(57)【要約】  画像処理装置（１）は、投影画像の二次元周波数成分の動径強度分布に関するパラメータと当該投影画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブル（２６）と、投影画像データを入力する投影画像データ入力部（１０）と、投影画像を二次元フーリエ変換して投影画像の空間周波数を得るＦＦＴ部（２０）と、投影画像の周波数成分の動径強度分布を算出する動径強度分布算出部２２と、カットオフ周波数テーブルを参照して、投影画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を設定するカットオフ周波数設定部（２４）と、設定されたカットオフ周波数によって、投影画像データをフィルタ処理するバターワースフィルタ（１２）とを備える。これにより、自動的に最適なカットオフ周波数を設定し、フィルタ処理を行うことができる。
2009050837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核医学画像データを画像処理するためのプログラムであって、コンピュータに、
核医学画像データを入力するステップと、
入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るステップと、
前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、
核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、
前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記核医学画像データをフィルタ処理するステップと、
を実行させる画像処理プログラム。
【請求項２】
核医学画像データを画像処理するためのプログラムであって、コンピュータに、
異なる角度から対象物を撮影した複数の核医学画像データを入力するステップと、
入力された複数の核医学画像から選択した核医学画像を二次元フーリエ変換し、選択した核医学画像の空間周波数を得るステップと、
選択した核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、
核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを参照して、選択した核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、
前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記複数の核医学画像データをフィルタ処理するステップと、
フィルタ処理された前記複数の核医学画像データを再構成して対象物の再構成画像を生成するステップと、
を実行させる画像処理プログラム。
【請求項３】
前記動径強度分布のパラメータとして、動径強度分布に含まれる周波数成分の最大値を用いる請求項１または２に記載の画像処理プログラム。
【請求項４】
前記動径強度分布のパラメータとして、動径強度分布の周波数成分の総和を用いる請求項１または２に記載の画像処理プログラム。
【請求項５】
核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを準備するステップと、
核医学画像データを入力するステップと、
入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るステップと、
前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、
前記カットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、
前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記核医学画像データをフィルタ処理するステップと、
を備える画像処理方法。
【請求項６】
核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルと、
核医学画像データを入力する核医学画像入力部と、
入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るフーリエ変換部と、
前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出する動径強度分布算出部と、
前記カットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を設定するカットオフ周波数設定部と、
設定された前記カットオフ周波数によって、前記核医学画像データをフィルタ処理するバターワースフィルタと、
を備える画像処理装置。
【請求項７】
前記カットオフ周波数テーブルは、コリメータの種類または用いるバターワースフィルタの式によって異なるテーブルを含み、
前記カットオフ周波数設定部は、前記核医学画像の撮影に用いたコリメータの種類または用いるバターワースフィルタの式に対応したテーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を設定する請求項６に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
