(57)【要約】【課題】被験者の核医学画像のプロジェクションデータを用い、輪郭画像を精度良く作成する方法を提供する。【解決手段】散乱補正及び吸収補正を行っていない被験者の核医学プロジェクションデータを用い、閾値法にて画素値を二値化処理し、輪郭情報を抽出する。所望により補間処理を行った後、画像再構成処理を行って再構成画像を得る。得られた再構成画像につき、第２の二値化処理を行い、輪郭画像を得る。【選択図】図２
2014006246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する方法であって、
収集角度範囲０〜１８０°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、
取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、
作成したサイノグラムにつき、第１の二値化処理を行う第１の二値化ステップと、
前記第１の二値化処理後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、
再構成された画像につき第２の二値化処理を行う第２の二値化ステップと、
をコンピュータが順次実行する事を特徴とする、輪郭画像形成方法。
【請求項２】
第１の二値化ステップ後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに含み、
画像再構成ステップは、補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うものである、請求項１に記載の輪郭画像形成方法。
【請求項３】
投影データセットにおける収集角度範囲の上限値が３６０°以上である、請求項１または２に記載の輪郭画像形成方法。
【請求項４】
データ取得ステップ後、サイノグラム作成ステップ前において、収集角度範囲０〜１８０°までの範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
サイノグラム作成ステップは、平均化ステップ完了後の収集角度０°〜１８０°までの投影データセットを用いて行うものである、請求項３に記載の輪郭画像形成方法。
【請求項５】
サイノグラム作成ステップ後、第１の二値化ステップ前において、収集角度範囲０〜１８０°までの範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、さらに、収集角度１８０°以上の投影データを該サイノグラムから削除し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
第１の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うものである、請求項３に記載の輪郭画像形成方法。
【請求項６】
コンピュータに読み込まれて当該コンピュータを、被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する輪郭画像生成装置として動作させるためのプログラムであって、
コンピュータに、
収集角度範囲０〜１８０°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、
取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、
前記サイノグラムにつき、第１の二値化処理を行う第１の二値化ステップと、
第１の二値化後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、
再構成された画像につき第２の二値化処理を行う第２の二値化ステップと、
を順次実行させることを特徴とする、輪郭画像形成プログラム。
【請求項７】
コンピュータに、
第１の二値化ステップ後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに実行させ、
画像再構成ステップは、補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うものである、請求項６に記載の輪郭画像形成プログラム。
【請求項８】
投影データセットにおける収集角度範囲の上限値が３６０°以上である、請求項６または７に記載の輪郭画像形成プログラム。
【請求項９】
データ取得ステップ後、サイノグラム作成ステップ前において、コンピュータに、収集角度範囲０〜１８０°までの範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行させ、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
コンピュータが、平均化ステップ完了後の収集角度０°〜１８０°までの投影データセットを用いてサイノグラム作成ステップを実行させるものである、請求項８に記載の輪郭画像形成プログラム。
【請求項１０】
サイノグラム作成ステップ後、第１の二値化ステップ前において、コンピュータに、収集角度範囲０〜１８０°までの範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行させ、さらに、収集角度１８０°以上の投影データを該サイノグラムから削除し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
コンピュータが、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて第１の二値化ステップを実行させるものである、請求項８に記載の輪郭画像形成プログラム。
【請求項１１】
