(57)【要約】【課題】画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像の空間分解能をより向上させること。【解決手段】再構成条件取得部２６ｂは、ＭＬＥＭ法で再構成されたＰＥＣＴ画像（位置決め画像）から詳細画像を再生成するための条件として、位置決め画像における関心領域の設定と、関心領域の分割画素サイズとを取得する。検出確率算出部２６ｃは、分割画素サイズに基づいて、関心領域が分割画素サイズにより描出された詳細画像を再構成するための検出確率を算出する。詳細画像再構成部２６ｄは、位置決め画像を初期画像とし、初期画像から詳細画像を検出確率に基づいてＭＬＥＭ法で再構成する。表示画像生成部２６ｅは、詳細画像における関心領域外の領域の画素サイズが、分割画素サイズの分割元の画素サイズと同一とした画像を表示画像として生成し、システム制御部２８は、表示画像を表示部２２にて表示させる。【選択図】図２
2011099716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に投与された核種が放出する放射線を複数の方向にて検出することで収集された投影データを逆投影処理して、関心領域の位置決めを行なうための核医学画像である第一画像を再構成する第一画像再構成手段と、
前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像にて位置決めされた関心領域が、当該第一画像の画素サイズを所定の分割数にて分割した分割画素サイズにより詳細に描出された核医学画像である第二画像を再構成するための再構成条件を取得する再構成条件取得手段と、
前記再構成条件取得手段によって取得された前記再構成条件にて指定された前記分割画素サイズに基づいて、前記第二画像を逐次近似法により生成するために用いられる検出確率を算出する検出確率算出手段と、
前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像、または当該第一画像の再構成に用いられた投影データから逐次近似法により再構成された核医学画像を初期画像とし、当該初期画像から前記第二画像を前記検出確率算出手段によって算出された前記検出確率に基づいて再構成する第二画像再構成手段と、
を備えたことを特徴とする核医学イメージング装置。
【請求項２】
前記逐次近似法の過程にて再構成される核医学画像を投影処理した推定投影データの前記関心領域における画素サイズが、前記第一画像の画素サイズより細かく、かつ、前記分割画素サイズを下限値とした範囲にある指定値として指定された場合、
前記検出確率算出手段は、さらに、前記指定値により前記推定投影データにて前記関心領域が占める範囲に基づいて、前記検出確率を算出することを特徴とする請求項１に記載の核医学イメージング装置。
【請求項３】
前記第二画像再構成手段によって再構成された前記第二画像における前記関心領域以外の領域の画素サイズが、前記分割画素サイズの分割元の画素サイズと同一とした画像を、所定の表示部にて表示するように制御する表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の核医学イメージング装置。
【請求項４】
被検体に投与された核種が放出する放射線を複数の方向にて検出することで収集された投影データを逆投影処理して再構成された関心領域の位置決めを行なうための核医学画像である第一画像にて位置決めされた関心領域が、当該第一画像の画素サイズを所定の分割数にて分割した分割画素サイズにより描出された第二の核医学画像である第二画像を再生成するための再構成条件を取得する再構成条件取得手段と、
前記再構成条件取得手段によって取得された前記再構成条件にて指定された前記分割画素サイズに基づいて、前記第二画像を逐次近似法により生成するために用いられる検出確率を算出する検出確率算出手段と、
前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像、または当該第一画像の再構成に用いられた投影データから逐次近似法により再構成された核医学画像を初期画像とし、当該初期画像から前記第二画像を前記検出確率算出手段によって算出された前記検出確率に基づいて再構成する第二画像再構成手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、核医学イメージング装置および画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シングルフォトンエミッションＣＴ装置（ＳＰＥＣＴ装置、ＳＰＥＣＴ: Single Photon Emission computed Tomography）、ポジトロンエミッションＣＴ装置（ＰＥＴ装置、ＰＥＴ：Positron Emission computed Tomography）などの核医学イメージング装置は、被検体の生体組織における機能診断を行なうことができる医用画像診断装置として、今日の医療現場において広く用いられている。
【０００３】
核医学イメージング装置は、被検体に投与され、被検体の生体組織に選択的に取り込まれた放射性医薬品から放射されるガンマ線を検出器によりカウントすることで検出し、検出したガンマ線の線量分布から核医学画像を生成する。具体的には、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置は、検出器が検出したガンマ線の線量分布から投影データ（サイノグラムデータ）を生成し、生成した投影データを逆投影処理することで、被検体に投与した放射性医薬品の体内分布が描出された核医学画像（ＳＰＥＣＴ画像やＰＥＴ画像）を再構成する。