本出願では、２００７年１０月１５日に日本国に出願された特許出願番号２００７−２６７８５９の利益を主張し、当該出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、核医学画像の画像処理に用いるフィルタの条件設定方法、当該方法を実施する画像処理装置およびプログラムに関する。より詳しくは、核医学画像の画像処理に用いるバターワースフィルタのカットオフ周波数の決定方法、当該方法を実施する画像処理装置およびプログラムに関する。本発明が適用される核医学画像としては、陽電子放出型断層撮像（ＰＥＴ）による画像、および単光子放出型断層撮像（ＳＰＥＣＴ）による画像がある。
【背景技術】
【０００３】
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。現在、日本全国の１２００以上の施設において、核医学画像を用いた診断が行なわれている（日本核医学技術学会  核医学画像の定量化・基準化のための調査研究ワーキンググループ著、「核医学診療の実態と画像の収集・処理・表示・出力の標準化に関するアンケート調査報告」核医学技術  2004年24巻2号：p.95−118）。【０００４】
核医学画像検査においては、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」という）を被験者に投与し、薬剤から直接的または間接的に放出されたγ線を専用のカメラによって検出する。異なる角度におけるγ線の検出結果から得られた複数の画像データ（以下、「投影データ」という）を再構成することによって、核医学断層像が得られる。このとき、収集した画像データは統計的変動に由来するノイズを含んでいる。一般的には、収集した画像データのノイズを除去せずに再構成画像を作成しても、診断に耐え得る画像を得ることはできない。診断に耐え得る良好な画像を得るためには、画像の再構成処理に先だって、画像データに含まれるノイズを除去する必要がある。【０００５】
画像データに含まれるノイズ除去方法としては、バターワースフィルタ、ガウシアンフィルタ等によるフィルタ処理や、スムージング処理等が知られている。これらの方法のうち、最も信頼され、臨床において広く用いられている方法は、画像データにバターワースフィルタによるフィルタ処理を行う方法である。この方法では、オーダーとカットオフ周波数によって決まるフィルタ関数を、画像データに掛け合わせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バターワースフィルタによってノイズを除去する際には、オーダーとカットオフ周波数を設定する必要がある。これらのパラメータのうち、カットオフ周波数は、再構成された画像の画質に大きく影響することが知られている。適切なカットオフ周波数を用いずにバターワースフィルタ処理を行うと、誤った診断結果を導く危険がある。【０００７】
従来、バターワースフィルタのカットオフ周波数は、術者の経験によって設定されていた。すなわち、カットオフ周波数を変えて複数回画像処理を行い、得られた複数の画像の中から術者が最適と考える画像を選択する。そして、術者は、選択された画像を得るために用いたカットオフ周波数を最適値として設定していた。しかし、この方法では、得られる核医学画像の画質が、術者の経験や技術によって大きく左右されるという問題がある。画像処理に際しては、一義的にカットオフ周波数を設定し得る方法が望ましいが、これまでにそのような方法は知られていない。【０００８】
上記した文献にガンマカメラを保有する全核医学診療施設に対するアンケート結果が記載されている。このアンケート結果によれば、核医学検査における疑問点や機器メーカに説明を求めたい項目の第１位は、バターワースフィルタのカットオフ周波数の設定である。【０００９】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、自動的に最適なカットオフ周波数を設定し、フィルタ処理を行える画像処理装置、画像処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、バターワースフィルタの最適なカットオフ周波数を自動的に設定することを技術的課題として検討を重ねた結果、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと、最適なカットオフ周波数との間に相関があることを見出した。この知見に基づいて、本発明者らは、バターワースフィルタに最適なカットオフ周波数を設定する本発明を完成した。【００１１】
本発明の画像処理プログラムは、核医学画像データを画像処理するためのプログラムであって、コンピュータに、核医学画像データを入力するステップと、入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るステップと、前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記核医学画像データをフィルタ処理するステップとを実行させる。【００１２】
