JP6425885B2 - 核医学診断装置、画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の一態様としての実施形態は、核医学診断装置、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。

核医学診断装置は、放射性同位元素（ＲＩ：Radio Isotope）を含む薬品（血流マーカ、トレーサ）が生体内の特定組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用して、生体内に分布したＲＩから放射されるガンマ線を、生体外に配設されたガンマ線の検出器で検出する医用画像診断装置である。核医学診断装置には、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission computed Tomography）装置やＰＥＴ（Positron Emission computed Tomography）装置といった種類がある。核医学診断装置は、検出されたガンマ線の線量分布を画像化することにより核医学画像を生成し、体内臓器等の機能の診断などに利用される。たとえば、骨や心臓の筋肉（心筋）など、特定の臓器に蓄積する元素のＲＩを用いることで、その臓器の機能を調べることができる。特にＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの他のモダリティ装置と異なり、核医学診断装置では解剖学的な解像度は劣るが、血流の測定、代謝、脳内の神経伝達物質の活動など機能情報を調べる際に有用である。

上述のとおり、核医学画像は体内に集積されたＲＩが放射するガンマ線を検出して生成される。しかしながら、体内のガンマ線は、光電効果やコンプトン散乱などにより減弱される。ガンマ線の減弱は減弱係数で表され、使用するＲＩの原子番号と大きくかかわる。またガンマ線の減弱は、Ｂｅｅｒの法則により表され、たとえば５ｃｍの厚みの水を透過して検出されるＳＰＥＣＴでよく用いられる９９ｍＴｃ（テクネチウム同位体）のガンマ線の割合は、減弱係数を０．１５とするとｅｘｐ（−０．１５×５）となり、放出されたガンマ線のうち４７％のみが透過して検出できることになる。人体は水等価物質と考えることができるため、多くのガンマ線は人体の吸収により検出されないこととなる。このように、ガンマ線の検出結果には生体内での減弱の影響が含まれている。この種の減弱の影響を補正する方法としてよく用いられる方法に、使用するＲＩのガンマ線エネルギーの減弱係数の分布を示す減弱係数マップ（以下、減弱マップという）を生成し、この減弱マップに基づいてガンマ線の検出結果を補正する方法がある。この方法によれば、ガンマ線の生体内での減弱の影響を補正する（以下、減弱補正するという）ことができる。このような減弱マップを用いた減弱補正は核医学画像をより高精度に再構成するために必須の処理となっている。

このような減弱マップは、取得した投影データにおいて減弱されているガンマ線のカウント数を、減弱マップに規定されている減弱係数に基づき底上げし、真の値に近づけることで減弱補正を行っている（たとえば、特許文献１等）。

このような減弱マップは、実際に何らかの方法で減弱係数の分布を測定するものと、セグメンテーションなどによって簡便に得るという方法に大別される。前者の方法は、Ｘ線ＣＴ装置を用いて透過したＸ線量の割合から体内減弱係数の分布を描出する方法や、外部のγ線源を用いて、γ線の減弱係数分布を測定する方法などがある。後者の方法は、Ｘ線ＣＴを行わないで、核医学画像を取得する際の散乱線などのデータから形状情報を得て平均的な減弱係数値を設定する方法、あるいはＭＲＩ画像やＸ線ＣＴ画像から臓器輪郭を得て減弱係数を設定する方法などがある。前者の場合は後者の場合に比べてより正確な減弱マップを取得することができるが、後者の方はコストがかからないというメリットがある。

しかしながら、減弱係数の分布の精度の高い減弱マップがあったとしても、それを正しい位置または、正しい範囲に適用できなければ、正確な補正を行うことはできない。このように、ＳＰＥＣＴまたはＰＥＴ再構成画像に対して減弱マップの適用が正しい位置または正しい範囲に行えていない状態を、単に位置ずれが発生していると呼ぶこととする。

核医学診断装置では、十分なカウント数を取得するために数十分程度の時間が必要であることから、測定中の被検体の体動を回避することは難しく、投影データへの減弱マップの適用に位置ずれが発生しやすい。

そこで、投影データに減弱マップを適用する際に、体軸方向以外の体動を推定投影データを生成することで補正する核医学診断装置が提供されている（たとえば、特許文献２等）。

特開２００６−０９０７５２号公報 特開２００６−２５０８４２号公報

上述のように核医学診断装置において位置ずれは診断の精度にかかわる重要な問題であり、たとえば、腫瘍に集積するトレーサを使用した場合、減弱マップの位置合わせが数ミリずれただけで腫瘍のある場所が正しく減弱補正されず、医師等は所見を見逃す可能性がある。また、減弱補正の結果、再構成画像において正常部位が高カウントまたは低カウントになった場合、誤診を生じさせる原因にもなる。

セグメンテーション技術などで臓器の形状や輪郭に応じた減弱マップは、臓器の重なりなどにより境界を正しく設定することが難しい。特に、心臓は体軸に垂直な断面で観察した場合、その一部が肺野に入り込んでいることにより、境界を定めることが難しく、重複している箇所において減弱マップの適用が正しく行えないという問題がある。

