的にデータを存在させることができる。また、単なる順投影処理ではなく最大値投影処理を行うことで、撮像対象の領域内外の境界を強調させることができる。これにより、最大値投影データにおいて、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出することができる。そして、逆投影処理により、精度よく抽出された撮像対象の輪郭を含む輪郭投影データから逆投影画像を生成し、逆投影画像に対し閾値処理を行って輪郭画像を生成する。その結果、検出器が存在しないような大きなデータ欠損領域を有していても、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出した輪郭画像を生成できる。

また、本発明に係る輪郭画像生成装置において、前記再構成処理部は、前記再構成処理部は、エミッションデータを、３次元再構成法を用いて再構成して再構成画像を生成することが好ましい。３次元再構成法を用いることで、検出器が存在しないようなデータ欠損領域があっても、データ欠損によるアーチファクトの影響を低減させた再構成画像を生成することができる。

また、本発明に係る輪郭画像生成装置において、前記輪郭投影データに対し、抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う第１輪郭整形処理部を備え、前記逆投影処理部は、輪郭整形処理後の前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成することが好ましい。これにより、輪郭投影データにおいて、抽出した輪郭が整えられるので、統計ノイズなどのノイズの影響を抑えた輪郭画像を生成することができる。

また、本発明に係る輪郭画像生成装置において、前記輪郭画像に対し、閾値処理で抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う第２輪郭整形処理部を備えることが好ましい。これにより、輪郭画像において、閾値処理で抽出された輪郭が整えられるので、統計ノイズなどのノイズの影響を抑えた輪郭画像を生成することができる。

また、本発明に係る輪郭画像生成装置において、前記再構成画像に対してスムージング処理を行うスムージング処理部を備え、前記最大値投影処理部は、スムージング処理後の前記再構成画像に対し、最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成することが好ましい。これにより、エミッションデータを再構成して生成された再構成画像の統計ノイズが抑えられるので、最大値投影データにおいて、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出することができる。

また、本発明に係る核医学診断装置は、リング状に配置した複数の検出器のうち一部の検出器が抜き取られたように構成され、被検体内から放出された放射線を検出する検出器ユニットと、前記検出器ユニットで検出された放射線に基づき、エミッションデータを収集するデータ収集部と、前記エミッションデータを再構成して再構成画像を生成する再構成処理部と、前記再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する最大値投影処理部と、前記最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する輪郭抽出処理部と、前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成する逆投影処理部と、前記逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する閾値処理部とを備えていること特徴とするものである。

本発明に係る核医学診断装置によれば、検出器ユニットは、リング状に配置した複数の検出器のうち一部の検出器が抜き取られたように構成され、被検体内から放出された放射線を検出し、データ収集部は、検出器ユニットで検出された放射線に基づき、エミッションデータを収集する。再構成処理部は、エミッションデータを再構成して再構成画像を生成し、最大値投影処理部は、再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する。輪郭抽出処理部は、最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する。逆投影処理部は、輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成し、閾値処理部は、逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する。

本発明に係る輪郭画像生成装置および核医学診断装置によれば、検出器が存在しないような大きなデータ欠損領域を有していても、被検体の撮像対象の輪郭を精度よく抽出した輪郭画像を生成できる。

実施例１に係るマンモグラフィ用ＰＥＴ装置の概略構成を示す図である。実施例１に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。（ａ）は、最大値投影処理を説明するための図であり、（ｂ）は、最大値投影処理により生成された２次元最大値投影データを示す図である。動的輪郭モデルを説明するための図である。実施例２に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。実施例３に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。実施例３の変形例に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。実施例４に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。実施例４の変形例に係る輪郭画像生成部の構成を示す図である。（ａ）は、ＴＯＦ再構成法を説明するための図であり、（ｂ）は、ＬＯＲ再構成法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。実施例１では、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１を核医学診断装置の一例として説明する。図１は、実施例１に係るマンモグラフィ用ＰＥＴ装置の概略構成を示す図である。

図１を参照する。マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１は、放射性薬剤が投与された被検体Ｍ内から放出されたγ線（ガンマ線）を検出する検出器ユニット３と、検出器ユニット３で検出したγ線に基づき、エミッションデータＥ１を収集するデータ収集部５とを備えている。