本発明の別の態様に係る画像処理プログラムは、核医学画像データを画像処理するためのプログラムであって、コンピュータに、異なる角度から対象物を撮影した複数の核医学画像データを入力するステップと、入力された複数の核医学画像から選択した核医学画像を二次元フーリエ変換し、選択した核医学画像の空間周波数を得るステップと、選択した核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを参照して、選択した核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記複数の核医学画像データをフィルタ処理するステップと、フィルタ処理された前記複数の核医学画像データを再構成して対象物の再構成画像を生成するステップとを実行させる。【００１３】
本発明の画像処理プログラムは、前記動径強度分布のパラメータとして、動径強度分布に含まれる周波数成分の最大値を用いてもよいし、動径強度分布の各周波数成分の総和を用いてもよい。なお、「周波数成分」とは、周波数に対応したパワースペクトルである。【００１４】
本発明の画像処理方法は、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルを準備するステップと、核医学画像データを入力するステップと、入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るステップと、前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出するステップと、前記カットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を求めるステップと、前記カットオフ周波数を設定したバターワースフィルタによって、前記核医学画像データをフィルタ処理するステップとを備える。【００１５】
本発明の画像処理装置は、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルと、核医学画像データを入力する核医学画像入力部と、入力された核医学画像を二次元フーリエ変換して前記核医学画像の空間周波数を得るフーリエ変換部と、前記核医学画像の空間周波数の動径強度分布を算出する動径強度分布算出部と、前記カットオフ周波数テーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を設定するカットオフ周波数設定部と、設定された前記カットオフ周波数によって、前記核医学画像データをフィルタ処理するバターワースフィルタとを備える。【００１６】
本発明の画像処理装置において、前記カットオフ周波数テーブルは、コリメータの種類または用いるバターワースフィルタの式によって異なるテーブルを含み、前記カットオフ周波数設定部は、前記核医学画像の撮影に用いたコリメータの種類または用いるバターワースフィルタの式に対応したテーブルを参照して、前記核医学画像について求めた動径強度分布に関するパラメータに対応するカットオフ周波数を設定してもよい。【００１７】
本発明によれば、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタのカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブルをあらかじめ準備しておき、入力された核医学画像に対応するカットオフ周波数をカットオフ周波数テーブルから読み出して設定するので、個々の術者の経験や技術によらず、最適なカットオフ周波数を自動的に設定することができる。【００１８】
以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態の画像処理装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】投影画像データの例を示す図である。
【図２Ｂ】投影画像データを二次元フーリエ変換した結果を示す図である。
【図３Ａ】動径強度分布の算出方法を説明する図である。
【図３Ｂ】算出された動径強度分布の例を示す図である。
【図４Ａ】１方向のみの周波数成分の強度分布を求める例を示す図である。
【図４Ｂ】１方向の周波数成分の分布を示す図である。
【図５】カットオフ周波数テーブルに記憶されたデータの例を示す図である。
【図６】画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態のプログラムの構成を示す図である。
【図８】撮影対象を頭部としたときの最適カットオフ周波数と動径強度分布の周波数成分の最大値との関係をプロットした図である。
【図９Ａ】画像処理装置によってカットオフ周波数を自動決定し、生成した頭部の再構成画像を示す図である。
【図９Ｂ】エキスパートによる視覚評価によって決定したカットオフ周波数を用いて生成した頭部の再構成画像を示す図である。
【図１０】撮影対象を頭部としたときの最適カットオフ周波数と動径強度分布の周波数成分の総和との関係をプロットした図である。
【図１１】撮影対象を心筋としたときの最適カットオフ周波数と動径強度分布の周波数成分の最大値との関係をプロットした図である。
【図１２】撮影対象を心筋としたときの最適カットオフ周波数と動径強度分布の周波数成分の総和との関係をプロットした図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の詳細な説明を述べる。以下に説明する実施の形態は本発明の単なる例であることが理解され、本発明が様々な態様に変形することができる。従って、以下に開示する特定の構成および機能は、請求の範囲を限定するものではない。【００２１】