そこで、減弱マップを正しく適用できる核医学診断装置、画像処理装置および画像処理プログラムが要望されている。

本実施形態に係る核医学診断装置は、重畳画像生成部と、範囲指定部と、マップ補正部と、画像再構成部とを備える。重畳画像生成部は、減弱補正なしで投影データを再構成した非補正再構成画像と減弱マップとの重畳画像を生成し、重畳画像を表示部に表示させる。範囲指定部は、表示部に表示された重畳画像に対して、減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を指定する。マップ補正部は、非補正再構成画像と、減弱マップとを用いて、非補正再構成画像に対する減弱マップの位置ずれを補正するよう、減弱マップの減弱係数の分布を示すプロファイルカーブを変更する。画像再構成部は、位置ずれが補正された補正後の減弱マップを用いて投影データを再構成し、減弱補正された再構成画像を生成する。

実施形態に係る核医学診断装置の一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係る核医学診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 従来の減弱補正における問題点を説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態に係る核医学診断装置にける減弱マップの重ね合わせ比率の変更を説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置における範囲指定方法を説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置における範囲指定後の表示例を説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置における減弱マップの位置ずれ補正において生成されるプロファイルカーブを説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置における減弱マップの位置ずれ補正の方法を説明する図。 実施形態に係る核医学診断装置における補正後の減弱マップを説明する図。

本発明に係る核医学診断装置、画像処理装置および画像処理プログラムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施形態に係る核医学診断装置および画像処理装置は、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）やＰＥＴ（Positron Emission Tomography）などのガンマ線検出器を備えた各種装置に適用することが可能である。以下の説明では、本発明に係る核医学診断装置として２検出器型のガンマ線検出器回転型のＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置を用いる場合の一例について示す。なお、ガンマ線検出器回転型ＳＰＥＣＴ装置としては、検出器の数が１つのものであってもよいし、２つ以上のものでもよい。

（１）構成
図１は、実施形態に係る核医学診断装置の一例を示す概念的な構成図である。図１に示すように、核医学診断装置１は大きくスキャナ装置２および画像処理装置３を有する。なお、画像処理装置３はスキャナ装置２とデータ送受信可能に接続されていればよく、同一の部屋や建屋に設けられずともよい。

スキャナ装置２は、ガンマ線検出部１１および１２、回転部１３を有するガントリ１４、回転駆動装置１５、データ収集部１６を有する。

ガンマ線検出部１１は、被検体Ｐに薬品に含まれて投与されたテクネシウムなどのＲＩ（放射性同位元素）から放射されるガンマ線を検出する検出部である。なお、ガンマ線検出部１２はガンマ線検出部１１と同様の構成および作用を有するため、説明を省略する。

ガンマ線検出部１１としては、シンチレータ型検出器を用いてもよいし、半導体型検出器を用いてもよい。

シンチレータ型検出器を用いてガンマ線検出部１１を構成する場合は、ガンマ線検出部１１は、ガンマ線の入射角度を規定するためのコリメータ、コリメートされたガンマ線が入射すると瞬間的な閃光を発するシンチレータ、ライトガイド、シンチレータから射出された光を検出するための２次元に配列された複数の光電子増倍管、およびシンチレータ用電子回路などを有する。シンチレータは、たとえばタリウム活性化ヨウ化ナトリウムＮａＩ（Ｔｌ）により構成される。シンチレータ用電子回路は、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、複数の光電子増倍管の出力に基づいて複数の光電子増倍管により構成される検出面内におけるガンマ線の入射位置情報（位置情報）、入射強度情報および入射時刻情報を生成しデータ収集部１６に出力する。この位置情報は、検出面内の２次元座標の情報であってもよいし、予め検出面を複数の分割領域（１次セル）に仮想的に分割しておき（たとえば１０２４×１０２４個に分割しておき）、どの１次セルに入射があったかを示す情報であってもよい。

一方、半導体型検出器を用いてガンマ線検出部１１を構成する場合は、ガンマ線検出部１１は、コリメータ、コリメートされたガンマ線を検出するための２次元に配列された複数のガンマ線検出用半導体素子（以下、半導体素子という）および半導体用電子回路などを有する。半導体素子は、たとえばＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）により構成される。半導体用電子回路は、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、半導体素子の出力に基づいて入射位置情報、入射強度情報および入射時刻情報を生成しデータ収集部１６に出力する。この位置情報は、複数の半導体素子（たとえば１０２４×１０２４個）のうちのどの半導体素子に入射したかを示す情報である。すなわち、ガンマ線検出部１１は、イベントごとに入射位置情報、入射強度情報および入射時刻情報を出力する。また、位置情報は、１次セルのどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報および検出面内の２次元座標の情報の少なくとも一方である。以下の説明では、ガンマ線検出部１１が位置情報として検出面内のどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報を出力する場合の例について示す。