被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成するための輪郭画像形成装置であって、
核医学画像の投影データセットを取得する機能を有するデータ取得部と、
投影データセットからサイノグラムを作成するサイノグラム作成部と、
サイノグラムにつきデータの二値化処理を行う機能を有する第１の二値化処理部と、
サイノグラムを逆投影して画像を再構成する機能を有する画像再構成処理部と、
再構成された画像につき画像の二値化処理を行う機能を有する第２の二値化処理部と、を備えた事を特徴とする、輪郭画像形成装置。
【請求項１２】
サイノグラムのデータ補間を行う機能を有する補間処理部をさらに含んだものである、請求項１１に記載の輪郭画像形成装置。
【請求項１３】
投影データセット又はサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えたものであり、ここで、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるものである、請求項１１または１２に記載の、輪郭画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子放出型断層撮像（以下、ＰＥＴと称す）画像及び単光子放出型断層撮像（以下、ＳＰＥＣＴと称す）画像に代表される核医学画像の画像処理方法、当該方法を実施するためのプログラム、並びに画像処理装置に関する。より詳しくは、ＰＥＴ画像及びＳＰＥＣＴ画像に代表される核医学画像を用いた、断層画像の輪郭抽出方法、当該方法を実施するためのプログラム、並びに画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ画像及びＳＰＥＣＴ画像に代表される核医学画像は、心臓疾患や癌をはじめとする種々の疾患の診断に有効である。これらの画像は、特定の放射性同位元素でラベルされた薬剤（以下、「放射性医薬品」と称す）を投与し、該薬剤より放出されたγ線を専用のカメラによって検出し、再構築することによって得られる。核医学画像は、疾患に対する特異度や感度が高いという優れた性質を有しているばかりでなく、病変部の機能に関する情報を得ることができるという、他の診断画像にはない特徴を有している。
【０００３】
上述した通り、核医学画像は被験者に投与された放射性医薬品から放出されたγ線を検出することにより得られるが、γ線は生体内において減弱及び散乱の影響を受けるため、検出されたγ線の強度は体表からの深さに応じて増減されたものとなる。従って、検出されたγ線強度を用いて核医学画像を再構築する際には、生体におけるγ線の減弱及び散乱を考慮した補正を行う必要がある。このことは、核医学画像を生体の定量評価に用いる際には、特に重要である。
【０００４】
この様な補正には、多くの場合、対象部位における吸収係数（μ値）の分布を表す吸収マップ（μマップ）が用いられる。すなわち、μマップから散乱線分布を推定した上で、プロジェクションデータに当該散乱線を考慮した補正を行い、その上で、μマップを用いた画像再構成を行って減弱補正が行われる（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｈｉｄｅｈｉｒｏ  Ｉｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｕｌｔｉｃｅｎｔｅｒ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｔ  ａｎｄ  Ａｃｅｔａｚｏｌａｍｉｄｅ  Ｃｅｒｅｂｒａｌ  Ｂｌｏｏｄ  Ｆｌｏｗ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ＳＰＥＣＴ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ  ａｎｄ  Ｓｐｌｉｔ−Ｄｏｓｅ  １２３Ｉ−Ｉｏｄｏａｍｐｈｅｔａｍｉｎｅ．”，Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｍｅｄ．，（２０１０），ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１０，ｐ．１６２４−１６３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した補正に用いられるμマップの作成に際しては、被験者の輪郭を抽出することが必要となる。この輪郭抽出は、多くの場合、被験者の核医学画像データを用いて閾値法にて行われる。この場合、輪郭抽出に用いる核医学画像データは、良好な画像を用いて輪郭抽出を行いたいといった要請により、減弱及び散乱線補正を行った画像を用いるのが通常である。そして、この輪郭抽出用画像の画像再構成時においては、被験者の形状を楕円近似して得られたμマップを利用した散乱及び吸収補正方法や、μマップを用いない散乱及び吸収補正方法が行われていた。
【０００７】
被験者における再構成画像から閾値法によって輪郭を抽出する方法は、最も簡便な方法であるため、現在広く利用されている。しかし、減弱及び散乱補正を行った画像を用いるといった、閾値を利用した従来の輪郭抽出方法では、輪郭を過大または過小評価してしまう場合があった。そして、抽出された体輪郭の形状が不正確となると、散乱補正や減弱補正が不正確となるため好ましくない。
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであり、被験者の核医学画像を用いて正確な輪郭抽出を行う方法、当該方法を実施するためのプログラム、並びに画像処理装置を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は検討の結果、散乱線補正を行っていない投影データセットを用いて閾値法により二値化処理を行い、当該データから再構成画像を得ることによって、核医学画像データから精度良く被験者の輪郭画像を得ることが可能である事を見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
