(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ線検出部の出力に基づいて得られた被検体の複数方向に関する実測投影データから、逐次近似再構成法を用いて推定投影データを計算し、前記推定投影データを用いて再構成範囲に対応する再構成画像を発生する再構成処理部を具備する核医学画像処理装置において、
前記再構成処理部は、
実測投影データを用いて、前記再構成範囲に複数の部分範囲を設定する部分範囲設定部と、
前記実測投影データと所定回数の逐次近似再構成が実行された推定投影データとに基づいて、前記複数の部分範囲にそれぞれに対し、前記逐次近似再構成法の収束速度を調整するための複数の緩和係数を決定する緩和係数決定部と、
を有し、
前記緩和係数決定部は、前記複数の部分範囲にそれぞれ対応する複数の比較範囲を設定し、前記実測投影データと前記逐次近似再構成法の過程で再構成される再構成画像を投影した推定投影データとを、前記複数の比較範囲各々について比較することにより、前記複数の部分範囲にそれぞれ対応する前記複数の緩和係数を決定し、
前記再構成処理部は、前記複数の緩和係数を用いて前記複数の部分範囲を再構成することにより、前記再構成画像を発生すること、
を特徴とする核医学画像処理装置。
【請求項２】
前記逐次近似再構成法は、コリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法であることを特徴とする請求項１記載の核医学画像処理装置。
【請求項３】
前記緩和係数決定部は、前記実測投影データと前記推定投影データとの間の一致度が低いほど、前記収束速度が高くなるように前記複数の緩和係数を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の核医学画像処理装置。
【請求項４】
前記緩和係数決定部は、前記実測投影データと前記推定投影データとの間の一致度が高いほど、前記収束速度が小さくなるように前記複数の緩和係数を決定することを特徴とする請求項１又は２記載のうちいずれか一項記載の核医学画像処理装置。
【請求項５】
前記比較範囲各々は、前記複数の部分範囲のうちの対応する部分範囲と、当該対応する部分範囲に空間的に隣り合う部分範囲の一部とを含む、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の核医学画像処理装置。
【請求項６】
前記緩和係数決定部は、前記比較範囲各々について前記緩和係数を決定することで、前記部分範囲各々についての前記緩和係数を決定する請求項５記載の核医学画像処理装置。
【請求項７】
前記実測投影データは、前記被検体を搭載した寝台を当該被検体の体軸方向に沿って移動させながら取得された全身に亘る投影データであり、
前記部分範囲設定部は、前記再構成範囲に、前記被検体の複数の部位に対応する前記複数の部分範囲を設定し、
前記緩和係数決定部は、前記複数の部分範囲にそれぞれに対し、前記被検体の部位の構造に応じた前記緩和係数を決定する請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の核医学画像処理装置。
【請求項８】
ガンマ線検出部の出力に基づいて、被検体の複数方向に関する実測投影データを収集する投影データ収集部と、
逐次近似再構成法を用いて推定投影データを計算し、前記推定投影データを用いて再構成範囲に対応する再構成画像を発生する再構成処理部を具備する核医学診断装置において、
前記再構成処理部は、
実測投影データを用いて、前記再構成範囲に複数の部分範囲を設定する部分範囲設定部と、
前記実測投影データと所定回数の逐次近似再構成が実行された推定投影データとに基づいて、前記複数の部分範囲にそれぞれに対し、前記逐次近似再構成法の収束速度を調整するための複数の緩和係数を決定する緩和係数決定部と、
を有し、
前記緩和係数決定部は、前記複数の部分範囲にそれぞれ対応する複数の比較範囲を設定し、前記実測投影データと前記逐次近似再構成法の過程で再構成される再構成画像を投影した推定投影データとを、前記複数の比較範囲各々について比較することにより、前記複数の部分範囲にそれぞれ対応する前記複数の緩和係数を決定し、
前記再構成処理部は、前記複数の緩和係数を用いて前記複数の部分範囲を再構成することにより、前記再構成画像を発生すること、