ガンマ線検出部１１および１２は、データ収集部１６により撮像タイミングを制御される。

回転部１３はガントリ１４に支持され、ガンマ線検出部１１および１２を保持する。回転部１３が回転駆動装置１５を介してデータ収集部１６に制御されて所定の回転軸ｒ周り（ｚ軸周り）に回転することにより、ガンマ線検出部１１および１２は回転軸ｒの周りを回転する。

回転駆動装置１５は、データ収集部１６に制御されて、回転部１３を所定の回転軸ｒ（ｚ軸）の周りに回転させる。

被検体Ｐは、天板１７に載置される。天板駆動装置１８は、データ収集部１６に制御されて、天板１７をｙ軸方向に昇降動させる。また、天板駆動装置１８は、データ収集部１６に制御されて、回転部１３の中央部分の開口部の撮影領域へ天板１７をｚ軸方向に沿って移送する。

データ収集部１６は、画像処理装置３により制御されて、ガンマ線検出部１１および１２、回転駆動装置１５および天板駆動装置１８を制御することにより、被検体Ｐのスキャンを実行する。また、データ収集部１６は、ガンマ線検出部１１および１２のそれぞれの出力をたとえばリストモードで収集する。リストモードでは、ガンマ線の検出位置情報、強度情報、ガンマ線検出部１１および１２と被検体Ｐとの相対位置を示す情報（ガンマ線検出部１１および１２の位置や角度など）、およびガンマ線の検出時刻がガンマ線の入射イベントごとに収集される。このように収集した核医学画像データを投影データと呼ぶこととする。

画像処理装置３は、図１に示すように、制御部２１、表示部２２、入力部２３および記憶部２４を有する。画像処理装置３は、投影データから再構成された核医学画像を生成する。

制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ、ハードディスクをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って画像処理装置３の処理動作を制御する。

制御部２１のＣＰＵは、ＲＯＭ、ハードディスクをはじめとする記憶媒体に記憶された画像処理プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って、減弱マップの位置ずれ補正などの処理を実行する。

制御部２１のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。制御部２１のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、画像処理装置３の起動プログラム、画像処理プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

表示部２２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、制御部２１の制御に従って再構成画像などの各種情報を表示する。

入力部２３は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキーなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザーの操作に対応した操作入力信号を制御部２１に出力する。

記憶部２４は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。記憶部２４は、制御部２１により制御されて減弱マップや投影データにおける表示画素ごとの計数値や核医学画像などを記憶する。

図２は、実施形態に係る核医学診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、核医学診断装置１は、データ記憶部２４１、スキャン制御部２１１、重畳画像生成部２１２、範囲指定部２１３、マップ補正部２１４、再構成画像生成部２１５、を有する。そのうち、スキャン制御部２１１、重畳画像生成部２１２、範囲指定部２１３、マップ補正部２１４、再構成画像生成部２１５は、記憶部２４に格納されたプログラムが、制御部２１の有するＣＰＵによるプログラム実行によって実現される機能構成である。

スキャン制御部２１１は、スキャン計画に基づいてスキャナ装置２を制御することにより、スキャンを実行する。この結果、被検体Ｐから放出されたガンマ線の情報がスキャナ装置２からデータ収集部１６を介してデータ記憶部２４１に与えられる。

データ記憶部２４１は、データ収集部１６によって収集されたガンマ線の情報である投影データと、使用するＲＩのガンマ線エネルギーの減弱係数の分布を示す減弱マップとを格納している。減弱マップは、Ｘ線ＣＴ装置を用いて透過したＸ線量の割合から体内減弱係数の分布を描出する方法、外部のγ線源を用いてγ線の減弱係数分布を測定する方法、核医学画像を取得する際の散乱線などのデータから形状情報を得て平均的な減弱係数値を設定する方法、あるいはＭＲＩ画像やＸ線ＣＴ画像から臓器輪郭を得て減弱係数を設定する方法など、様々な方法により取得することができる。したがって、減弱マップはデータ記憶部２４１に予め格納されていてもよいし、スキャナ装置２で収集したガンマ線の情報や、核医学画像の収集と同時または異なるタイミングで収集されたＣＴ画像やＭＲＩ画像などから、画像処理装置３の制御部２１が記憶部２４に格納されたプログラムを実行することによって生成してもよい。

重畳画像生成部２１２は、投影データに減弱マップを適用せずに再構成処理した再構成画像（以降、非補正再構成画像と呼ぶ）を再構成画像生成部２１５から取得する。そして、この非補正再構成画像と、データ記憶部２４１から取得した減弱マップとを重ね合わせて重畳画像を生成し、表示部２２に表示させる。重畳画像の生成においては、非補正再構成画像と減弱マップとの重ね合わせの比率を様々に変化させることが可能となるようにする。非補正再構成画像と減弱マップとの重ね合わせ比率を変化させることで、より減弱マップの位置ずれ補正が行いやすい重畳画像を生成することができる。重ね合わせの比率は、予め設定されていてもよいし、マウスまたはキーボートなどを備えた入力部２３から入力されてもよい。重ね合わせの比率の調整については後述する。