以下、本発明の実施の形態の画像処理装置について図面を参照して説明する。
［画像処理装置の構成］
図１は、実施の形態の画像処理装置１の構成を示すブロック図である。画像処理装置１は、ＰＥＴ等の撮影装置によって撮影された投影画像（核医学画像）データを入力する投影画像データ入力部（以下、「画像入力部」という）１０と、画像入力部１０に入力された画像に対してフィルタ処理を行うバターワースフィルタ１２と、フィルタ処理された画像を再構成して３次元画像を生成する画像再構成部１４と、画像再構成部１４にて生成された画像を出力する画像出力部１６とを備えている。【００２２】
画像処理装置１は、バターワースフィルタ１２のカットオフ周波数を設定するための構成として、画像選択部１８と、二次元フーリエ変換部（以下、「ＦＦＴ部」という）２０と、動径強度分布算出部２２と、カットオフ周波数設定部２４と、カットオフ周波数テーブル２６とを備えている。【００２３】
画像選択部１８は、入力された投影画像データのうち、カットオフ周波数の設定に用いる投影画像データを選択する機能を有する。ＰＥＴ等では、投影画像から再構成画像を生成するために、例えば、被験者を６度ごとに撮影した６０枚の投影画像を用いる。全投影画像データを用いてカットオフ周波数を設定してもよいが、本実施の形態では、カットオフ周波数の設定の処理を軽減するために、画像選択部１８にてカットオフ周波数の設定に用いる投影画像を選択する。【００２４】
画像処理の対象となる部位が、例えば頭部のように撮影方向による依存性が小さい場合には、画像選択部１８は、任意の投影画像を選択してもよい。画像処理の対象部位が例えば心臓の場合には、撮影方向によっては肝臓等の影響を受け、投影画像から得られる動径分布関数の特性が変わる。このような場合には、画像選択部１８は、例えば、３６０（度）／Ｎ間隔で撮影したＮ枚の画像を選択する。また、画像選択部１８は、部位に応じて投影画像を選択する構成としてもよい。例えば、対象の部位が心臓である場合には、肝臓と心臓とが十分に分離されている画像を選択する。通常は、患者正面又は背面方向から取得した画像を用いることができる。また、３６０°収集を行った場合には、患者正面及び背面方向から取得した画像を足し合わせ、データ感度の向上を図ってもよい。これにより、画像選択部１８は、肝臓の影響が少ない心臓の投影画像を選択できる。【００２５】
ＦＦＴ部２０は、画像選択部１８にて選択した投影画像に対して二次元フーリエ変換を行い、投影画像の二次元の空間周波数を得る。
図２Ａは選択された投影画像を示す図、図２Ｂは投影画像を二次元フーリエ変換して得られた二次元の空間周波数を示す図である。図２Ｂの横方向（Ｘ軸）は、図２Ａに示す投影画像の横方向（Ｘ軸）の周波数成分を示し、図２Ｂの縦方向（Ｙ軸）は、図２Ａに示す投影画像の縦方向（Ｙ軸）の周波数成分を示す。図２Ａ、図２Ｂは画像を白黒にて表現しているが、実際の投影画像および空間周波数を表した画像は、色によって信号の強さを表してもよい。【００２６】
なお、画像選択部１８にて複数の投影画像を選択した場合には、（１）複数の投影画像を合成した後に、二次元フーリエ変換を行ってもよいし、（２）各投影画像について二次元フーリエ変換を行い、動径強度分布を求める際に、選択した各投影画像から求めたデータを合算する処理を行ってもよい。【００２７】
動径強度分布算出部２２は、二次元フーリエ変換によって周波数空間に展開された投影画像につき、動径強度分布を求める。図３Ａは動径強度分布の算出方法を説明する図、図３Ｂは算出された動径強度分布の例を示す図である。動径強度分布算出部２２は、図３Ａに示すように、二次元の空間周波数の放射方向（この例では３６０方向）における周波数成分の強度を求め、各方向の周波数成分を加算することによって、動径強度分布を求める。これにより、各方向に関する周波数成分の強度が加算されて、図３Ｂに示すように周波数成分ごとの強度を示す動径強度分布が求められる。なお、動径強度分布算出部２２は、各方向の周波数成分を加算した後、データ個数（この例では３６０個）で除して平均化してもよい。【００２８】
図４Ａに示すように１方向（この例では、Ｘ軸方向）のみの周波数成分の強度分布を求めると、図４Ｂに示すようにノイズ等の影響を大きく受けるが、動径強度分布を求めることにより、ノイズ等の影響が相殺されて、図３Ｂに示すように滑らかな周波数分布が得られる。【００２９】
カットオフ周波数設定部２４は、動径強度分布算出部２２にて求めた動径強度分布の周波数成分の最大値に対応するカットオフ周波数をカットオフ周波数テーブル２６から読み出して、読み出したカットオフ周波数をバターワースフィルタ１２のカットオフ周波数として設定する。【００３０】
図５は、カットオフ周波数テーブル２６に記憶されたデータの例を示す図である。カットオフ周波数テーブル２６には、動径強度分布における周波数成分の最大値と、バターワースフィルタ１２に設定すべきカットオフ周波数（最適カットオフ周波数）との関係が記憶されている。最適カットオフ周波数は、複数のエキスパートによる視覚評価に基づいて決定してもよいし、シミュレーションによって求めてもよい。シミュレーションで求める場合には、例えば、理想の再構成画像との誤差が最小となるカットオフ周波数を最適カットオフ周波数として求める方法を採用してもよい。【００３１】