検出器ユニット３は、被検体Ｍの撮像対象である乳房Ｂを取り囲むように、複数のγ線検出器７がＣ状に配置されている。すなわち、検出器ユニット３は、リング状に配置した複数のγ線検出器７のうち、一部のγ線検出器７が抜き取られたように切り欠き部Ａを有して構成されている。なお、γ線検出器７は、本発明の検出器に相当する。

γ線検出器７は、シンチレータブロックとライトガイドと光電子増倍管とを備えている（いずれも図示省略）。シンチレータブロックは、複数個で構成され、複数個のシンチレータブロックが行列状（例えば８行×８列）に配列されている。さらに、２次元状に配置された複数のシンチレータブロックは、１段で構成された単層構造、または複数段（例えば２段）で構成された積層構造となっている。シンチレータブロックにγ線が入射すると、γ線が光に変換される。変換された光は、ライトガイドを通じてシンチレータブロックから光電子増倍管に送られる。送られた光は、光電子増倍管により電気信号に変換される。

データ収集部５は、図示しない同時計数回路を備えている。データ収集部５は、γ線を検出して検出器ユニット３から出力される電気信号に基づき、同時計数されたと判定した１事象をエミッションデータＥ１として収集する。すなわち、データ収集部５は、被検体Ｍ内から１８０°反対方向に放出された２本のγ線を２つのγ線検出器７で一定期間内に検出したときのみに同時計数されたとみなし、その情報を収集する。そのため、エミッションデータＥ１は、同時計数されたγ線検出器７を結ぶ線の情報であるＬＯＲ（line of responce）情報を含んでいる。なお、エミッションデータＥ１は、３次元収集されるが、場合によっては２次元収集でもよい。また、エミッションデータＥ１は、同時計数情報を１つ１つ時系列に収集するリストモードで収集されるが、場合によっては、ヒストグラムモードで収集されてもよい。

データ収集部５の後段には、収集したエミッションデータＥ１から被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭形状を含む画像である３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する輪郭画像生成部９と、輪郭画像生成部９で生成された３次元輪郭画像Ｇｒ１に基づいて吸収係数マップを生成し、この吸収係数マップを用いて、エミッションデータＥ１に対して吸収補正を行う吸収補正処理部１１とが設けられている。

吸収補正に用いられる吸収係数マップは、３次元輪郭画像Ｇｒ１の乳房Ｂの輪郭内に、被検体Ｍの乳房Ｂと等価な吸収係数を一様に割り当てたものである。なお、吸収係数は、予め設定されている。吸収補正処理部１１は、エミッションデータＥ１に対して吸収補正を行い、吸収補正後のエミッションデータＥ２を生成する。なお、輪郭画像生成部９は、本発明の輪郭画像生成装置に相当する。

更に、吸収補正部１１の後段には、吸収補正後のエミッションデータＥ２を再構成してＰＥＴ画像Ｇｐを生成する再構成処理部１３が設けられている。再構成処理部１３による再構成処理は、検出器ユニット３に切り欠き部Ａを有していても、精度よく再構成できる２次元または３次元再構成法が用いられる。例えば、再構成処理には、３次元逐次近似再構成法が用いられる。また、吸収補正部１１は、再構成処理部１３のシステムモデルに含まれていても構わない。

また、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１は、この装置１の各構成を統括的に制御する主制御部１５と、再構成処理部１３で生成されたＰＥＴ画像を表示する表示部１７と、操作者が入力設定や各種操作を行う入力部１９と、ＰＥＴ画像などを記憶する記憶部２１とを備えている。主制御部１５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成される。表示部１７は、液晶モニタ等で構成される。入力部１９は、キーボードやマウス等で構成される。記憶部２１は、ＲＯＭ（read-only memory）、ＲＡＭ（random-access memory）またはハードディスク等の記憶媒体で構成される。なお、その記憶媒体は、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１に対し、着脱自在なものであってもよい。

〔輪郭画像生成部〕
次に、本発明の特徴部分である輪郭画像生成部９の構成を具体的に説明する。図２は、実施例１に係る輪郭画像生成部９の構成を示す図である。輪郭画像生成部９は、収集したエミッションデータＥ１から被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭形状を含む画像である３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する。