範囲指定部２１３は、表示部２２に表示された重畳画像から減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を決定する。核医学診断装置１で取得された投影データを再構成処理した非補正再構成画像は、複数のスライス画像データから構成されている。範囲指定部２１３では、複数のスライス画像データのうちの１枚のスライス画像データが選択され、選択されたスライス画像について減弱マップの補正を行う範囲が指定される。補正を行う範囲は入力部２３から入力される。範囲指定部２１３による範囲指定方法については後述する。

マップ補正部２１４は、重畳画像の範囲指定された範囲において、非補正再構成画像のカウント数の分布と、減弱マップの減弱係数の分布とを比較し、減弱マップの減弱係数の分布が非補正再構成画像のカウント数の分布に適正に合致するように、減弱マップの位置ずれを補正する。マップ補正部２１４による減弱マップの位置ずれ補正の方法については後述する。

再構成画像生成部２１５は、投影データから再構成された核医学画像を生成する。再構成画像生成部２１５は、減弱マップを適用せずに投影データを再構成処理した、非補正再構成画像と、位置ずれ補正がされた減弱マップを適用して投影データを再構成処理した、補正再構成画像をそれぞれ生成する。

（２）動作
図３は、従来の減弱補正における問題点を説明する図である。図３（ａ）は胸部を正面から見た図であり、図３（ａ）の右上に心臓が観察される。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した実線Ａの断面における再構成画像を示している。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示した断面に対応する減弱マップを示している。図３（ｂ）は、図３（ｃ）に示すような減弱マップの適用を行わずに投影データを再構成した非補正再構成画像である。また、図３（ｃ）は位置ずれ補正を行っていない減弱マップである。図３（ｄ）は、図３（ｂ）の非補正再構成画像に対応する投影データに対して、図３（ｃ）の減弱マップを適用して画像再構成処理を行った再構成画像を示している。図３（ａ）に示した再構成画像は複数のスライス画像から構成され、減弱マップも再構成画像のスライス画像に対応して存在する。対応するスライスの投影データに対応する減弱マップを用いて減弱補正を行い、図３（ｄ）に例示した画像が再構成処理により生成される。

図３（ｂ）の非補正再構成画像において、濃い色はガンマ線の高い集積を示している。図３（ｂ）に示すように、心臓における核医学検査では心筋にトレーサであるＲＩが多く取り込まれることから、心筋が存在する位置に高カウントの集積が観察される。核医学検査においては、トレーサの取り込みが悪い、即ち、ガンマ線のカウント数が低い箇所において、虚血や梗塞が発生していると判断することができる。図３（ｂ）に示した再構成画像は正常な心臓における核医学画像の例を示している。

図３（ｃ）の減弱マップには心臓の輪郭が示されている。図３（ｃ）の減弱マップは、この輪郭で示された範囲が心臓の形状、位置または範囲を規定しており、心臓の減弱係数はこの範囲に分布している例を示している。すなわち、図３（ｃ）に例示した減弱マップで図３（ｂ）に示した非補正再構成画像の投影データに適用した場合、図３（ｃ）の輪郭で囲まれた範囲に存在するカウントは減弱補正が適正に行われるが、輪郭から外れたカウントについては心臓の減弱補正は適正に行われないことになる。

図３（ｄ）は図３（ｃ）に例示された減弱マップを用いて生成された再構成画像である。図３（ｄ）は、図３（ｂ）に示した非補正再構成画像と比較して、矢印Ｂの箇所において心臓再構成画像に歪みが生じる。これは、図３（ｃ）において心臓の輪郭として規定された範囲と、図３（ｂ）において心臓のカウントが集積している範囲とにおいて、位置ずれが生じているためである。

図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）に例示された位置ずれが発生している減弱マップを用いて再構成処理が行われると、ＲＩ分布の間違った再構成画像が生成される。上述したとおり、心臓の核医学画像においてＲＩ分布は、心筋に虚血や梗塞などの異常が発生しているか否かの判断基準となっている。したがって、図３（ｄ）に例示したように、心筋の一部について減弱マップが適用されず、正確に補正されない状態で再構成画像が生成された場合、誤診を招くことになりかねない。すなわち、心臓の再構成画像において生じた歪みにより、たとえば、正常な心筋であれば高カウントを示す箇所においてカウント数が低下してしまうなど、診断において正しい判断が困難となる。

図３（ｄ）に示すような位置ずれは、たとえば、核医学画像の撮像時間が数十分と長いことによる被検体Ｐの体動や、臓器の輪郭抽出が正確に行えないなどの要因により発生する。特に心臓は肺や肝臓などの他の臓器と接近しており正しい輪郭抽出が難しい。減弱マップの作成方法には、Ｘ線ＣＴ装置などにより解剖学的形態情報を取得する方法があるが、前述した被検体の体動により位置合わせを正しく行うことは難しい。また、核医学画像を取得する際の散乱線から減弱マップを得る方法では、形態学的な情報に誤差が大きく、また、核医学画像を取得する際の被検体Ｐの体動により臓器の正確な輪郭を抽出することは難しい。