なお、本明細書において、投影データセットとは、一度の撮像処理により得られた各投影角度での投影画像のセットをいう。例えば、患者に対し、２°ステップで３６０°の投影を行った場合、投影角度２°、４°、６°、…、３５８°、３６０°において得られた１８０枚の投影画像のセットが、本明細書における投影データセットとなる。
また、サイノグラムとは、投影データセットを構成する各投影画像を投影角度の順に並べて表示したデータを指す。
また、収集角度範囲は、データ収集を行う投影角度の範囲を指す。例えば、収集角度０°から２°ステップで１８０°までの投影を行った場合は、収集角度範囲０〜１８０°となる。なお、例えば収集角度範囲の下限値を０°とし、上限値を１８０°以上とした場合は、収集角度範囲を０〜１８０°以上と表現する事とする。
【００１０】
本発明の一側面に係る輪郭画像形成方法は、被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する方法であって、コンピュータによって、収集角度範囲０〜１８０°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、作成したサイノグラムにつき、第１の二値化処理を行う第１の二値化ステップと、前記第１の二値化処理後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、再構成された画像につき第２の二値化処理を行う第２の二値化ステップとを順次実行する。
【００１１】
本発明の別の一側面に係る輪郭画像形成プログラムは、コンピュータに読み込まれて当該コンピュータを、被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する輪郭画像生成装置として動作させるためのプログラムであって、コンピュータに、収集角度範囲０〜１８０°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、前記サイノグラムにつき、第１の二値化処理を行う第１の二値化ステップと、
第１の二値化後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、再構成された画像につき第２の二値化処理を行う第２の二値化ステップと、を順次実行させる。
【００１２】
本発明のさらに別の一側面に係る輪郭画像形成装置は、被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成するための輪郭画像形成装置であって、核医学画像の投影データセットを取得する機能を有するデータ取得部と、投影データセットからサイノグラムを作成するサイノグラム作成部と、サイノグラムにつきデータの二値化処理を行う機能を有する第１の二値化処理部と、サイノグラムを逆投影して画像を再構成する機能を有する画像再構成処理部と、再構成された画像につき画像の二値化処理を行う機能を有する第２の二値化処理部と、を備える。
【００１３】
本発明は、散乱及び吸収補正を行っていない投影データを用いて簡便な閾値法により精度よく輪郭を抽出し得ることを見出した点に特徴を有するものである。上記にも述べたように、良好な画像を用いて画像の輪郭を求めたいといった要請から、核医学画像における輪郭抽出は、従来は散乱補正や吸収補正を行った断層画像上にて行われるのが技術常識であった。しかし、発明者が検討した結果、散乱線補正を行うことによって画像の輪郭が変化してしまう場合があり、その事に起因して、決定された輪郭が被験者の画像を精度良く再現できていない場合があることが見出された。その上で発明者が検討を行った結果、散乱線補正及び吸収補正を行っていない投影データについて閾値法にて輪郭抽出を行った場合であっても、精度良く輪郭抽出を行う事が可能である事が見出された。そして、発明者はこの知見に着目し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１４】
本発明に係る輪郭画像形成方法、輪郭画像形成プログラム、及び、輪郭画像形成装置において、第１の二値化処理は、一定の閾値以下の値を０とし、当該閾値より大きい値をある一定値（例えば、１）とするといった、一般に広く行われている二値化処理と同様の処理にて行われる。例えば、閾値を最大値の２５％とした場合、最大値の２５％以下の画素値を有する画素については画素値を０とし、最大値の２５％より大きな画素値を有する画素については、画素を１とする。
また、第１の二値化処理において用いられる閾値は、二値化処理後の投影データセットを用いて再構成された画像と、二値化処理を行わずに作成した再構成画像との比較に基づいて決定された値を用いることができる。当該閾値の決定方法については、後述する。
【００１５】
また、画像再構成ステップ及び画像再構成部において実施される画像再構成は、核医学の分野で広く一般に行われている画像再構成方法を用いる事ができる。本発明においては、二値化処理後の投影データセットを用いて画像再構成を行うので、得られた画像は中心方向の画素値が盛り上がったような画像となる。そこで本発明では、作成された再構成画像につき、第２の二値化処理を行い、輪郭画像内部の画素値を均一化する。この第２の二値化処理に用いる閾値は、輪郭内部のデータをカットすることなく、輪郭内部の画素値を均一化できる値であれば、特に限定する必要は無い。通常は、最大値の２５〜５０％程度の値を用いればよい。