まず、輪郭画像生成部９の構成を簡単に説明する。輪郭画像生成部９は、被検体Ｍの乳房Ｂ内から放出されたγ線を検出して収集したエミッションデータＥ１を、３次元再構成法に用いて再構成して３次元再構成画像Ｇ１を生成する再構成処理部３１と、３次元再構成画像Ｇ１に対して最大値投影処理を行って複数方向の２次元最大値投影データＰ１を生成する最大値投影（ＭＩＰ）処理部３３と、２次元最大値投影データＰ１の各々に対して被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を抽出して２次元輪郭投影データＰ２を生成する輪郭抽出処理部３５と、２次元輪郭投影データＰ２を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成する逆投影処理部３７と、３次元逆投影画像Ｇ２に対して閾値処理を行って３次元輪郭画像Ｇｒを生成する輪郭画像生成部３９とを備えている。次に、これらの構成をさらに順番に説明する。

再構成処理部３１は、被検体Ｍの乳房Ｂ内から放出されたγ線を検出して収集したエミッションデータＥ１を、３次元再構成法を用いて再構成して３次元再構成画像Ｇ１を生成する。再構成処理部３１の再構成処理には、例えば、リストモード３次元ＤＲＡＭＡ（dynamic RAMLA）法が用いられる。また、再構成処理は、次に説明する方法を採用してもよい。

リストモード３次元ＤＲＡＭＡ法は、リストモードのエミッションデータＥ１から直接再構成するリストモード再構成法であった。この点、サイノグラムを生成して再構成するサイノグラム再構成法であってもよい。ただし、サイノグラム再構成法は次のような問題がある。サイノグラム再構成法では、準備するサイノグラムのスライス数が多いので、リビニングなどの処理によりスライス数を減らす処理を行っている。このようなリビニングなどの処理は、解像度を劣化させてしまう問題がある。そのため、リビニングなどによる解像度の劣化のないリストモード再構成法が好ましい。

また、リストモード３次元ＤＲＡＭＡ法では、ＤＲＡＭＡ法であった。この点、ＲＡＭＬＡ（row-action maximum likelihood algorithm）法やＯＳ−ＥＭ（ordered subsets - expectation maximization）法などの逐次近似再構成法であってもよい。また、これらの逐次近似再構成法とサイノグラム再構成法とを組み合わせてもよい。

最大値投影（maximum intensity projection : MIP）処理部３３（以下適宜、「ＭＩＰ処理部」と称する）は、３次元再構成画像Ｇ１に対して最大値投影処理（以下適宜、「ＭＩＰ処理」と称する）を行って、複数方向の２次元最大値投影データＰ１を生成する。

図３（ａ）は、ＭＩＰ処理を説明するための図である。なお、図３（ａ）は、図示の便宜上、３次元再構成画像Ｇ１を２次元で表しているが、奥行き方向にも複数の画素が存在しているものとする。ＭＩＰ処理は、回転中心軸Ｏ周りに、予め設定された角度ごとに最大値投影データＰ１を生成し、例えば１８０°や３６０°回転分の複数の最大値投影データＰ１を得る処理である。すなわち、ＭＩＰ処理は、切り欠き部Ａによりγ線検出器７が存在しない投影方向（例えば符号Ｆの方向）を含み最大値投影データＰ１を生成する。また、ＭＩＰ処理により投影される画素は、例えば、図３（ａ）の１次元の画素列Ｌの場合、画素列Ｌを構成する複数の画素のうち、画素値が最大の画素が投影される。このような処理により、図３（ｂ）に示すような、複数方向の２次元最大値投影データＰ１が生成される。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）の切り欠き部Ａに存在する破線は、存在しないγ線検出器７を示す。

輪郭抽出処理部３５は、２次元最大値投影データＰ１の各々に対して被検体Ｍの乳房Ｂ輪郭を抽出し、２次元輪郭投影データＰ２を生成する。輪郭抽出処理は、レベルセット（level set）法やスネーク（snake）法などの動的輪郭モデルを用いるのが好ましい。また、輪郭抽出処理は、ソーベルフィルタ（sobel filter）やプリューウィットフィルタ（prewitte filter）などの微分フィルタを利用した輪郭抽出方法でもよい。

動的輪郭モデルとは、画像上に設定した閉曲線を動的に変化させて物体の輪郭に一致させることで輪郭を抽出する方法である。図４のように、２次元最大値投影データＰ１上で初期の輪郭Ｗ（０）を設定し、処理を繰り返し実行することで、輪郭Ｗ（１）、輪郭Ｗ（２）、…、輪郭Ｗ（ｎ）が順番に得られる。