くわえて、核医学診断装置１で取得されるデータは、複数のスライス画像データから成るボリュームデータであり、図３（ｂ）に示した非補正再構成画像はそのうちの１枚である。スライス画像データに対応する減弱マップがそれぞれ存在するため、全てのスライス画像について位置ずれが発生し、ＲＩ分布の間違った再構成画像が生成される。

本発明に係る核医学診断装置１は、このような減弱マップの適用が正しく行えていない状態を自動で解消するものである。

図４は、実施形態に係る核医学診断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

ＳＴ１０１では、再構成画像生成部２１５がデータ記憶部２４１に格納された投影データから、減弱マップによる補正が行われていない非補正再構成画像を生成する。

ＳＴ１０３では、重畳画像生成部２１２がデータ記憶部２４１に格納された位置ずれ補正前の減弱マップと、再構成画像生成部２１５で生成した非補正再構成画像とを重ね合わせた重畳画像を生成する。重畳画像生成部２１２では、位置ずれ補正前の減弱マップと投影データとの重ね合わせ比率を様々に変更させた重畳画像を生成する。

ＳＴ１０５では、表示部２２が、重畳画像を表示する。表示部２２には、重畳画像と併せて、非補正再構成画像および位置ずれ補正前の減弱マップなどを表示する。

図５は、実施形態に係る核医学診断装置１における減弱マップの重ね合わせ比率の変更を説明する図である。図５（ａ）では、左図は位置ずれ補正前の減弱マップ、右図は非補正再構成画像を示している。重畳画像生成部２１２は位置ずれ補正前の減弱マップと非補正再構成画像とを重ね合わせた重畳画像を生成する際、重ね合わせの比率を調整することで、減弱マップの位置ずれがより明確に判別可能な重畳画像を生成することができる。

図５（ｂ）および図５（ｃ）はそれぞれＭａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔを調整した重畳画像の例を示している。重畳画像の下部にはＭａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔを示す棒グラフが示されている。Ｍａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔは、重畳画像生成部２１２が非補正再構成画像と位置ずれ補正前の減弱マップとを重ね合わせる際の混合比を示している。

図５（ｂ）は、Ｍａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔが「１．５」である例を示している。すなわち、位置ずれ補正前の減弱マップより非補正再構成画像の比率が高い例を示している。一方、図５（ｃ）は、Ｍａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔが「０．５」である例を示している。すなわち、非補正再構成画像より位置ずれ補正前の減弱マップの比率が高い例を示している。このように、非補正再構成画像の比率が高くなると、図５（ｂ）で示すように心筋を示す部分の画像カウントが大きく表示され、位置ずれ補正前の減弱マップの比率が高くなると、図５（ｃ）で示すように心筋を示す画像カウントが小さく表示される。すなわち、非補正再構成画像の比率が高い図５（ｂ）は非補正再構成画像を示す図５（ａ）右図と近い重畳画像となるが、位置ずれ補正前の減弱マップの比率が高い図５（ｃ）は位置ずれ補正前の減弱マップを示す図５（ａ）左図と近い重畳画像となる。

このように、重畳画像生成部２１２は、重畳するそれぞれのデータの混合比を調整することで、重畳画像の表示を様々に変えて減弱補正における位置ずれの発生有無や発生個所を判断しやすい画像を生成することができる。このような調整は表示部２２に図５（ｂ）に例示したような画像を表示し、Ｍａｐ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｅｉｇｈｔを示す棒グラフに示されたインジケータを入力部２３を介して調整することによって行われてもよいし、予め設定された間隔で混合比が調整された重畳画像を並べて表示部２２に表示することによって行われてもよい。重畳画像生成部２１２では、ある混合比で非補正再構成画像と位置ずれ補正前の減弱マップとを重ね合わせて再構成処理することで、減弱マップの位置ずれが明確に判断できる重畳画像が生成される。

図４のＳＴ１０７では、表示部２２に表示された重畳画像の中から、範囲指定を行うスライス画像が決定される。

ＳＴ１０９では、入力部２３から入力された内容をもとに、範囲指定部２１３は範囲指定を行うスライス範囲の設定を行う。また、範囲指定を行うスライス画像に対して、範囲指定により関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）の設定を行う。

図６は、実施形態に係る核医学診断装置１における範囲指定方法を説明する図である。図６（ａ）は図３（ａ）と同様に、胸部を正面から観察した核医学画像を示している。核医学画像は複数のスライス画像データが含まれる。心臓の減弱補正を行う場合は、図６（ａ）に示した一点鎖線で挟まれた領域に含まれるスライス画像データが対象となる。図６（ｂ）の左図に示すように、表示部２２には複数のスライス画像が並べて表示されている。一つ一つの画像は図６（ｂ）右図に示されるような重畳画像である。重畳画像生成部２１２は心臓の領域に含まれる複数のスライス画像データについて重畳画像を作成し、表示部２２に表示する。範囲指定部２１３では、このように表示された補正対象となるスライス範囲の重畳画像から１つのスライス画像を選択し、その選択されたスライス画像について減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を矩形ＲＯＩで指定する。