を特徴とする核医学診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、逐次近似法を用いた再構成処理において部分的に収束速度を変える機能を有する核医学診断装置及び核医学画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学画像の再構成処理において、逐次近似再構成法が用いられる。逐次近似法は、繰り返し計算を行う事により、再構成画像の精度を上げる再構成方法である。しかしながら、逐次近似法では、繰り返し計算の回数が多い程、得られる再構成画像が真値に近づくわけではない。また、頭部のように、部分的に構造が大きく変わる部位では、繰り返し計算の回数が、再構成画像の精度に影響を与える。
【０００３】
また、例えば、ＳＰＥＣＴ装置に用いられる逐次再構成法として、コリメータによる位置分解能の低下の物理要因を補正する機能を有するＯＳ−ＥＭ（Ｏｒｄｅｒｅｄ  Ｓｕｂｓｅｔ  −  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）三次元再構成方法（以下、単に「コリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法」と称する。）がある。コリメータ開口補正（分解能補正と称する場合もある）は、コリメータの応答関数を想定して逐次近似の過程の中で、画像の復元を行っているが、コリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法は、再構成する対象の構造によって収束する度合いが変わる。例えば頭部ＳＰＥＣＴの場合、コリメータ開口補正で大脳部の分解能を上げようとすると頭頂部や視床部、小脳部により部分的に過補正になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今までの頭部ＳＰＥＣＴ再構成では、大脳部を中心に見ていて、小脳部特に頭頂部の画質はあまり重視されていなかった。これから脳機能診断が重視されていくなか、頭部ＳＰＥＣＴ再構成の画質の向上は必要であるが、脳全体の画質の向上についてはないがしろにしている部分もある。コリメータ開口補正で大脳部の分解能を上げていくが、頭頂部や視床部、小脳部により部分的に過補正にならない手段を検討する必要がある。
【０００６】
目的は、逐次近似法における繰り返し計算の回数が起因となる過補正を防ぐことのできる核医学診断装置及び核医学画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る核医学画像処理装置は、ガンマ線検出部の出力に基づいて得られた被検体の複数方向に関する実測投影データから、逐次近似再構成法を用いて推定投影データを計算し、前記推定投影データを用いて再構成範囲に対応する再構成画像を発生する再構成処理部を具備する核医学画像処理装置であって、前記再構成処理部は、実測投影データを用いて、前記再構成範囲に複数の部分範囲を設定する部分範囲設定部と、前記実測投影データと所定回数の逐次近似再構成が実行された推定投影データとに基づいて、前記複数の部分範囲にそれぞれに対し、前記逐次近似再構成法の収束速度を調整するための複数の緩和係数を決定する緩和係数決定部と、を有し、前記再構成処理部は、前記複数の緩和係数を用いて前記複数の部分範囲を再構成することにより、前記再構成画像を発生すること、を特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る核医学画像処理装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、再構成範囲に設定した複数の部分範囲を例示した図である。
【図３】図３は、投影データを用いて再構成範囲に設定される複数の部分範囲を例示した図である。
【図４】図４は、投影データを用いて再構成範囲に設定される複数の部分範囲を例示した図である。
【図５】図５は、図３の部分範囲５０Ａ２に対応する比較ブロック５０Ｂ２を例示した図である。
【図６】図６（ａ）は、推定投影データに設定された部分範囲５０Ａ３及び比較ブロック５０Ｂ３を、図６（ｂ）は、実測投影データに設定された部分範囲５０Ａ３及び比較ブロック５０Ｂ３を、それぞれ示した図である。
【図７】図７は、緩和係数決定部１８２において作成されるヒストグラム、及び相関係数の計算式を示した図である。
【図８】図８は、本実施形態に係るコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を用いた再構成処理を説明するためのフローチャートの一例である。