逆投影処理部３７は、輪郭抽出処理部３５で生成された２次元輪郭投影データＰ２を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成する。すなわち、逆投影処理部３７は、最大値投影して輪郭を抽出した２次元輪郭投影データＰ２を、そのまま逆投影して、３次元再構成画像に戻す処理を行う。

閾値処理部３９は、３次元逆投影画像Ｇ２に対して閾値処理を行って３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する。閾値処理部３９は、予め設定された閾値に基づき、閾値処理を行って乳房Ｂ内外の領域を分割する。分割された領域は２値で表される。

〔マンモグラフィ用ＰＥＴ装置の動作〕
次に、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１の動作を説明する。まず、被検体Ｍに放射性薬剤を投与し、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１に被検体Ｍを配置する。被検体Ｍの撮像対象である乳房Ｂからγ線が放出される。放出されるγ線は、１８０°反対方向に２本放出される。このγ線はＣ型の検出器ユニット３で検出される。データ収集部５は、一定期間内に２つのγ線検出器７で２本のγ線がそれぞれ検出されたことを示す事象をエミッションデータＥ１として収集する。

データ収集部５で収集されたエミッションデータＥ１は、吸収補正処理部１１により吸収補正が行われる。吸収補正は、輪郭画像生成部９で生成された輪郭画像Ｇｒ１を用いて行われる。すなわち、吸収補正処理部１１は、３次元輪郭画像Ｇｒ１の輪郭内に予め設定された吸収係数を一様に割り当てた吸収マップを用いて、エミッションデータＥ１に対して吸収補正を行う。これにより、吸収補正後のエミッションデータＥ２が得られる。

吸収補正後のエミッションデータＥ２は、再構成処理部１３により３次元のＰＥＴ画像Ｇｐに再構成される。再構成された３次元のＰＥＴ画像Ｇｐは、表示部１７に表示され、また、記憶部２１に記憶される。また、表示部１７に表示される画像は、例えば、３次元ＰＥＴ画像Ｇｐにおける任意の断面であってもよい。

〔輪郭画像生成部の動作〕
次に、本発明の特徴部分である輪郭画像生成部９の動作を説明する。図２を参照する。輪郭画像生成部９は、データ収集部５で収集されたエミッションデータＥ１から３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する。被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を精度よく抽出するためには、γ線検出器７が存在しないことにより、２つのγ線検出器７間を結ぶことができなかった方向を含む全ての投影方向に対する被検体Ｍの乳房Ｂの情報が必要である。そこで、まず、エミッションデータＥ１を再構成して一旦画像化する。なお、エミッションデータＥ１は、切り欠き部Ａによるデータ欠損を含んだものである。

再構成処理部３１は、収集したエミッションデータＥ１を、３次元再構成法を用いて再構成して３次元再構成画像Ｇ１を生成する。再構成処理には、例えば、リストモード３次元ＤＲＡＭＡ法が用いられる。３次元再構成法を用いることで、データ欠損によるアーチファクトの影響を比較的に低減させた３次元再構成画像Ｇ１を取得することができる。

３次元再構成画像Ｇ１の生成後、ＭＩＰ処理部３３は、３次元再構成画像Ｇ１に対してＭＩＰ処理を行って、複数方向の２次元最大値投影データＰ１を生成する。一旦、再構成した３次元再構成画像Ｇ１に対してＭＩＰ処理を行うことで、Ｃ型の検出器ユニット３のγ線検出器７が存在しない投影方向に対しても擬似的にデータを存在させることができる。また、単なる順投影処理でなくＭＩＰ処理を行うことで、乳房Ｂ領域とそれ以外の領域との境界を強調させることができる。これにより、従来法では、不可能なγ線検出器７が存在しない投影方向に対しても、後述の輪郭抽出処理部３５により、被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を精度よく抽出することができる。

２次元最大値投影データＰ１の生成後、輪郭抽出処理部３５は、２次元最大値投影データＰ１の各々に対し、被検体Ｍの乳房Ｂ輪郭を抽出して２次元輪郭投影データＰ２を生成する。輪郭抽出は、例えばレベルセット法を用いて行われる。輪郭抽出処理部３５は、境界が強調された２次元最大値投影データＰ１から輪郭抽出を行うので、輪郭抽出を精度よく行うことができる。

輪郭抽出処理部３５により、輪郭抽出された２次元輪郭投影データＰ２は、被検体Ｍの乳房Ｂの内外の領域を２値化したもので表される。例えば、乳房Ｂの内側の領域を「１」とし、これ以外の乳房Ｂの外側の領域を「０」とする情報が与えられる。