【０００４】
すなわち、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置は、放射性医薬品を取り込んだ組織などの分布が描出された核医学画像を再構成することで、画像診断を行なう医師に対して、被検体の生体組織における機能情報を提供する。
【０００５】
ここで、核医学画像の再構成法においては、投影データのピクセルサイズと、再構成データのピクセルサイズとが同じサイズとして再構成処理が行なわれているため、核医学画像の空間分解能は、投影データのピクセルサイズに依存することとなる。したがって、画像診断を行なう医師の要求に応じて、核医学画像の画像サイズを大きくすると、ピクセルあたりのカウント数が減少し、核医学画像の画質が低下する。また、核医学画像の画像サイズを大きくした場合、再構成処理にかかる計算には、大量のメモリが必要になり、また、再構成処理にかかる計算時間は、長くなる。
【０００６】
そこで、ＳＰＥＣＴ装置では、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における空間分解能を向上させるために、ファンビームコリメータを使用して関心領域のみ投影データを拡大収集することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置では、逐次近似法による画像再構成法であるＭＬＥＭ（Maximum Likelihood Expectation Maximization）法やＯＳＥＭ（Ordered Subset MLEM）法により画像を再構成する際に、検出確率に空間分解能を補正するための重みを組み込むことで、ＳＰＥＣＴ画像やＰＥＴ画像の空間分解能を向上させるためことも行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３３３３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記したファンビームコリメータを使用する技術は、関心領域が頭部などのように小さい場合に有効であるが、関心領域が体躯部のように大きい場合、検出器を大きくしないと、関心領域が有効視野から外れてしまい、トランケーションエラーが発生する可能性がある。また、ファンビームコリメータは、ＳＰＥＣＴ装置には使用できるが、同時計測を行なうＰＥＴ装置には使用することができない。
【００１０】
ＳＰＥＣＴ装置においては、上記した逐次近似法による画像再構成法を用いる技術は、画素の大きさによる補正限界に直面し、ピクセルサイズ以下の分解能が得られない場合があった。
【００１１】
すなわち、上記した従来の技術は、必ずしも画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像の空間分解能を向上させることができない場合があるという課題があった。
【００１２】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像の空間分解能を向上させることが可能となる核医学イメージング装置および画像処理装置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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、被検体に投与された核種が放出する放射線を複数の方向にて検出することで収集された投影データを逆投影処理して、関心領域の位置決めを行なうための核医学画像である第一画像を再構成する第一画像再構成手段と、前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像にて位置決めされた関心領域が、当該第一画像の画素サイズを所定の分割数にて分割した分割画素サイズにより詳細に描出された核医学画像である第二画像を再構成するための再構成条件を取得する再構成条件取得手段と、前記再構成条件取得手段によって取得された前記再構成条件にて指定された前記分割画素サイズに基づいて、前記第二画像を逐次近似法により生成するために用いられる検出確率を算出する検出確率算出手段と、前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像、または当該第一画像の再構成に用いられた投影データから逐次近似法により再構成された核医学画像を初期画像とし、当該初期画像から前記第二画像を前記検出確率算出手段によって算出された前記検出確率に基づいて再構成する第二画像再構成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４記載の本発明は、被検体に投与された核種が放出する放射線を複数の方向にて検出することで収集された投影データを逆投影処理して再構成された関心領域の位置決めを行なうための核医学画像である第一画像にて位置決めされた関心領域が、当該第一画像の画素サイズを所定の分割数にて分割した分割画素サイズにより描出された第二の核医学画像である第二画像を再生成するための再構成条件を取得する再構成条件取得手段と、前記再構成条件取得手段によって取得された前記再構成条件にて指定された前記分割画素サイズに基づいて、前記第