【００１６】
本発明に係る輪郭画像形成方法は、コンピュータによって、第１の二値化処理後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに含み、画像再構成ステップは、当該補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うといった構成としても良い。同様に、本発明に係る輪郭画像形成プログラムは、コンピュータに、第１の二値化ステップ後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに実行させ、画像再構成ステップは、補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うといった構成としても良い。また、本発明に係る輪郭画像形成装置は、サイノグラムのデータ補間を行う機能を有する補間処理部をさらに含んだ構成としても良い。
この様な構成とすることにより、抽出された輪郭が滑らかな形状となり、より良好な輪郭画像を得ることが可能となる。
【００１７】
なお、補間ステップにおける補間処理は、画像処理の分野において通常広く用いられているデータ補間方法を用いて行う事ができる。例えば、輪郭をフーリエ級数近似の様に周期関数で近似する方法や、２次又は３次のＳｐｌｉｎｅ補間等の方法を用いることが可能である。
また、輪郭画像形成装置における補間処理部は、上述したような補間処理を実行できる機能を備えているものであれば良い。
【００１８】
本発明に係る輪郭画像形成方法及び輪郭画像形成プログラムにおいて、投影データセットの収集角度範囲の上限値は、１８０°以上であれば特に制限する必要は無いが、３６０°以上とすると、輪郭抽出の精度がより向上するため好ましい。また、データの無駄を省くといった意味からは、収集角度範囲は、０〜３６０°とすることが、最も好ましい。
【００１９】
本発明に係る輪郭画像形成方法において、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を０〜３６０°以上（好ましくは０〜３６０°）とし、収集角度範囲０〜１８０°の範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、サイノグラム作成ステップは、平均化ステップ完了後の収集角度範囲０〜１８０°の範囲における投影データセットを用いて行うといった構成としても良い。この場合、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。すなわち、例えばある画素について相乗平均にて画素値の平均化処理を実行した場合は、残りの全ての画素についても、同様に、相乗平均を行う。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成プログラムは、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を０〜３６０°以上（好ましくは０〜３６０°）とし、収集角度範囲０〜１８０°の範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをコンピュータにさらに実行させ、サイノグラム作成ステップは、平均化ステップ完了後の収集角度範囲０〜１８０°の範囲における投影データセットを用いて行うといった構成としても良い。この場合においても、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるのは、いうまでも無い。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成装置は、投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えた構成としても良い。この場合も上記と同様、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。
この様な構成とすることにより、輪郭がより鮮明となるため、作成された輪郭画像の精度をより向上させることが可能となる。
【００２０】
なお、上記に説明した平均化ステップは、投影データセットを角度方向に並べ替えてサイノグラムとしてから、各投影データについて行う構成としても良い。
すなわち、本発明に係る輪郭画像形成方法において、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を０〜３６０°とし、収集角度範囲０〜１８０°の範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、投影角度１８０°以上の投影データをサイノグラムから削除し、第１の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うといった構成としても良い。この場合、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。すなわち、例えばある画素について相乗平均にて画素値の平均化処理を実行した場合は、残りの全ての画素についても、同様に、相乗平均を行う。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成プログラムは、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を０〜３６０°とし、収集角度範囲０〜１８０°の範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをコンピュータにさらに実行させ、投影角度１８０°以上の投影データをサイノグラムから削除し、第１の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うといった構成としても良い。