なお、図５では、カットオフ周波数テーブル２６に記憶されたデータの一例を示しているが、カットオフ周波数テーブル２６は、撮影対象の部位、撮影装置に適用するコリメータの種類、または用いるバターワースフィルタの式に応じて、異なるテーブルを準備しておく。コリメータの種類ごとにテーブルを準備しておくのは、投影画像の分解能がコリメータの種類に応じて異なるためである。また、用いるバターワースフィルタの式に応じて異なるテーブル準備しておくのは、以下の理由による。現在、４つのバターワースフィルタの式が知られているが、用いるバターワースフィルタの式によって最適なカットオフ周波数が異なるためである。【００３２】
ここで、複数のエキスパートの視覚評価によって最適カットオフ周波数を決定する流れについて説明する。まず、一の対象物から得られた投影画像データから、カットオフ周波数を変えて複数の再構成画像を生成し、各エキスパートが最適の再構成画像を選択する。続いて、各エキスパートが選択した再構成画像に対応するカットオフ周波数のうち、最大のカットオフ周波数と最小のカットオフ周波数を除いた残りのカットオフ周波数の平均値をとって、最適カットオフ周波数を決定する。なお、最大と最小のカットオフ周波数を除くのは、外れ値が平均値に影響を及ぼさないようにするためである。このようにして求めた最適カットオフ周波数と、当該投影画像データの空間周波数の動径強度分布の最大の周波数成分との関係を求め、この関係をカットオフ周波数テーブルに記憶する。【００３３】
［画像処理装置の動作］
図６は、画像処理装置１の動作を示すフローチャートである。まず、画像処理装置１は、投影画像データの入力を受け付ける（Ｓ１）。ここでは、再構成画像を生成するために必要な複数枚の投影画像データの入力を受け付ける。次に、画像処理装置１は、入力された投影画像データの中から、カットオフ周波数の設定に用いる投影画像データを選択する（Ｓ２）。画像処理装置１は、選択した投影画像データに対して二次元フーリエ変換を行って、二次元の空間周波数を求める（Ｓ３）。続いて、画像処理装置１は、二次元の空間周波数の動径強度分布を算出する（Ｓ４）。【００３４】
画像処理装置１は、動径強度分布の周波数成分の最大値に対応するカットオフ周波数を、カットオフ周波数テーブル２６から読み出し、読み出したカットオフ周波数をバターワースフィルタ１２に設定する（Ｓ５）。画像処理装置１は、バターワースフィルタ１２によって、複数の投影画像データのフィルタ処理を行う（Ｓ６）。続いて、画像処理装置１は、フィルタ処理された投影画像データを再構成して、再構成画像を生成し（Ｓ７）、生成された再構成画像を出力する（Ｓ８）。【００３５】
［プログラム］
図１では、画像処理装置１の構成を機能的に示しているが、画像処理装置１のハードウェアは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力部（例えば、キーボード、マウス、ＵＳＢインターフェース）、出力部（例えば、モニタ、スピーカ、ＵＳＢインターフェース）、通信部等を備えたコンピュータによって構成される。コンピュータのＣＰＵがプログラムを読み出して実行することにより、図１に示す画像処理装置１を実現する。【００３６】
図７は、本実施の形態の画像処理プログラム３０の構成を示す図である。本実施の形態の画像処理プログラム３０は、メインモジュール３２と、投影画像データ入力モジュール（以下、「画像入力モジュール」という）３４と、画像選択モジュール３６と、二次元フーリエ変換モジュール（以下、「ＦＦＴモジュール」という）３８と、動径強度分布算出モジュール４０と、カットオフ周波数設定モジュール４２と、フィルタ処理モジュール４４と、画像再構成モジュール４６と、画像出力モジュール４８とを有している。【００３７】
メインモジュール３２は、画像入力モジュール３４と、画像選択モジュール３６と、ＦＦＴモジュール３８と、動径強度分布算出モジュール４０と、カットオフ周波数設定モジュール４２と、フィルタ処理モジュール４４と、画像再構成モジュール４６と、画像出力モジュール４８の実行を制御するモジュールである。【００３８】
画像入力モジュール３４は、コンピュータによって実行させることにより、図１に示す画像入力部１０の機能を実現する。これにより、コンピュータは、画像処理対象の投影画像データの入力を受け付ける。【００３９】
画像選択モジュール３６は、コンピュータによって実行させることにより、図１に示す画像選択部１８の機能を実現する。これにより、コンピュータは、投影画像データの中から最適カットオフ周波数の設定に用いる投影画像データを選択する。【００４０】
ＦＦＴモジュール３８は、コンピュータによって実行させることにより、図１に示すＦＦＴ部２０の機能を実現する。これにより、コンピュータは、投影画像データに対して二次元フーリエ変換を行い、投影画像データの二次元の空間周波数を得る。【００４１】
動径強度分布算出モジュール４０は、コンピュータによって実行させることにより、図１に示す動径強度分布算出部２２の機能を実現する。これにより、コンピュータは、二次元フーリエ変換にて得られた二次元の空間周波数の動径強度分布を求める。【００４２】
カットオフ周波数設定モジュール４２は、コンピュータによって実行させることにより、図１に示すカットオフ周波数設定部２４の機能を実現する。これにより、コンピュータは、動径強度分布の周波数成分の最大値に関係付けられたカットオフ周波数をカットオフ周波数テーブル２６から読み出し、読み出したカットオフ周波数をバターワースフィルタ１２に設定する。【００４３】