二画像を逐次近似法により生成するために用いられる検出確率を算出する検出確率算出手段と、前記第一画像再構成手段によって再構成された前記第一画像、または当該第一画像の再構成に用いられた投影データから逐次近似法により再構成された核医学画像を初期画像とし、当該初期画像から前記第二画像を前記検出確率算出手段によって算出された前記検出確率に基づいて再構成する第二画像再構成手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１または４の発明によれば、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像の空間分解能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の構成を説明するための図である。
【図２】図２は、実施例１における画像処理部の構成を説明するための図である。
【図３】図３は、再生成条件取得部を説明するための図である。
【図４】図４は、ＭＬＥＭ法を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例１における検出確率算出部を説明するための図である。
【図６】図６は、詳細画像再構成部を説明するための図（１）である。
【図７】図７は、詳細画像再構成部を説明するための図（２）である。
【図８】図８は、表示画像生成部を説明するための図である。
【図９】図９は、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例２における詳細画像の再構成を説明する図（１）である。
【図１１】図１１は、実施例２における詳細画像の再構成を説明する図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る核医学イメージング装置および画像処理装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明を、核医学イメージング装置であるシングルフォトンエミッションＣＴ装置（ＳＰＥＣＴ装置）に適用した場合について説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の構成について説明する。図１は、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置は、架台装置１０と、コンソール装置２０とを有する。
【００１９】
架台装置１０は、被検体Ｐに投与され、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた放射性医薬品から放射されるガンマ線を検出して投影データを収集する装置であり、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３と、ガンマカメラ１４と、カメラ駆動部１５とを有する。なお、架台装置１０は、図１に示すように、撮影口となる空洞を有する。
【００２０】
天板１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台１２の上に配置される。寝台駆動部１３は、後述する寝台制御部２３の制御のもと、寝台１２を移動することにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。
【００２１】
ガンマカメラ１４は、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた放射性医薬品の核種（ＲＩ：Radio Isotope）から放射されるガンマ線の強度分布を２次元的に検出し、検出した２次元ガンマ線強度分布データを、例えば、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理することで投影データを生成する装置であり、生成した投影データを後述するデータ収集部２５に送信する。例えば、ガンマカメラ１４は、放射されたガンマ線を紫外領域にピークを持つ光に変換するシンチレータと、シンチレータからの発光を増倍して電気信号に変換する光電子倍増管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）とを有する。なお、本実施例では、ガンマカメラ１４が一台のみ設置される場合について説明するが、本発明は、ガンマカメラ１４が複数台設置される場合であっても適用可能である。さらに、ガンマカメラ１４は、ガンマ線の強度分布を検出するために半導体が用いられている場合であってもよい。
【００２２】
カメラ駆動部１５は、後述するカメラ制御部２４の制御のもと、ガンマカメラ１４を移動させる装置である。例えば、カメラ駆動部１５は、ガンマカメラ１４を架台装置１０の撮影口内に沿って回転駆動させ、これにより、ガンマカメラ１４は、被検体Ｐの周囲を回転して、１８０度、または３６０度の方向における投影データを生成する。
【００２３】
コンソール装置２０は、操作者によるＳＰＥＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された投影データから被検体Ｐに投与した放射性医薬品の体内分布が描出された断層画像である核医学画像（ＳＰＥＣＴ画像）を再構成する装置である。
【００２４】
具体的には、コンソール装置２０は、図１に示すように、入力部２１と、表示部２２と、寝台制御部２３と、カメラ制御部２４と、データ収集部２５と、画像処理部２６と、データ記憶部２７と、システム制御部２８とを有し、コンソール装置２０が有する各部は、内部バスを介して接続される。