２次元輪郭投影データＰ２の生成後、逆投影処理部３７は、輪郭抽出処理部３５で生成された２次元輪郭投影データＰ２を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成する。これにより、３次元の画像データ形式に戻す。そして、３次元逆投影画像Ｇ２の生成後、閾値処理部３９は、３次元逆投影画像Ｇ２に対して閾値処理を行って、再度輪郭を抽出し、３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する。

本実施例によれば、再構成処理部３１は、被検体Ｍ内から放出されたγ線を検出して収集したエミッションデータＥ１を、３次元再構成法を用いて再構成して３次元再構成画像Ｇ１を生成し、最大値投影処理部３３は、３次元再構成画像Ｇ１に対してＭＩＰ処理を行って複数方向の２次元最大値投影データＰ１を生成する。輪郭抽出処理部３５は、２次元最大値投影データＰ１の各々に対して被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を抽出し、２次元輪郭投影データＰ２を生成する。逆投影処理部３７は、２次元輪郭投影データＰ２を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成し、閾値処理部３９は、３次元逆投影画像Ｇ２に対して閾値処理を行って３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成する。

すなわち、３次元再構成画像Ｇ１に対してＭＩＰ処理を行うことにより、本来、γ線検出器７が存在しない投影方向に対しても擬似的にデータを存在させることができる。また、単なる順投影処理ではなくＭＩＰ処理を行うことで、乳房Ｂの領域内外の境界を強調させることができる。これにより、２次元最大値投影データＰ１において、被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を精度よく抽出することができる。そして、逆投影処理により、精度よく抽出された乳房Ｂの輪郭を含む２次元輪郭投影データＰ２から３次元逆投影画像Ｇ２を生成し、３次元逆投影画像Ｇ２に対し閾値処理を行って３次元輪郭画像Ｇｒを生成する。その結果、γ線検出器７が存在しないような大きなデータ欠損領域を有していても、被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を精度よく抽出した３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成できる。

また、３次元再構成画像Ｇ１を生成する際に、３次元再構成法を用いることで、γ線検出器７が存在しないようなデータ欠損領域があっても、データ欠損によるアーチファクトの影響を低減させた３次元再構成画像Ｇ１を生成することができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図５は、実施例２に係る輪郭画像生成部９の構成を示す図である。なお、上述した実施例１と重複する構成については、その説明を省略する。輪郭抽出後の２次元輪郭投影データＰ２には、統計ノイズが原因の誤差が含まれている。そのため、誤差が含まれた状態で逆投影しても、精度よく３次元輪郭画像Ｇｒ１を得られないことがある。

実施例２の輪郭画像生成部９は、実施例１の構成に加えて、更に、輪郭抽出後の輪郭整形処理部５１を備えている。なお、輪郭整形処理部５１は、本発明の第１輪郭整形処理部に相当する。

輪郭整形処理部５１は、輪郭抽出処理部３５と逆投影処理部３７との間に設けられており、２次元輪郭投影データＰ２に対し、抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う。これにより、輪郭整形処理後の２次元輪郭投影データＰ３が生成される。また、逆投影処理部３７は、輪郭整形処理後の２次元輪郭投影データＰ３を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成する。輪郭整形処理部５１の輪郭整形処理は、膨張収縮フィルタやフーリエ級数近似などが用いられる。

本実施例によれば、２次元輪郭投影データＰ２に対し、抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う輪郭整形処理部５１を備え、逆投影処理部３７は、輪郭整形処理後の２次元輪郭投影データＰ３を逆投影して３次元逆投影画像Ｇ２を生成する。これにより、２次元輪郭投影データＰ２において、抽出した輪郭が整えられるので、統計ノイズなどのノイズの影響を抑えた３次元輪郭画像Ｇｒ１を生成することができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、上述した実施例１と重複する構成については、その説明を省略する。図６は、実施例３に係る輪郭画像生成部９の構成を示す図である。実施例３の輪郭画像生成部９は、実施例１の構成に加えて、更に、閾値処理後の輪郭整形処理部５３を備えている。なお、輪郭整形処理部５３は、本発明の第２輪郭整形処理部に相当する。