この場合においても、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるのは、いうまでも無い。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成装置は、サイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えた構成としても良い。この場合も上記と同様、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、被験者の投影データから、良好な輪郭画像を作成する事が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る輪郭画像形成装置の好ましい態様における処理の概要を示すフローチャート。
【図２】本発明に係る輪郭画像形性装置の好ましい態様における機能ブロック図。
【図３】本発明に係る輪郭画像形成装置の好ましい態様におけるシステム構成を示す図。
【図４】第１の二値化処理に用いる閾値決定方法の好ましい一例における処理の流れを示すフローチャート。
【図５】頭部核医学画像データにおける画素値平均化処理の模式図。
【図６】本発明に係る輪郭画像形成プログラムの好ましい態様における構成を示す図。
【図７】ａ：本発明に係る方法によって得られた頭部輪郭画像の一例。ｂ：輪郭画像作成に用いた投影データセットによって得られた再構成画像（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法使用）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明につき、図面を参照して説明する。なお、以下に示す例は、あくまでも好ましい形態につき説明するものであり、本発明の内容はこれらの記載により何ら限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本発明に係る輪郭画像形成装置の好ましい態様における処理の概要を示すフローチャートであり、図２は、本発明に係る輪郭画像形成装置の好ましい態様における機能ブロック図である。本発明に係る輪郭画像形成装置１０は、輪郭画像形成プログラム３００を読み込んだコンピュータによって構成することができ、輪郭画像形成装置１０を動作させる事によって、本発明に係る輪郭画像形成方法を実現することができる。
好ましい態様において、輪郭画像形成装置１０は、データ取得部２０、サイノグラム作成部３０、第１の二値化処理部４０、輪郭抽出部５０、データ補間処理部６０、画像再構成部７０、第２の二値化処理部８０、及び出力部９０とにより構成される。そして、好ましい態様において、輪郭画像形成装置１０は、ＳＰＥＣＴ装置等の核医学画像撮像装置１００と、電気通信回線を通じて接続される。
図３は、本発明に係る輪郭画像形成装置１０の最も好ましい態様におけるシステム構成である。好ましい態様において、輪郭画像形成装置１０は、ＣＰＵ２３０と、メモリ２４０と、モニタ等の出力機器２５０と、通信インターフェース２６０と、キーボード等の入力装置２７０とが、バス２８０を介して接続されている。輪郭画像形成装置１０は、この他にもＣＤ−ＲＯＭドライブやＵＳＢインターフェース等を備えていても良い。通信インターフェース２６０は、核医学画像撮像装置１００と接続するために用いられる。また、メモリ２４０には、本発明に係る輪郭画像形成プログラム３００が記憶されている。
【００２５】
本発明に係る輪郭画像形成装置１０は、まず、データ取得部２０にデータ取得ステップを実行させ、処理に供する核医学画像の投影データセットをコンピュータシステムに入力する（ステップＳ０１）。ここで、輪郭を抽出するために必要な情報を得るといった目的から、投影データセットの収集角度範囲は０〜１８０°以上とし、好ましくは０〜３６０°以上、特に好ましくは０〜３６０°とする。
投影データセットは、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置といった、通常の核医学画像撮像装置にて撮像されたものを用いる事ができる。投影データセットは、ＤＩＣＯＭ形式等の、コンピュータで読み取り可能な形式で保存されたものを、核医学画像撮像装置１００から、ネットワークを通じて直接入力することにより、輪郭画像形成装置１０に取り込まれる。なお、当該投影データセットは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等といった、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納された状態で取得したものを、コンピュータシステムに備え付けられた読取装置により読み込むといった方法で取り込まれるものであっても良い。
【００２６】
次に、輪郭画像形成装置１０は、サイノグラム作成部３０にサイノグラム作成ステップを実行させ、投影データセットからサイノグラムを作成する（ステップＳ０２）。サイノグラムはある１断面からの投影データを投影角度の順に並べて得られる二次元データのことをいい、公知の方法によって作成することができる。例えば、４°ごとの角度間隔で０〜３６０°（すなわち、投影角度範囲０〜３６０°）にわたって得られた投影データ（ｘ、ｙ）を考えた場合、あるｙ値（体軸方向のある位置）における投影データ（ｘ）を０°から３６０°にわたって２次元座標の上から下に順次配置することにより任意の断層面（ｙ）におけるサイノグラムを作成することができる。
【００２７】