【００２５】
入力部２１は、ＳＰＥＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボードなどを有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部２９に転送する。
【００２６】
なお、本実施例において、入力部２１が操作者から受け付ける各種指示および各種設定の情報については、のちに詳述する。
【００２７】
表示部２２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部２９による制御のもと、ＳＰＥＣＴ画像などを操作者に表示したり、入力部２１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したりする。
【００２８】
寝台制御部２３は、寝台駆動部１３を制御することで、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させ、カメラ制御部２４は、カメラ駆動部１５を制御することで、ガンマカメラ１４を架台装置１０の撮影口内に沿って回転駆動させる。
【００２９】
データ収集部２５は、ガンマカメラ１４から送信された投影データを収集し、収集した投影データそれぞれに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正などの補正処理を行なって補正処理済み投影データを生成し、生成した補正処理済み投影データをデータ記憶部２７に格納する。
【００３０】
画像処理部２６は、データ記憶部２７から補正処理済み投影データを読み出し、読み出した補正処理済み投影データ（例えば、３６０度方向分の補正処理済み投影データ群）を逆投影処理することで、ＳＰＥＣＴ画像を再構成する。また、画像処理部２６は、再構成したＳＰＥＣＴ画像を画像処理することで、表示部２２に表示するための表示画像を生成する。そして、画像処理部２６は、再構成したＳＰＥＣＴ画像や、生成した表示画像をデータ記憶部２７に格納する。
【００３１】
ここで、実施例１における画像処理部２６は、ＳＰＥＣＴ画像の再構成を、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ法、ＦＢＰ：filtered back projection）により実行することもでき、逐次近似法による画像再構成法であるＭＬＥＭ（Maximum Likelihood Expectation Maximization）法やＯＳＥＭ（Ordered Subset MLEM）法により実行することもできる。ＦＢＰ法は、高周波成分を強調してアーチファクトを低減するための補正フィルタ（例えば、rampフィルタ）処理を投影方向ごとの投影データそれぞれに対して行なったのちに、逆投影処理を行なうことでＳＰＥＣＴ画像を再構成する方法である。
【００３２】
また、ＭＬＥＭ法およびＯＳＥＭ法は、実際に収集された投影データと再構成画像を再度投影処理することで生成された推定投影データとが一致するように、検出確率を用いた補正処理を逐次的に繰り返して行なうことで、確率論的に最も確からしいＲＩの集積分布を推定して、最尤推定に収束したＳＰＥＣＴ画像を再構成する方法である。なお、ＯＳＥＭ法は、ＭＬＥＭ法による逐次過程の繰り返し回数（逐次近似回数）を減らすために、多数方向への投影データ群を所定の数のサブセットに分けて、個々のサブセットにて、最尤推定に収束したＳＰＥＣＴ画像を再構成する方法である。
【００３３】
なお、本実施例における画像処理部２６による処理の詳細については、のちに詳述する。
【００３４】
システム制御部２８は、架台装置１０およびコンソール装置２０の動作を制御することによって、ＳＰＥＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部２８は、寝台制御部２３およびカメラ制御部２４を制御することで、架台装置１０における投影データの収集処理を実行させる。また、システム制御部２８は、データ収集部２５の補正処理と、画像処理部２６の画像処理を制御することで、コンソール装置２０における画像処理全体を制御する。また、システム制御部２８は、データ記憶部２７が記憶する各種画像を、表示部２２に表示するように制御する。
【００３５】
ここで、投影データのピクセルサイズと、再構成データのピクセルサイズとが同じサイズとして再構成処理が行なわれていることから、ＳＰＥＣＴ画像の空間分解能は、投影データのピクセルサイズに依存する。このため、画像診断を行なう医師の要求に応じて、ＳＰＥＣＴ画像の画像サイズを大きくすると、ピクセルあたりのカウント数が減少し、ＳＰＥＣＴ画像の画質が低下する。しかしながら、画像診断を行なう医師が着目する関心領域が心臓などのようにＳＰＥＣＴ画像にて局所的に偏在している場合などは、関心領域の画質（空間分解能）のみが向上していれば良い。
【００３６】
そこで、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置は、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像（ＳＰＥＣＴ画像）の空間分解能を向上させるために、以下、詳細に説明する画像処理部２６の画像処理を実行する。
【００３７】