輪郭整形処理部５３は、閾値処理部３９の後段に設けられており、３次元輪郭画像Ｇｒ１に対し、閾値処理で抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う。これにより、輪郭整形処理後の３次元輪郭画像Ｇｒ２が生成される。輪郭整形処理部５３の輪郭整形処理は、膨張収縮フィルタやフーリエ級数近似などが用いられる。

本実施例によれば、３次元輪郭画像Ｇｒ１に対し、閾値処理で抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う輪郭整形処理部５３を備えている。これにより、３次元輪郭画像Ｇｒ１において、閾値処理で抽出された輪郭が整えられるので、統計ノイズなどのノイズの影響を抑えた閾値処理後の３次元輪郭画像Ｇｒ２を生成することができる。

なお、実施例３の変形例として、図７のように構成してもよい。すなわち、実施例１から３の全ての構成を組み合わせた構成である。この変形例では、輪郭抽出後および閾値処理後の両方に輪郭整形処理を適用させている。この構成により、更に、ノイズの影響を抑えた輪郭形状を得ることができる。また、３次元輪郭画像Ｇｒ２生成の一連の処理内に分散させることで、輪郭形状を整形し過ぎることなく、正確に輪郭を整形することができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、上述した実施例１と重複する構成については、その説明を省略する。図８は、実施例４に係る輪郭画像生成部９の構成を示す図である。実施例２，３では、輪郭抽出後の輪郭形状に対し、輪郭整形処理を行って統計ノイズなどのノイズの影響を抑えていた。実施例４では、輪郭抽出前に統計ノイズの影響を抑える。すなわち、実施例４の輪郭画像生成部９は、実施例１の構成に加えて、更に、再構成処理後のスムージング処理部５５を備えている。

スムージング処理部５５は、再構成処理部３１と最大値投影処理部３３との間に設けられており、３次元再構成画像Ｇ１に対してスムージング処理を行う。これにより、スムージング処理後の３次元再構成画像Ｇ３が生成される。スムージング処理は、ガウシアンフィルタやメディアンフィルタ、ウェーブレットフィルタ、移動平均フィルタなどが用いられる。

本実施例によれば、３次元再構成画像Ｇ１に対してスムージング処理を行うスムージング処理部５５を備え、ＭＩＰ処理部３３は、スムージング処理後の再構成画像Ｇ３に対し、ＭＩＰ処理を行って複数方向の２次元最大値投影データＰ１を生成する。これにより、エミッションデータＥ１を再構成して生成された３次元再構成画像Ｇ１の統計ノイズが抑えられるので、２次元最大値投影データＰ１において、被検体Ｍの乳房Ｂの輪郭を精度よく抽出することができる。

なお、実施例４の変形例として、図９のように構成してもよい。すなわち、実施例１から４の全ての構成を組み合わせた構成である。また、図９の構成から、輪郭整形処理部５１，５３のいずれか一方を省略した構成であってもよい。このような構成により、被検体Ｍの乳房Ｂを更に精度よく抽出した３次元輪郭画像Ｇｒ１，Ｇｒ２を生成することができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、エミッションデータＥ１は、同時計数されたγ線検出器７を結ぶ線の情報であるＬＯＲ情報を含んでいた。この点、エミッションデータＥ１は、ＴＯＦ（time of flight）情報を含んでいてもよい。ＴＯＦ情報は、同時計数された消滅γ線の検出時間の差を正確に測定すれば、γ線の放出位置を求めることができるという原理に基づく検出時間情報である。

輪郭画像生成部９において、再構成処理部３１は、ＴＯＦ情報を含むエミッションデータＥ１を、ＴＯＦ再構成法を用いて再構成して３次元再構成画像Ｇ１を生成する。図１０（ａ）は、ＴＯＦ情報を用いたＴＯＦ再構成法を説明するための図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）との比較で、ＬＯＲ情報を用いたＬＯＲ再構成法を説明するための図である。

ＴＯＦ再構成法は、リストモード再構成の一例である。図１０（ｂ）のＬＯＲ情報の場合は、再構成の際に、同時計数された２つのγ線検出器７間を結ぶ線に沿って一様な値Ｖ２が与えられる。一方、図１０（ａ）のＴＯＦ情報の場合は、再構成の際に、重み付けされた値Ｖ１が与えられる。すなわち、値Ｖ１が高い場所では、γ線の放出位置Ｒである確率が高いことを示す。その結果、ＴＯＦ再構成法による再構成により、更にアーチファクトの影響が抑えられた３次元再構成画像Ｇ１を生成することができる。