フィルタ処理モジュール４４は、コンピュータによって実行させることにより、カットオフ周波数設定モジュール４２で設定されたカットオフ周波数で、入力された投影画像データに対し、バターワースフィルタ１２を用いたフィルタ処理を行う。【００４４】
画像再構成モジュール４６は、コンピュータによって実行することにより、図１に示す画像再構成部１４の機能を実現する。コンピュータは、フィルタ処理された投影画像データを再構成して、３次元画像を生成する。【００４５】
画像出力モジュール４８は、コンピュータによって実行することにより、図１に示す画像出力部１６の機能を実現する。コンピュータは、画像再構成モジュール４６によって再構成された核医学画像を出力する。【００４６】
本実施の形態の画像処理プログラム３０を記録する記録媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはその他のＲＯＭ等の記録媒体あるいは半導体メモリ等が挙げられる。画像処理プログラム３０が格納された記録媒体をコンピュータに備えられた読取装置に挿入することにより、コンピュータが画像処理プログラム３０にアクセス可能になり、当該画像処理プログラム３０によって、画像処理装置１として動作することが可能となる。【００４７】
なお、画像処理プログラム３０は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。この場合、画像処理プログラム３０は、コンピュータに備えられた通信装置によって受信され、同じくコンピュータに備えられたメモリに格納されることにより、当該コンピュータにより実行される。
以上、本実施の形態の画像処理装置１、画像処理方法およびこれらを実現する画像処理プログラム３０について説明した。【００４８】
本実施の形態によれば、核医学画像の空間周波数の動径強度分布に関するパラメータと当該核医学画像に適用すべきバターワースフィルタ１２のカットオフ周波数との関係を記憶したカットオフ周波数テーブル２６を記憶しておき、入力された核医学画像に対応するカットオフ周波数をカットオフ周波数テーブル２６から読み出して設定する。この構成により、個々の術者の経験や技術によらず、最適なカットオフ周波数を自動的に設定することができる。このカットオフ周波数を用いてバターワースフィルタ処理を行うことにより、ノイズを低減した核医学画像データを得ることができ、適切な診断を行うことができる。【００４９】
本実施の形態で用いたカットオフ周波数テーブル２６は、核医学画像の撮影装置の個体差や放射性医薬品の違いの影響を受けにくい。従って、撮影装置や放射性医薬品の違いにかかわらず、一のカットオフ周波数テーブルにより適切なカットオフ周波数を設定できる。【００５０】
なお、上記した実施の形態では、動径強度分布に関するパラメータとして動径強度分布の周波数の最大値を用いたが、動径強度分布に関するパラメータは周波数成分の最大値に限定されない。動径強度分布に関するパラメータとして、周波数成分の総和を用いてもよい。
【実施例】
【００５１】
以下に、実施例を記載して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の内容はこれらの内容に限定されるものではない。なお、各実施例において、バターワースフィルタのオーダーは、８とした。
［実施例１］頭部を撮影対象とした例１
本実施例では、１０人のエキスパートによる視覚評価に基づいて最適カットオフ周波数を決定した。被験者の頭部を撮影対象とし、まず、撮影対象から得られた投影画像データから、カットオフ周波数を変えた１０通りの再構成画像を生成し、各エキスパートに最適の再構成画像を選択してもらった。本実施例では、SHR Fanbeamコリメータを用いて投影画像を撮影した。各エキスパートが選択した再構成画像に対応する１０個のカットオフ周波数のうち、最大のカットオフ周波数と最小のカットオフ周波数を除いた８個のカットオフ周波数の平均値を最適カットオフ周波数として決定した。４２人の被験者を撮影して得られた４２例の投影画像データに対して、上記の手順を行い、各投影画像データに対応する最適カットオフ周波数を求めた。【００５２】
次に、上記のようにエキスパートによって決定された最適カットオフ周波数に基づいて、カットオフ周波数テーブルに記憶するデータを生成した。具体的には、４２例の投影画像データに対する最適カットオフ周波数ＣＦと、当該投影画像データの空間周波数の動径強度分布の最大の周波数成分Ｈとの関係を求めた。【００５３】
図８は、４２例について、最適カットオフ周波数と動径強度分布の周波数成分の最大値との関係をプロットした図である。図８において、横軸は動径強度分布周波数成分の最大値を示し、縦軸は最適カットオフ周波数（cycles/cm）を示す。なお、図８において、△で示すデータは、放射性医薬品として１２３Ｉ−ＩＭＰを用いたデータであり、■で示すデータは、放射性医薬品として９９ｍＴｃ−ＥＣＤを用いたデータである。図８に示すように、放射性医薬品の種類によらず、動径強度分布の周波数成分の最大値と最適カットオフ周波数との間に相関係数０．９７１という強い相関関係が見られた。従って、この相関関係をカットオフ周波数テーブルに記憶しておくことにより、動径強度分布の周波数成分の最大値に基づいて最適なカットオフ周波数を求めることができることが分かる。この実施例では、最小二乗法を用いて回帰直線を作成し、相関関係を示す直線CF=0.0127×H+0.5698を求め、この関係式をカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。【００５４】