画像処理部２６の画像処理について、図２〜８を用いて説明する。なお、図２は、実施例１における画像処理部の構成を説明するための図であり、図３は、再構成条件取得部を説明するための図であり、図４は、ＭＬＥＭ法を説明するための図であり、図５は、実施例１における検出確率算出部を説明するための図であり、図６および図７は、詳細画像再構成部を説明するための図であり、図８は、表示画像生成部を説明するための図である。
【００３８】
図２に示すように、実施例１における画像処理部２６は、位置決め画像再構成部２６ａと、再構成条件取得部２６ｂと、検出確率算出部２６ｃと、詳細画像再構成部２６ｄと、表示画像生成部２６ｅとを有する。
【００３９】
位置決め画像再構成部２６ａは、データ記憶部２７から補正処理済み投影データを読み出し、読み出した補正処理済み投影データを逆投影処理することで、関心領域の位置決めを行なうためのＳＰＥＣＴ画像である位置決め画像を再構成する。そして、位置決め画像再構成部２６ａは、再構成した位置決め画像をデータ記憶部２７に格納する。なお、本実施例１では、位置決め画像再構成部２６ａがＭＬＥＭ法により位置決め画像を再構成する場合について説明する。ただし、本実施例１は、位置決め画像再構成部２６ａがＦＢＰ法や、ＯＳＥＭ法により位置決め画像を再構成する場合であってもよい。
【００４０】
再構成条件取得部２６ｂは、後述する詳細画像再構成部２６ｄの処理に用いられる再構成条件を操作者から入力部２１を介して取得する。具体的には、再構成条件取得部２６ｂは、位置決め画像を参照した操作者から、関心領域の設定と、設定された関心領域の分割画素サイズとを操作者から入力部２１を介して取得する。
【００４１】
ここで、分割画素サイズは、位置決め画像における関心領域の画素サイズを所定の分割数にて分割するための情報であり、後述する詳細画像再構成部２６ｄは、関心領域が分割画素サイズにより詳細に描出された詳細画像を、関心領域内および関心領域外に対して同一の再構成法により（例えば、ＭＬＥＭ法により）再構成する。
【００４２】
まず、操作者は、入力部２１を介して、関心領域の設定対象となる位置決め画像の表示要求を入力する。そして、システム制御部２８は、入力部２１から転送された表示要求に該当する位置決め画像をデータ記憶部２７から読み出し、表示部２２のモニタにて表示させる。例えば、図３の（Ａ）に示すように、システム制御部２８は、表示部２２のモニタにて、心臓にＲＩが集積されている位置決め画像を表示させる。
【００４３】
そして、操作者は、図３の（Ｂ）に示すように、表示部２２のモニタに表示された位置決め画像にてＲＩが集積されている心臓の領域を関心領域として設定する。これにより、再構成条件取得部２６ｂは、再構成条件として、位置決め画像にて設定された関心領域の位置情報を取得する。なお、関心領域は、位置決め画像の画素サイズを単位として設定される。
【００４４】
さらに、操作者は、関心領域の分割画素サイズを指定する。例えば、図３の（Ｂ）に示す分割画素サイズは、位置決め画像の画素サイズを４分の１に分割した画素サイズとなっている。これにより、再構成条件取得部２６ｂは、再構成条件として、関心領域の分割画素サイズを取得する。なお、分割画素サイズは、４分の１に限定されるものではなく、「２以上の自然数」分の１であるならば、任意の数値（例えば、９分の１や、１６分の１など）が操作者により設定される。
【００４５】
また、操作者は、詳細画像を再構成する際に用いられるＭＬＥＭ法の再構成条件として、逐次近似回数（Ｎ）をさらに再構成条件として設定してもよい。なお、ＭＬＥＭ法における繰り返し回数が操作者から設定されなかった場合は、位置決め画像再構成部２６ａが位置決め画像をＭＬＥＭ法により再構成した際の逐次近似回数が用いられる。
【００４６】
なお、本実施例では、操作者が関心領域を手動で設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理により心臓などの生体組織を認識する機能を用いて関心領域を自動で設定する場合であってもよい。
【００４７】
図２に戻って、検出確率算出部２６ｃは、再構成条件取得部２６ｂが取得した再生成要求にて操作者が指定した分割画素サイズに基づいて、詳細画像をＭＬＥＭ法により再構成するために用いられる検出確率を算出する。
【００４８】
検出確率を説明するために、改めて図４を用いてＭＬＥＭ法について説明する。図４の（Ａ）に示すように、ＭＬＥＭ法においては、実際に収集された投影データからＳＰＥＣＴ画像が逆投影処理により初期画像として再構成される。そして、初期画像を投影処理することで、図４の（Ａ）に示すように、推定投影データ１が生成され、推定投影データ１を逆投影処理することで再構成データである画像１が再構成される。そして、画像２を投影処理することで、図４の（Ａ）に示すように、推定投影データ２が生成され、推定投影データ２を逆投影処理することで画像２が再構成される。かかる処理が、逐次近似回数である「Ｎ」回繰り返され、実際に収集された投影データとの間で対応する画素ごとの画素値の比率が「１」に収束した推定投影データＮが生成される。そして、推定投影データＮを逆投影処理した画像Ｎが、確率論的に最も確からしいＲＩの集積分布を表すＳＰＥＣＴ画像として再構成される。
【００４９】
ここで、ＭＬＥＭ法において、逐次近似回数の「ｎ回目」に再構成された「画像ｎ」の画素「Ｘｊ（ｎ）」と、逐次近似回数の「ｎ＋１回目」に再構成された「画像ｎ＋１」の画素「Ｘｊ（ｎ＋１）」とは、以下に示す式（１）により表される。