図６（ｂ）の右図は、心臓のカウントが観察される部分に矩形状に囲まれたＲＯＩが示されている。図６（ｂ）の右図に例示されたように、範囲指定部２１３は、矩形状に囲まれた箇所を減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲として設定する。この範囲指定は、たとえば、表示部２２に表示されたスライス画像に基づき、ユーザーがマウス等の入力装置により選択した情報が、入力部２３より入力されることによって設定される。範囲指定された領域は、図６（ｂ）に例示するように、スライス画像上に矩形状の枠を表示してもよい。

図７は、実施形態に係る核医学診断装置１における範囲指定後の表示例を説明する図である。図７は図６（ａ）に示した胸部の複数のスライス画像を、左上から右下にかけて順に表示した例を示している。図７の右上に太枠で示されたスライス画像が、選択スライスである。選択スライスには範囲指定部２１３で指定された矩形ＲＯＩが一点鎖線で表示されている。破線で示した枠は、選択されたスライス範囲を示しており、選択されたスライス範囲のうち、心筋が最も大きく観察されるスライス画像を選択スライスとして範囲指定が行われる。

図７に例示したように、右上に太枠で示された選択スライスに設定された矩形のＲＯＩは、選択されたスライス範囲の全てのスライス画像に自動で設定される。図７では自動設定されたＲＯＩを二点鎖線で示している。このように自動で設定されるＲＯＩは、選択スライスがスライス範囲に含まれるスライス画像のうち、最も心筋が大きく観察されるスライスが選択されることで、他のスライス画像においても心筋がＲＯＩに含まれるように設定される。範囲指定部２１３で指定したＲＯＩが他のスライス画像において位置や大きさが合わない場合は、位置や大きさが合わないスライス画像を選択し、入力部２３からの入力に応じてＲＯＩの位置や大きさを適宜補正することもできる。

図４のＳＴ１１１では、マップ補正部２１４が範囲指定された領域について減弱マップの位置ずれを検出し、補正を行う。減弱マップの位置ずれ補正において、マップ補正部２１４は、範囲指定された領域について非補正再構成画像のカウント数の分布および減弱マップの分布に関するプロファイルカーブを生成する。減弱マップの分布に関するプロファイルカーブが、非補正再構成画像のカウント数の分布に関するプロファイルカーブを含むように減弱マップの位置ずれ補正を行えば、非補正再構成画像のカウント全てについて減弱補正が行われることになる。

ＳＴ１１３では、画像再構成画像２１５がマップ補正部２１４で減弱マップの位置ずれを補正した状態で投影データを再構成処理し、補正後の再構成画像を生成する。

ＳＴ１１５では、表示部２２が補正後の再構成画像を表示する。

図８は、実施形態に係る核医学診断装置１における減弱マップの位置ずれ補正において生成されるプロファイルカーブを説明する図である。図８（ａ）は、図６（ｂ）等に示された重畳画像と同様の画像である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の重畳画像に重ねられている非補正再構成画像であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の重畳画像に重ねられている位置ずれ補正前の減弱マップである。図８（ａ）から図８（ｃ）のそれぞれには、矩形状に示されたＲＯＩと、矢印Ｃとが示されている。ＲＯＩは、図６等で説明した範囲指定部２１３で指定された領域である。

図８（ｄ）は、図８（ｂ）の非補正再構成画像と図８（ｃ）の位置ずれ補正前の減弱マップの矢印Ｃの位置に対応するプロファイルカーブを示している。図８（ｄ）のプロファイルカーブは、縦軸はピクセル値、横軸は矢印Ｃの距離を示す。ピクセル値は、非補正再構成画像および位置ずれ補正前の減弱マップのそれぞれの画素ごとに格納されたＲＩのカウント数および減弱係数を示している。実線は位置ずれ補正前の減弱マップのプロファイルカーブを、破線は非補正再構成画像のプロファイルカーブをそれぞれ示している。

図８（ａ）は、図６（ｂ）等と同様に、非補正再構成画像における心臓の位置と、減弱マップにおける心臓の位置との間で位置ずれが生じている。したがって、図８（ｄ）に示すプロファイルカーブにおいても、非補正再構成画像と減弱マップとの間で位置ずれが起こる。図８（ｄ）で示したプロファイルカーブにおいて、非補正再構成画像のプロファイルカーブが示す領域を領域Ｇ、矢印Ｄおよび、矢印Ｅが示す範囲における減弱マップのプロファイルカーブが示す領域をそれぞれ、領域Ｄおよび領域Ｅとしたとき、領域Ｄは、減弱マップにおいて、心臓の減弱係数が適正な値を示す範囲を示し、領域Ｅは心臓の減弱係数が不適切な値を示す範囲を示している。領域Ｇと領域Ｄとの不一致は減弱マップの位置ずれに起因するものである。