なお、実施例１で例示したリストモード３次元ＤＲＡＭＡ法にＴＯＦ再構成法を適用させてもよい。

（２）上述した各実施例および変形例（１）では、検出器ユニット３は、リング状に配置した複数のγ線検出器７のうち１箇所でγ線検出器７を抜き取って、複数のγ線検出器７をＣ状に配置したものであった。例えば、検出器ユニット３は、リング状に配置した複数のγ線検出器７のうち複数箇所（例えば２箇所）でγ線検出器７を抜き取ったものでもよい。

（３）上述した各実施例および各変形例では、核医学診断装置の一例として、マンモグラフィ用ＰＥＴ装置１を説明したが、これに限定されない。例えば、核医学診断装置は、被検体Ｍの頭部を撮像する頭部用ＰＥＴ装置や、頭部用ＰＥＴ／ＣＴ装置、頭部用ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ装置などのモダリティであってもよい。すなわち、本発明は、比較的単一吸収体とみなせる物体を撮像する核医学診断装置に適用できる。

（４）上述した各実施例および各変形例では、３次元輪郭画像Ｇｒ１，Ｇｒ２を生成していたが、例えば、２次元輪郭画像を生成してもよい。

１ … マンモグラフィ用ＰＥＴ装置
３ … 検出器ユニット
５ … データ収集部
７ … γ線検出器
９ … 輪郭画像生成部
１５ … 主制御部
３１ … 再構成処理部
３３ … ＭＩＰ処理部
３５ … 輪郭抽出処理部
３７ … 逆投影処理部
３９ … 閾値処理部
５１ … 輪郭整形処理部
５３ … 輪郭整形処理部
５５ … スムージング処理部
Ｍ … 被検体
Ｂ … 乳房
Ｅ１ … エミッションデータ
Ｐ１ … ２次元最大値投影データ
Ｐ２ … ２次元輪郭投影データ
Ｐ３ … 輪郭整形処理後の２次元輪郭投影データ
Ｇ１ … ３次元再構成画像
Ｇ２ … ３次元逆投影画像
Ｇ３ … スムージング処理後の３次元再構成画像
Ｇｒ１ … ３次元輪郭画像
Ｇｒ２ … 輪郭整形処理後の３次元輪郭画像
Ａ … 切り欠き部

Claims

被検体内から放出された放射線を検出して収集したエミッションデータを再構成して再構成画像を生成する再構成処理部と、
前記再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する最大値投影処理部と、
前記最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する輪郭抽出処理部と、
前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成する逆投影処理部と、
前記逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する閾値処理部とを備えていること特徴とする輪郭画像生成装置。
請求項１に記載の輪郭画像生成装置において、
前記再構成処理部は、エミッションデータを、３次元再構成法を用いて再構成して再構成画像を生成することを特徴とする輪郭画像生成装置。
請求項１または２に記載の輪郭画像生成装置において、
前記輪郭投影データに対し、抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う第１輪郭整形処理部を備え、
前記逆投影処理部は、輪郭整形処理後の前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成することを特徴とする輪郭画像生成装置。
請求項１から３のいずれかに記載の輪郭画像生成装置において、
前記輪郭画像に対し、閾値処理で抽出した輪郭を整形する輪郭整形処理を行う第２輪郭整形処理部を備えることを特徴とする輪郭画像生成装置。
請求項１から４のいずれかに記載の輪郭画像生成装置において、
前記再構成画像に対してスムージング処理を行うスムージング処理部を備え、
前記最大値投影処理部は、スムージング処理後の前記再構成画像に対し、最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成することを特徴とする輪郭画像生成装置。
リング状に配置した複数の検出器のうち一部の検出器が抜き取られたように構成され、被検体内から放出された放射線を検出する検出器ユニットと、
前記検出器ユニットで検出された放射線に基づき、エミッションデータを収集するデータ収集部と、
前記エミッションデータを再構成して再構成画像を生成する再構成処理部と、
前記再構成画像に対して最大値投影処理を行って複数方向の最大値投影データを生成する最大値投影処理部と、
前記最大値投影データの各々に対して被検体の撮像対象の輪郭を抽出し、輪郭投影データを生成する輪郭抽出処理部と、
前記輪郭投影データを逆投影して逆投影画像を生成する逆投影処理部と、
前記逆投影画像に対して閾値処理を行って輪郭画像を生成する閾値処理部とを備えていること特徴とする核医学診断装置。