【００５０】
【数１】
2011099716.tif 000003
【００５１】
なお、式（１）の「Ｃｉｊ」は、図４の（Ｂ）に示すように、逐次近似回数のｎ回目に再構成された「画像ｎ」における画素「Ｘｊ」が投影「Ｙｉ」に検出される確率（検出確率）である。また、式（１）の「Ｚi（ｎ）」は、逐次近似回数のｎ回目にて生成された推定投影データである。また、「ｍ」は、実際に収集された投影データ群の投影方向の数（投影数）である。
【００５２】
そこで、検出確率算出部２６ｃは、図５の（Ａ）に示すように、分割画素サイズ（２次元ＳＰＥＣＴ画像の場合は、面積値、３次元ＳＰＥＣＴ画像の場合は、体積値）を考慮して、関心領域の画素サイズが分割画素サイズとなっている詳細画像を再構成するための検出確率を算出する。例えば、検出確率算出部２６ｃは、指定された分割画素サイズが４分の１である場合、図５の（Ｂ）に示すように、再構成空間での各分割画素が投影データ（推定投影データ）に寄与する重みである検出確率を総和が「１」となるように正規化して「１／４」として算出する。また、関心領域外の領域における検出確率は、図５の（Ｂ）に示すように、「１」とされる。なお、検出確率においては、ガンマ線の体内吸収や体内散乱などの影響を確率として含めることができ、検出確率を調整することで、ＳＰＥＣＴ画像の画像補正を行なうことができる。
【００５３】
図２に戻って、詳細画像再構成部２６ｄは、位置決め画像を初期画像とし、当該初期画像から詳細画像を検出確率算出部２６ｃによって算出された検出確率に基づいてＭＬＥＭ法により再構成する。例えば、詳細画像再構成部２６ｄは、関心領域の分割画素サイズに基づいて算出された検出確率を用いることで、図６に示すように、関心領域の画素サイズが他の領域と比較して４分の１に細分化された詳細画像を再構成する。そして、詳細画像再構成部２６ｄは、再構成した詳細画像をデータ記憶部２７に格納する。
【００５４】
すなわち、詳細画像再構成部２６ｄは、図７に示すように、詳細画像を逐次近似により再構成するに際し、再構成データを関心領域内に投影した「関心領域内の投影データの生成」と、再構成データを関心領域外に投影した「関心領域外の投影データの生成」とを行なって、順投影による推定投影データの生成を行なう。この際、詳細画像再構成部２６ｄは、検出確率算出部２６ｃによって算出された検出確率を用いることで、投影データのピクセル位置に、どの関心領域内の再構成データを取り出すか、どの関心領域外の再構成データを取り出すかを判定する。
【００５５】
また、詳細画像再構成部２６ｄは、詳細画像を逐次近似により再構成するに際し、推定投影データを関心領域内に逆投影した「関心領域内の再構成データの生成」と、推定投影データを関心領域外に逆投影した「関心領域外の再構成データの生成」とを行なって、逆投影による再構成データの生成を行なう。この際、詳細画像再構成部２６ｄは、検出確率算出部２６ｃによって算出された検出確率を用いることで、再構成データのピクセルの大きさ（画素サイズ）を変える。
【００５６】
このように、詳細画像再構成部２６ｄは、推定投影データを生成する際に、分割画像サイズに応じて割り振られた関心領域の検出確率を用いることで、以前の画素サイズ単位ではひとつの値であったところを、投影角度により分割画像サイズごとに異なった値となる詳細画像を再構成することができる。その結果、詳細画像再構成部２６ｄは、関心領域の空間分解能が向上した詳細画像を再構成することができる。なお、本発明は、位置決め画像再構成部２６ａと詳細画像再構成部２６ｄとが１つの画像再構成部として統合されている場合であってもよい。
【００５７】
図２に戻って、表示画像生成部２６ｅは、詳細画像再構成部２６ｄが再構成した詳細画像における関心領域以外の領域の画素サイズが、分割画素サイズの分割元の画素サイズと同一とした画像を、表示部２２のモニタにて表示させるための表示画像として生成する。例えば、表示画像生成部２６ｅは、図８に示すように、４分の１に分割された関心領域の各画素サイズを「１」とした場合、関心領域外の各画素サイズが、関心領域内の分割元の画素サイズである「４」となるように補間拡大、または無補間拡大することで表示画像を生成する。なお、表示画像生成部２６ｅは、集積したＲＩの合計カウント数が保存されるように正規化したうえで表示画像を生成する。そして、表示画像生成部２６ｅは、生成した表示画像をデータ記憶部２７に格納する。
【００５８】
そして、システム制御部２８は、表示画像生成部２６ｅが生成した表示画像をデータ記憶部２７から読み出して表示部２２にてモニタにて表示するように制御する。なお、表示画像の生成は、表示制御を行なうシステム制御部２８において実行される場合であってもよい。
【００５９】
次に、図９を用いて、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の画像処理について説明する。図９は、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置の画像処理を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