本実施例では、上記のように生成したカットオフ周波数テーブルを用いて、再構成画像を生成した。図９Ａは、上記した手順にて準備したカットオフ周波数テーブルを有する画像処理装置によって生成した再構成画像を示す図である。すなわち、画像処理装置によって、上記した４２例の被験者とは異なる被験者の投影画像に適用するカットオフ周波数を決定し、決定したカットオフ周波数を設定したバターワースフィルタを用いて投影画像に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理された投影画像から再構成画像を生成した。画像処理装置は、カットオフ周波数を０．６７に決定した。【００５５】
図９Ｂは、同じ被験者の投影画像に適用すべきカットオフ周波数をエキスパートによる視覚評価によって決定し、決定したカットオフ周波数を用いて処理した再構成画像を示す図である。エキスパートによる視覚評価は、上記したカットオフ周波数テーブルの生成と同じ手順によって行った。エキスパートは、カットオフ周波数を０．７０に決定した。【００５６】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、画像処理装置によってカットオフ周波数を自動決定し、生成した再構成画像は、エキスパートによる視覚評価によって決定した再構成画像と極めて近似した画像となった。両画像の近似度を定量的に評価するために、両画像の誤差を以下のようにして求めた。なお、下記式（１）は、カットオフ周波数を自動決定して得られた複数の再構成画像のスライスと、視覚評価によって得られた複数の再構成画像のスライスとを比較して誤差計算を行う式である。
【数１】
2009050837.tif 000003
このように、画像の近似度を数値として評価したところ、誤差は１．６％と極めて小さかった。【００５７】
［実施例２］頭部を撮影対象とした例２
本実施例では、動径強度分布に関するパラメータとして、周波数成分の総和を用いたテーブルを生成した。なお、周波数成分の総和は、動径強度分布のグラフが縦横の軸となす面積によって求めることができるので、本実施例では、周波数成分の総和として動径強度分布の面積を用いた。【００５８】
上記した実施例１と同様にして、１０人のエキスパートが、被験者の頭部を撮影した４２例の投影画像データについて、最適なカットオフ周波数を決定すると共に投影画像データの動径強度分布を求めた。【００５９】
図１０は、４２例の最適カットオフ周波数ＣＦと、動径強度分布の面積Ｓとの関係をプロットした図である。図１０に示すように、放射性医薬品の種類によらず、動径強度分布の面積と最適カットオフ周波数との間に相関係数０．９７２という強い相関関係が見られた。従って、この相関関係をカットオフ周波数テーブルに記憶しておくことにより、動径強度分布の周波数成分の総和に基づいて最適なカットオフ周波数を求めることができることが分かる。この実施例では、最小二乗法を用いて回帰直線を作成し、相関関係を示す直線CF=0.0046×S+0.5696を求め、この関係式をカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。【００６０】
［実施例３］心筋を撮影対象とした例１
本実施例においても、１０人のエキスパートによる視覚評価に基づいて最適カットオフ周波数を決定した。被験者の心筋を撮影し、得られた投影画像データから、カットオフ周波数を変えた１０通りの再構成画像を生成し、各エキスパートに最適の再構成画像を選択してもらった。各エキスパートが選択した再構成画像に対応する１０個のカットオフ周波数のうち、最大のカットオフ周波数と最小のカットオフ周波数を除いた８個のカットオフ周波数の平均値を最適カットオフ周波数として決定した。【００６１】
本実施例では、５３人の被験者を撮影して得られた５３例の投影画像データに対して、上記の手順を行い、各投影画像データに対応する最適カットオフ周波数を求めた。本実施例では、放射性医薬として、９９ｍＴｃ−ｔｅｔｒｏｆｏｓｍｉｎ（３５例）と、２０１ＴｌＣｌ（１８例）とを用いた。また、９９ｍＴｃ−ｔｅｔｒｏｆｏｓｍｉｎを用いた３５例のうち１１例については、ＧＰコリメータを使用して投影画像を取得し、２４例についてはＨＲコリメータを使用して投影画像を撮影した。２０１ＴｌＣｌを用いた１８例についてはＨＲコリメータを利用して投影画像を撮影した。【００６２】
また、投影画像データの動径強度分布を以下のようにして求めた。被験者の投影画像データから、被験者の正面および背面から撮影した２枚の投影画像データを選択し、選択した正面および背面の投影画像データを足し合わせた画像を生成した。被験者の正面および背面から撮影した画像を選択したのは、肝臓の影響が小さいためである。次に、心筋領域に正方形のＲＯＩ（関心領域）を設定し、当該ＲＯＩの画像を抽出し、抽出したＲＯＩの画像に対して線形補間処理を施して、１２８×１２８画素の画像を生成した。ＲＯＩとしては、心筋だけが映っている領域（肝臓が映っていない領域）を選択した。続いて、線形補間処理後の画像につき、動径分布関数を作成し、作成した動径分布関数を用いて周波数成分の最大値を算出した。【００６３】
次に、５３例の投影画像データに対する最適カットオフ周波数と、当該投影画像データの空間周波数の動径強度分布の最大の周波数成分との関係を求めた。