この結果、図８（ｄ）の領域Ｄでは、非補正再構成画像における心臓のカウントに対して適正な減弱係数（ほぼ平坦な減弱係数）が適用されているのに対して、領域Ｅでは、非補正再構成画像におけるカウントに対して不適切な減弱係数（過度に減弱させる係数）が適用されることとなる。したがって、このまま減弱マップ（すなわち、位置ずれ補正されていない減弱マップ）を用いて投影データを再構成すると、領域Ｅに該当する心臓の領域が過度に減弱された再構成画像が生成されてしまうことになる。そこで、実施形態の核医学診断装置１では、以下に示す位置ずれ補正を減弱マップに対して行っている。

図９は、実施形態に係る核医学診断装置１における減弱マップの位置ずれ補正の方法を説明する図である。図９（ａ）は図８（ｄ）のプロファイルカーブと同じである。図８で説明したとおり、矢印Ｅで示した範囲について減弱マップの位置ずれにより減弱補正が正しく適用されない。

図９（ｂ）はマップ補正部２１４が減弱マップのプロファイルカーブを非補正再構成画像のカウントに応じて補正した例を示している。図９（ｂ）において、一点鎖線で示したプロファイルカーブは、位置ずれ補正後の減弱マップのプロファイルカーブを示している。図９（ｂ）に示した位置ずれ補正後の減弱マップのプロファイルカーブは、矢印Ｅで示した部分の非補正再構成画像のプロファイルカーブをカバーしており、図９（ａ）において減弱補正が正しく適用されていなかった範囲について減弱補正が行われる例を示している。

このようにマップ補正部２１４は、非補正再構成画像のプロファイルカーブを減弱マップのプロファイルカーブが覆うように、減弱マップのプロファイルカーブの補正を行う。減弱マップのプロファイルカーブの補正は、たとえば、非補正再構成画像のプロファイルカーブにおけるカウント数がある閾値以上の部分について、減弱マップのプロファイルカーブが重なるように補正するようにしてもよいし、非補正再構成画像のプロファイルカーブにおける立下り部分を基準として、減弱マップの立下り部分が非補正再構成画像のプロファイルカーブの立下り部分を覆うように、たとえば、図９（ｂ）のグラフにおいて、減弱マップの立下り部分が非補正再構成画像のプロファイルカーブの右側に位置するように補正してもよい。なお、減弱マップの補正は、減弱マップのプロファイルカーブにおける上部平坦部分を延長することで行ってもよいし、減弱マップのプロファイルカーブの立下り部分の直前のデータで延長部分を補間することで、立下り部分の位置をずらすことにより行ってもよい。

マップ補正部２１４では、このように自動で非補正再構成画像のプロファイルカーブに減弱マップのプロファイルカーブが重なるように補正が行われる。このような補正は、図９で示した範囲指定されたスライス画像だけではなく、他のスライス画像についても同様に実行される。その際、他のスライス画像についても同様に非補正再構成画像のプロファイルカーブが減弱マップのプロファイルカーブに重なるように補正が行われる。

また、マップ補正部２１４では減弱マップのプロファイルカーブの位置ずれを補正する際に、減弱マップのプロファイルカーブの一部についてその位置を移動させている。図９（ｂ）に示すように、マップ補正部２１４はプロファイルカーブを移動させる位置を、矢印Ｆで示すように、たとえば距離として算出することで、他のスライス画像の減弱マップに生じている位置ずれを数値として算出し、位置ずれの補正を行ってもよい。

図１０は、実施形態に係る核医学診断装置１における補正後の減弱マップを説明する図である。図１０（ａ）は、図８（ｃ）等に示した位置ずれ補正前の減弱マップを例示している。図１０（ｂ）は、図８（ｃ）等に示した減弱マップを、図９で示したプロファイルカーブに基づき補正した、補正後の減弱マップを示している。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した減弱マップと比較して矢印Ｆの方向に広がっている。矢印Ｆは、図９（ｂ）において、減弱マップの位置ずれを補正するために減弱マップのプロファイルカーブを延長した部分を示している。このように、減弱マップの位置ずれを示す矢印Ｆの分だけ減弱マップを引き延ばすことにより位置ずれの影響を少なくすることができる。

この位置ずれの補正は、ＲＯＩが設定されたその他全てのスライスについて、矢印Ｆに示した位置ずれをスライス位置から換算して相対的に補正することができる。このような方法をとれば、プロファイルカーブに基づく補正処理を省略することができ、スライス画像全てについて位置ずれを容易に補正することができる。