図９に示すように、実施例１におけるＳＰＥＣＴ装置は、データ収集部２５により補正処理が行なわれた投影データがデータ記憶部２７に格納されると（ステップＳ１０１肯定）、位置決め画像再構成部２６ａは、データ記憶部２７から補正処理済み投影データを読み出し、読み出した補正処理済み投影データからＭＬＥＭ再構成法により関心領域の位置決めを行なうための位置決め画像を再構成する（ステップＳ１０２）。かかる処理ののち、システム制御部２８は、位置決め画像を表示部２２のモニタにて表示させ、操作者は、モニタに表示された位置決め画像を参照する。
【００６１】
そして、再構成条件取得部２６ｂは、位置決め画像を参照した操作者から入力部２１を介して、位置決め画像における関心領域が設定され、分割画素サイズの指定を含む再構成条件が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００６２】
再構成条件取得部２６ｂは、関心領域が設定されず、再構成条件が入力されていない場合（ステップＳ１０３否定）、待機する。一方、再構成条件取得部２６ｂは、関心領域が設定され、再構成条件が入力された場合（ステップＳ１０３肯定）、入力された情報を取得して、検出確率算出部２６ｃに通知し、検出確率算出部２６ｃは、再構成条件取得部２６ｂが取得した再構成条件にて操作者が指定した分割画素サイズに基づいて、詳細画像をＭＬＥＭ法により生成するために用いられる検出確率を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６３】
そして、詳細画像再構成部２６ｄは、位置決め画像を初期画像（「画像ｋ」、ｋ＝０）として設定し（ステップＳ１０５）、「画像ｋ」を投影処理して「推定投影データｋ＋１」を生成し（ステップＳ１０６）、「推定投影データｋ＋１」から逆投影処理により「画像ｋ＋１」を再構成する（ステップＳ１０７）。なお、詳細画像再構成部２６ｄは、ステップＳ１０４により算出された検出確率を用いて、ステップＳ１０６およびステップＳ１０７の処理を実行する。
【００６４】
そののち、詳細画像再構成部２６ｄは、「画像ｋ＋１」を「画像ｋ」として再設定するために、「ｋ＝ｋ＋１」とし（ステップＳ１０８）、「ｋ」が予め設定されている逐次近似回数であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００６５】
ここで、「ｋ」が予め設定されている逐次近似回数でない場合（ステップＳ１０９否定）、詳細画像再構成部２６ｄは、ステップＳ１０６に戻って、「画像ｋ」を用いた「推定投影データｋ＋１」の生成処理を行なう。
【００６６】
一方、「ｋ」が予め設定されている逐次近似回数である場合（ステップＳ１０９肯定）、詳細画像再構成部２６ｄは、「画像ｋ」を詳細画像とし、表示画像生成部２６ｅは、詳細画像における関心領域外の各画素サイズが、関心領域内の分割元の画素サイズと同一となるように補間拡大、または無補間拡大することで表示画像を生成する（ステップＳ１１０）。
【００６７】
そののち、システム制御部２８は、表示画像生成部２６ｅが生成した表示画像を表示部２２にてモニタにて表示するように制御し（ステップＳ１１１）、処理を終了する。
【００６８】
上述してきたように、実施例１によれば、再構成条件取得部２６ｂは、位置決め画像再構成部２６ａがＭＬＥＭ法により再構成した位置決め画像から詳細画像を再構成するための再構成条件として、位置決め画像における関心領域の設定と、設定された関心領域の分割画素サイズとを操作者から入力部２１を介して取得する。そして、検出確率算出部２６ｃは、再構成条件取得部２６ｂが取得した再構成条件にて操作者が指定した分割画素サイズに基づいて、分割画素サイズにより関心領域が描出された詳細画像をＭＬＥＭ法により再構成するために用いられる検出確率を算出する。
【００６９】
そして、詳細画像再構成部２６ｄは、位置決め画像を初期画像とし、初期画像から詳細画像を検出確率算出部２６ｃによって算出された検出確率に基づいてＭＬＥＭ法により再構成する。表示画像生成部２６ｅは、詳細画像再構成部２６ｄが再構成した詳細画像における関心領域以外の領域の画素サイズが、分割画素サイズの分割元の画素サイズと同一とした画像を、表示部２２のモニタにて表示させるための表示画像として生成する。システム制御部２８は、表示画像生成部２６ｅが生成した表示画像をデータ記憶部２７から読み出して表示部２２にてモニタにて表示するように制御する。
【００７０】
したがって、実施例１によれば、分割画素サイズを考慮した検出確率を用いることで、関心領域が分割画素サイズにて細かく描出された詳細画像を再構成することができ、画像診断を行なう医師が着目する関心領域におけるＳＰＥＣＴ画像の空間分解能を向上させることが可能となる。また、関心領域に対してのみ逐次近似法を行なうことができるので、画像全体に対して逐次近似法を実行する場合と比較して、画像再構成に要するメモリ資源を削減し、画像再構成に要する処理時間を短縮することが可能となる。
【００７１】
また、実施例１によれば、関心領域外の画素に対しても、分割画素サイズに応じて拡大処理を行なった表示画像を生成表示することができ、医師による画像診断を円滑に実行させることが可能となる。
【実施例２】
【００７２】
実施例２では、推定投影データの関心領域における画素サイズも、分割画素サイズに応じて分割する場合について、図１０および図１１を用いて説明する。なお、図１０および図１１は、実施例２における詳細画像の再構成を説明する図である。
【００７３】
実施例２における画像処理部２６は、図２を用いて説明した実施例１における画像処理部２６と同様の構成からなるが、検出確率算出部２６ｃの処理が、実施例１とは異なる。以下、これを中心にして説明する。