図１１は、５３例について、最適カットオフ周波数ＣＦと動径強度分布の周波数成分の最大値Ｈとの関係をプロットした図である。なお、図１１において、△で示すデータは、放射性医薬品として９９ｍＴｃ−ｔｅｔｒｏｆｏｓｍｉｎを用いたデータであり、■で示すデータは、放射性医薬品として２０１ＴｌＣｌを用いたデータである。図１１に示すように、コリメータの種類によって異なる２つの相関関係が見られた。図１１に示すように、ＧＰコリメータを用いた投影画像では、放射性医薬品の種類によらず、動径強度分布の周波数成分の最大値と最適カットオフ周波数との間に相関係数０．９７３という強い相関関係が見られた。また、ＨＲコリメータを用いた投影画像では、動径強度分布の周波数成分の最大値と最適カットオフ周波数との間に相関関数０．８９５という強い相関関係が見られた。従って、この相関関係をカットオフ周波数テーブルに記憶しておくことにより、動径強度分布の周波数成分の最大値に基づいて最適なカットオフ周波数を求めることができることが分かる。【００６４】
ＧＰコリメータを撮影して得られたデータからは、相関関係を示す直線CF=0.00939×H+0.31134を求め、この関係式をＧＰコリメータを示す情報に関連付けてカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。ＨＲコリメータを用いて撮影して得られたデータからは、相関関係を示す直線CF=0.00937×H+0.37785を求め、この関係式をＨＲコリメータを示す情報に関連付けてカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。【００６５】
［実施例４］心筋を撮影対象とした例２
本実施例では、動径強度分布に関するパラメータとして、周波数成分の総和を用いたテーブルを生成した。なお、周波数成分の総和は、動径強度分布のグラフが縦横の軸となす面積によって求めることができるので、本実施例では、周波数成分の総和として動径強度分布の面積を用いた。【００６６】
上記した実施例３と同様にして、１０人のエキスパートが、被験者の心筋を撮影した５３例の投影画像データについて最適なカットオフ周波数を決定すると共に、投影画像データの動径強度分布を求めた。【００６７】
図１２は、上記手順で求めた５３例の最適カットオフ周波数と、動径強度分布の面積との関係をプロットした図である。なお、図１２において、△で示すデータは、放射性医薬品として９９ｍＴｃ−ｔｅｔｒｏｆｏｓｍｉｎを用いたデータであり、■で示すデータは、放射性医薬品として２０１ＴｌＣｌを用いたデータである。図１２に示すように、コリメータの種類によって異なる２つの相関関係が見られた。ＧＰコリメータを用いた投影画像では、放射性医薬品の種類によらず、動径強度分布の総和と最適カットオフ周波数との間に相関係数０．９７２という強い相関関係が見られた。また、ＨＲコリメータを用いた投影画像では、動径強度分布の総和と最適カットオフ周波数との間に相関係数０．８９１という強い相関関係が見られた。従って、この相関関係をカットオフ周波数テーブルに記憶しておくことにより、動径強度分布の周波数成分の総和に基づいて最適なカットオフ周波数を求めることができることが分かる。【００６８】
ＨＲコリメータを用いて撮影して得られたデータからは、相関関係を示す直線CF=0.00361×S+0.37605を求め、この関係式をＨＲコリメータを示す情報に関連付けてカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。ＧＰコリメータを撮影して得られたデータからは、相関関係を示す直線CF=0.00389×S+0.30733を求め、この関係式をＧＰコリメータを示す情報に関連付けてカットオフ周波数テーブル２６に記憶した。【００６９】
以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能なことが理解され、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、個々の術者の経験や技術によらず、核医学画像の画像処理に用いるフィルタに最適なカットオフ周波数を自動的に設定することができるという効果を有し、ＰＥＴやＳＰＥＣＴ等に有用である。
【図１】
2009050837.tif 000004
【図２Ａ】
2009050837.tif 000005
【図２Ｂ】
2009050837.tif 000006
【図３Ａ】
2009050837.tif 000007
【図３Ｂ】
2009050837.tif 000008
【図４Ａ】
2009050837.tif 000009
【図４Ｂ】
2009050837.tif 000010
【図６】
2009050837.tif 000011
【図７】
2009050837.tif 000012
【図９Ａ】
2009050837.tif 000013
【図９Ｂ】
2009050837.tif 000014
【図５】
2009050837.tif 000015
【図８】
2009050837.tif 000016
【図１０】
2009050837.tif 000017
【図１１】
2009050837.tif 000018
【図１２】
2009050837.tif 000019
【国際調査報告】
2009050837.tif 000020
2009050837.tif 000021