サイノグラム作成ステップが完了したら、輪郭画像形成装置１０は、第１の二値化処理部４０に第１の二値化処理ステップを実行させる（ステップＳ０３）。この場合における二値化処理は、例えば、設定された閾値以下の画素値を０に、閾値より大きい画素値を１に置き換えるといった、通常行われる二値化処理方法にて行うことができる。
【００２８】
第１の二値化処理ステップにて用いられる閾値の値は、再構成画像との比較に基づいて別途決定された値を用いることができる。図４に、第１の二値化処理ステップにて用いられる閾値決定方法の好ましい態様におけるフローチャートを示す。閾値の決定に際しては、まずは一定の初期値にて二値化処理を行い（ステップＳ１１）、逆投影処理にて画像を再構成する（ステップＳ１２）。ここで、閾値の初期値は、ユーザーが経験に基づいて任意に決めた値を用いることができる。通常は、画素値の最大値の２５％程度の値を用いればよい。
画像の再構成処理が完了したら、別に作成した被験者の再構成画像との比較を行い（ステップＳ１３）両者の画像間における形状の誤差が許容範囲以内か否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで用いる再構成画像は、処理に用いている投影データセットから、散乱、吸収補正を伴わない公知の画像再構成法にて生成される。この場合の画像再構成法の一例としては、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法等が挙げられる。また、誤差の判定は、両者の重ね合わせ画像を用いて、ユーザーが目視にて判断することができる。もちろん、残差平方和等の誤差の指標となる値を計算してその許容値との比較を行うといった方法を用いても良い。そして、誤差が許容範囲よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１４でｎｏ）は、閾値の値を変化させ（ステップＳ１５）、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。誤差が許容範囲内であると判断された場合（ステップＳ１４でｙｅｓ）は、そのときの閾値を、処理に用いる閾値として採用する。
【００２９】
図１に戻り、輪郭画像形成装置１０における処理について説明する。第１の二値化処理ステップが完了したら、輪郭抽出部５０により、輪郭抽出ステップを行い、サイノグラム上での輪郭データの抽出を行う（ステップＳ０４）。好ましい態様において、輪郭抽出ステップは、二値化処理後の投影データにつき微分化処理を行い、各座標軸上における左右両端からの最初のピーク位置を抽出するといった方法を用いることができる。この微分化処理は、投影データセットから作成したサイノグラムにソーベルフィルタやプレウィットフィルタ等の公知の微分化フィルタを適用することによって行うことができる。この処理により、サイノグラムの左右に２つの輪郭データが抽出される。
【００３０】
輪郭抽出ステップが完了したら、データ補間処理部６０により、左右それぞれの輪郭データについて補間ステップを実行して補間処理を行う（ステップＳ０５）。ここでの補間処理は、輪郭をフーリエ級数近似の様に周期関数で近似する方法や、２次又は３次のＳｐｌｉｎｅ補間等の公知の方法を用いることができる。この処理により、抽出された輪郭データを、滑らかなデータに変換することができる。
【００３１】
補間ステップが完了したら、左右２つの輪郭データによって挟まれた領域の画素に一様な画素値（例えば１）を配した上で、画像再構成部７０により画像再構成ステップを実行し、サイノグラムを逆投影する事により、再構成画像を生成する（ステップＳ０６）。ここで形成された再構成画像は、画像の中心に向かって画素値が大きくなっている。そこで、第２の二値化処理部８０を動作させて第２の二値化ステップを実行し、輪郭画像内の画素値を一定の値にする（ステップＳ０７）。第２の二値化ステップにおける閾値は、輪郭画像データを欠損させない程度の大きさであれば良く、二値化処理前後の画像を比較する事によって決定する事ができる。
第２の二値化処理ステップが完了したら、出力部９０により、輪郭画像をディスプレイといった出力機器に出力する（ステップＳ０８）。これら一連の処理を実行する事により、輪郭画像を形成することができる。
【００３２】
なお、本発明に係る輪郭画像形成装置１０は、３６０°投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと１８０°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部（図示せず）をさらに備えたものであっても良い。この場合、データ取得ステップ（ステップＳ０１）にて取得された投影データセットに対して画素値平均化ステップ（図示せず）を実行させ、サイノグラム作成ステップ（ステップＳ０２）では、画素値平均化ステップ実行後の収集角度範囲０〜１８０°の範囲における投影データセットを用いて、サイノグラムを作成する。このような構成とすることにより、平均化処理後の投影データセットでは輪郭のばらつきが平滑化されて輪郭がより鮮明となるため、作成された輪郭画像の精度をより向上させることが可能となる。また、上述した画素値平均化ステップは、サイノグラムの形状とした投影データセットについて、個々の投影データを用いて行うこともできる。
画素値平均化部は、後述する画素値平均化モジュール（図示せず）を組み込んだ輪郭画像形成プログラムをコンピュータに読み込ませることにより、構成される。
【００３３】