【００７４】
実施例２における検出確率算出部２６ｃは、ＭＬＥＭ法の逐次近似過程にて再構成される推定投影データにおける関心領域の画素サイズも分割画素サイズと同一の値として指定されると、さらに、指定された値により推定投影データにて関心領域が占める範囲に基づいて、検出確率を算出する。
【００７５】
例えば、逐次近似過程の再構成画像の関心領域の分割画素サイズ（４分の１）と同様に、推定投影データの関心領域の画素サイズも４分の１として指定された場合、検出確率算出部２６ｃは、図１０の（Ａ）に示すように、再構成画像の分割画素を投影処理する際に、推定投影データにて関心領域が占める範囲（４分の１）に基づいて、検出確率を算出する。
【００７６】
これにより、詳細画像再構成部２６ｄは、図１０の（Ｂ）に示すように、ＭＬＥＭ法の逐次近似過程にて再構成される画像および推定投影データにおける関心領域の画素サイズをそれぞれ分割画素サイズとしたうえで、詳細画像を再構成する。
【００７７】
なお、推定投影データの関心領域における画素サイズは、分割画素サイズと同一である場合に限定されるものではなく、位置決め画像の画素サイズより細かく、かつ、分割画素サイズを下限値とした範囲にある指定値として指定される場合であってもよい。
【００７８】
例えば、４分の１が分割画素サイズであるならば、指定値は、３分の１や２分の１として指定される。指定値が２分の１として指定された場合、検出確率算出部２６ｃは、図１１に示すように、再構成画像の分割画素を投影処理する際に、推定投影データにて関心領域が占める範囲（２分の１）に基づいて、検出確率を算出する。
【００７９】
なお、実施例２におけるＳＰＥＣＴ装置の画像処理の流れは、図９を用いて説明した処理において、ステップＳ１０３における再構成条件にて、推定投影データの関心領域における分割画素サイズの指定がさらに含まれ、ステップＳ１０４における検出確率算出処理が指定値にさらに基づいて実行される以外は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】
上述してきたように、実施例２によれば、推定投影データの空間分解能も向上させて詳細画像を再構成することができ、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像（ＳＰＥＣＴ画像）の空間分解能をより向上させることが可能となる。
【００８１】
なお、上記した実施例１および２では、位置決め画像再構成部２６ａがＭＬＥＭ法により再構成した位置決め画像にて関心領域が設定され、詳細画像再構成部２６ｄが位置決め画像を初期画像として詳細画像を再構成する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、位置決め画像再構成部２６ａがＦＢＰ法により再構成した位置決め画像にて関心領域が設定され、位置決め画像再構成部２６ａが位置決め画像を再構成する際に用いた投影データから詳細画像再構成部２６ｄが詳細画像を再構成する場合であってもよい。かかる場合、詳細画像再構成部２６ｄは、投影データからＭＬＥＭ法により再構成した画像を初期画像とし、初期画像から検出確率算出部２６ｃが算出した検出確率を用いたＭＬＥＭ法により詳細画像を再構成する。
【００８２】
また、上記した実施例１および２では、ＭＬＥＭ法により詳細画像を再構成する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、サブセットを設定することで、ＯＳＥＭ法により詳細画像を再構成する場合であってもよい。
【００８３】
また、上記した実施例１および２では、画像処理部２６がＳＰＥＣＴ装置に組み込まれる場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理部２６と同等の機能を有する画像処理装置により、詳細画像を再構成する場合であってもよい。
【００８４】
また、上記した実施例１および２では、ＳＰＥＣＴ装置によって再構成されたＳＰＥＣＴ画像にて関心領域の空間分解能を向上させる場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＥＴ装置によって再構成されたＰＥＴ画像にて関心領域の空間分解能を向上させる場合であってもよい。
【００８５】
また、上記した実施例１および２において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明に係る核医学イメージング装置および画像処理装置は、核医学画像を用いて画像診断を行なう場合に有用であり、特に、画像診断を行なう医師が着目する関心領域における核医学画像の空間分解能を向上させることに適する。
【符号の説明】
【００８７】
１０  架台装置
１１  天板
１２  寝台
１３  寝台駆動部
１４  ガンマカメラ
１５  カメラ駆動部
２０  コンソール装置
２１  入力部
２２  表示部
２３  寝台制御部
２４  カメラ制御部
２５  データ収集部
２６  画像処理部
２６ａ  位置決め画像再構成部
２６ｂ  再構成条件取得部
２６ｃ  検出確率算出部
２６ｄ  詳細画像再構成部
２６ｅ  表示画像生成部
２７  データ記憶部
２８  システム制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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