核医学診断装置における画像取集には時間がかかり、被検体Ｐの体動により減弱マップの再構成画像における位置合わせが困難である。減弱マップの位置ずれは、わずか数ピクセルで顕著に表れ、所見の見逃しや、誤診の原因になる。本発明に係る核医学診断装置、画像処理装置および画像処理プログラムは、重畳画像を生成し、その重畳画像における減弱マップの位置ずれを、非補正再構成画像のカウント数の分布に応じて半自動的に補正できる。このように自動で複数のスライス画像について減弱マップの位置ずれを補正することができるため、診断や読影における誤診や所見の見逃しを回避し、より精度の高い診断が可能となる。また、減弱マップの位置ずれを自動で補正できることから、読影における時間を大幅に短縮することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 核医学診断装置
２ スキャナ装置
３ 画像処理装置
１１、１２ ガンマ線検出部
１３ 回転部
１４ ガントリ
１５ 回転駆動装置
１６ データ収集部
１７ 天板
１８ 天板駆動装置
２１ 制御部
２２ 表示部
２３ 入力部
２４ 記憶部
２１１ スキャン制御部
２１２ 重畳画像生成部
２１３ 範囲指定部
２１４ マップ補正部
２１５ 再構成画像生成部
２４１ データ記憶部

Claims (9)

1. 減弱補正なしで投影データを再構成した非補正再構成画像と減弱マップとの重畳画像を生成し、前記重畳画像を表示部に表示させる重畳画像生成部と、
   前記表示部に表示された前記重畳画像に対して、前記減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を指定する範囲指定部と、
   前記非補正再構成画像と、前記減弱マップとを用いて、前記範囲指定部により指定された前記範囲内で前記非補正再構成画像に対する前記減弱マップの位置ずれを補正するよう、前記範囲指定部により指定された範囲内において前記減弱マップの減弱係数の分布を示すプロファイルカーブを変更するマップ補正部と、
   前記位置ずれが補正された補正後の減弱マップを用いて前記投影データを再構成し、減弱補正された再構成画像を生成する、画像再構成部と、
   を備えたことを特徴とする核医学診断装置。
2. 前記マップ補正部は、前記非補正再構成画像のカウント数の分布の閾値に応じて、前記減弱マップのプロファイルカーブを変更すること、
   を特徴とする請求項１記載の核医学診断装置。
3. 前記マップ補正部は、前記非補正再構成画像のカウント数の分布と前記減弱マップの減弱係数の分布に応じて、前記減弱マップのプロファイルカーブを変更すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の核医学診断装置。
4. 前記マップ補正部は、前記範囲指定部により指定された前記範囲の前記非補正再構成画像のカウント数の分布と、前記減弱マップの減弱係数の分布とを比較し、前記減弱マップの減弱係数の分布が、前記範囲の前記非補正再構成画像の分布を補間するように前記減弱マップのプロファイルカーブを変更すること、
   を特徴とする請求項２または３に記載の核医学診断装置。
5. 前記非補正再構成画像は複数のスライス画像データから構成され、
   前記マップ補正部は、前記複数のスライス画像データの全てについて、前記減弱マップのプロファイルカーブの変更処理を適用すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の核医学診断装置。
6. 前記投影データは複数のスライス画像データから構成され、
   前記マップ補正部は、前記複数のスライス画像データのうち選択された一部のスライス画像データについて、前記減弱マップのプロファイルカーブの変更処理を適用すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の核医学診断装置。
7. 前記マップ補正部は、前記範囲が指定された１つのスライス画像データに基づき、前記非補正再構成画像と前記減弱マップとの位置のずれを検出し、前記位置ずれに基づき、前記複数のスライス画像データについて前記減弱マップの前記位置ずれを補正すること、
   を特徴とする請求項５または６に記載の核医学診断装置。
8. 減弱補正なしで投影データを再構成した非補正再構成画像と減弱マップとの重畳画像を生成し、前記重畳画像を表示部に表示させる重畳画像生成部と、
   前記表示部に表示された前記重畳画像に対して、前記減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を指定する範囲指定部と、
   前記非補正再構成画像と、前記減弱マップとを用いて、前記範囲指定部により指定された前記範囲内で前記非補正再構成画像に対する前記減弱マップの位置ずれを補正するよう、前記範囲指定部により指定された前記範囲内において前記減弱マップの減弱係数の分布を示すプロファイルカーブを変更するマップ補正部と、
   前記位置ずれが補正された補正後の減弱マップを用いて前記投影データを再構成し、減弱補正された再構成画像を生成する、画像再構成部と、
   を備えた画像処理装置。
9. コンピュータを、
   減弱補正なしで投影データを再構成した非補正再構成画像と減弱マップとの重畳画像を生成し、前記重畳画像を表示部に表示させる手段、
   前記表示部に表示された前記重畳画像に対して、前記減弱マップの位置ずれ補正を行う範囲を指定する手段、
   前記非補正再構成画像と、前記減弱マップとを用いて、前記指定する手段により指定された前記範囲内で前記非補正再構成画像に対する前記減弱マップの位置ずれを補正するよう、前記指定する手段により指定された前記範囲内において前記減弱マップの減弱係数の分布を示すプロファイルカーブを変更する手段、および
   前記位置ずれが補正された補正後の減弱マップを用いて前記投影データを再構成し、減弱補正された再構成画像を生成する手段、
   として機能させるための画像処理プログラム。