図５に、頭部核医学画像に対して画素値平均化ステップを行う場合の例を、模式的に示す。図５において、投影像Ａと投影像Ｂとは、互いに１８０°対向している。この場合において、投影像Ａと投影像Ｂとの間で、ａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３、…、ａｎ−１とｂｎ−１、ａｎとｂｎ…といった、対応する画素同士で、画素値の和、相乗平均、又は相加平均を計算する。そして、それぞれの画素について得られた計算値を、投影像Ａにおけるａ１、ａ２、ａ３、…、ａｎ−１、ａｎ…における画素値と、それぞれ置き換える。この処理を投影角度０°〜１８０°にかけて順次行う事により、平均化ステップが完了する。なお、当然の事であるが、平均化ステップにおいて用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。従って、画素ａ１とｂ１との間で相乗平均にて画素値の平均化処理を行った場合は、ａ２とｂ２との間等、他の対応画素間についても、同様に相乗平均にて平均化処理を行う。
以上、本発明に係る輪郭画像形成装置１０の好ましい態様における構成と動作について説明した。
【００３４】
次に、本発明に係る輪郭画像形成プログラム３００について説明する。上述したように、本発明に係る輪郭画像形成装置１０は、本発明に係る輪郭画像形成プログラム３００を読み込んだコンピュータとして構成することができる。
図６に、本発明に係る輪郭画像形成プログラム３００の好ましい態様における構成を示す。好ましい態様において、輪郭画像形成プログラム３００は、処理を統括するメインモジュール３１０と、データ取得モジュール３２０と、サイノグラム作成モジュール３３０と、第１の二値化処理モジュール３４０と、輪郭抽出モジュール３５０と、データ補間処理モジュール３６０と、画像再構成モジュール３７０と、第２の二値化処理モジュール３８０と、出力モジュール３９０と、により構成される。
【００３５】
データ取得モジュール３２０は、ステップＳ０１に係る処理を、コンピュータに実行させる。
サイノグラム作成モジュール３３０は、ステップＳ０２に係る処理を、コンピュータに実行させる。
第１の二値化モジュール３４０は、ステップＳ０３に係る処理を、コンピュータに実行させる。
輪郭抽出モジュール３５０は、ステップＳ０４に係る処理を、コンピュータに実行させる。
データ補間処理モジュール３６０は、ステップＳ０５に係る処理を、コンピュータに実行させる。
画像再構成モジュール３７０は、ステップＳ０６に係る処理を、コンピュータに実行させる。
第２の二値化処理モジュール３８０は、ステップＳ０７に係る処理を、コンピュータに実行させる。
出力モジュール３９０は、ステップＳ０８に係る処理を、コンピュータに実行させる。
【００３６】
輪郭画像形成プログラム３００は、画素値平均化モジュール（図示せず）をさらに備えたものであって良い。画素値平均化モジュールは、コンピュータによって読み込まれることにより、コンピュータを、上述した画素値平均化部として機能させ、画素値平均化ステップを実行させる。
【００３７】
本発明の実施によって得られた輪郭画像は、μマップを形成するために好適に利用することができる。例えば本発明の実施によって得られた輪郭画像において０以外の画素値を有する部分を任意の吸収係数に置き換えることによって、簡単にμマップを形成する事が可能となる。本発明の実施によって得られた輪郭画像は正確に被験者画像の輪郭をトレースしているので、本輪郭画像を用いて作成されたμマップによって、より精度良く散乱補正及び吸収補正を行う事が可能である。
【実施例】
【００３８】
Ｉ−１２３  ＩＭＰ（日本メジフィジックス株式会社製）投与による頭部ＳＰＥＣＴの投影データセット（投影角度ピッチ：４°、投影データ枚数：９０枚、投影角度範囲：０〜３６０°）を用いた。投影データセットは、左右方向に表示された各投影角度における投影像を、投影角度順に縦方向に並べて作成した、いわゆるサイノグラムの形で用いた。（すなわち、サイノグラム作成ステップ処理済みのデータ）
【００３９】
上記投影データセットにつき、画素値の最高値の２５％閾値とした第１の二値化処理を行った。二値化後の投影データセットを用いて３６０°逆投影を行い、画像の再構成を行った。得られた再構成画像につき、画素値の最大値の５０％を閾値として第２の二値化処理を行って、輪郭画像を作成した（図７ａ）。得られた輪郭画像は、用いた投影データセットによって得られた再構成画像（図７ｂ）の輪郭を良く再現できていた。以上の結果から、本発明に係る方法によって、輪郭画像が精度良く再現できる事が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、画像処理ソフトウエア及び画像診断機器の分野にて、利用する事ができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    輪郭画像形成装置
２０    データ取得部
３０    サイノグラム作成部
４０    第１の二値化処理部
５０    輪郭抽出部
６０    データ補間処理部
７０    画像再構成部
８０    第２の二値化処理部
９０    出力部
１００  核医学画像撮像装置
１２０  投影像Ａ
１３０  投影像Ｂ
１５０  被験者
２３０  ＣＰＵ
２４０  メモリ
２５０  モニタ
２６０  通信インターフェース
２７０  キーボード
２８０  バス
３００  輪郭画像形成プログラム
３１０  メインモジュール
３２０  データ取得モジュール
３３０  サイノグラム作成モジュール
３４０  第１の二値化モジュール
３５０  輪郭抽出モジュール
３６０  データ補間処理モジュール
３７０  画像再構成モジュール
３８０  第２の二値化処理モジュール
３９０  出力モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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