【図９】図９は、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いた全身データ撮影に対して、本実施形態に係る収束速度調整機能を用いた逐次再構成を用いた例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いた全身データ撮影に対して、本実施形態に係る収束速度調整機能を用いた逐次再構成を用いた例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る核医学画像処理装置、及び当該核医学画像処理装置を具備する核医学診断装置について説明する。
【００１０】
なお、以下においては、説明を具体的にするため、核医学診断装置をＳＰＥＣＴ装置とし、当該ＳＰＥＣＴ装置においてコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を実行する場合を例とする。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成を示した図である。本ＳＰＥＣＴ装置は、ＳＰＥＣＴスキャナと、当該ＳＰＥＣＴスキャナに接続された核医学画像処理装置６とを具備する。
【００１２】
ＳＰＥＣＴスキャナは、寝台装置２、架台３、データ収集部４と、スキャン制御部５と、寝台駆動装置７を有する。
【００１３】
寝台装置２の天板には被検体が載置される。寝台駆動装置７は、データ収集部４の制御に従って駆動される。寝台駆動装置７が駆動されることで、天板が移動される。例えば、天板は、寝台駆動装置７がデータ収集部４により制御され、昇降移動される。また、天板は、寝台駆動装置７がデータ収集部４により制御され、架台３の開口部の撮影領域に移動される。
【００１４】
架台３は、検出部保持機構８、回転駆動装置９及びガンマ線検出部１０を有する。
【００１５】
検出部保持機構８は、２つのガンマ線検出部１０（以下、単にガンマ線検出部１０と呼ぶ。）を、例えば図１に示すように互いに対峙するように、或いは直角を成すように配置して保持する。なお、図１に示した２つのガンマ線検出部１０を有するＳＰＥＣＴ装置（すなわち、Ｄｕａｌ  ＳＰＥＣＴ）はあくまでも一例に過ぎず、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、１つのガンマ線検出部１０を有するＳＰＥＣＴ装置（Ｓｉｎｇｌｅ  ＳＰＥＣＴ）、或いは複数個のガンマ線検出部１０を有するＳＰＥＣＴ装置であってもよい。
【００１６】
回転駆動装置９は、データ収集部４の制御に従って駆動される。回転駆動装置９が駆動されることで、検出部保持機構８が、天板に載置された被検体の体軸周りに回転される。これにより、ガンマ線検出部１０は被検体の周りを回転される。
【００１７】
ガンマ線検出部１０は、寝台装置２の天板に載置された被検体に対して薬品に含まれて投与されたテクチシウムなどのＲＩ（放射性同位元素）から放射されるガンマ線を検出する。ガンマ線検出部１０は、データ収集部４により撮像タイミングが制御される。ガンマ線検出部１０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。
【００１８】
シンチレータ型検出器の場合は、ガンマ線検出部１０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、シンチレータに対して縦横（Ｘ−Ｙ平面）を定義し、光電子増倍管からの全出力（縦横に積分した信号値）Ｚと光が検出された光電子倍増管の座標（Ｘｉ，Ｙｉ）とに基づいて、投影データの位置情報（Ｘ，Ｙ）を取得する。
【００１９】
データ収集部４は、核医学画像処理装置６により制御される。データ収集部４により、ガンマ線検出部１０、回転駆動装置９および寝台駆動装置７が制御され、被検体に対するスキャンが実行される。データ収集部４は、ガンマ線検出部１０の出力に基づいて、投影データを発生する。当該投影データは、例えば、リストモードで収集される。データ収集部４により収集されたリストモードのデータは、核医学画像処理装置６に対して出力される。リストモードには、ガンマ線の検出位置情報、強度情報、ガンマ線検出部１０と被検体との相対位置を示す情報（ガンマ線検出部１０の位置や角度など）、およびガンマ線の検出時刻情報等が含まれ、ガンマ線の入射イベントごとに収集される。なお、データ収集部４は、投影データをサイノグラムモードで収集してもよい。ガンマ線検出部１０の出力をリストモードで収集するか、またはサイノグラムモードで収集するかは、ユーザ指示に従って適宜設定される。なお、以下、データ収集部４により収集された投影データを、実測投影データとも呼ぶ。
【００２０】
核医学画像処理装置６は、送受信部１１、記憶部１２、入力部１３、条件設定部１４、システム制御部１５、前処理部１６、表示部１７、再構成処理部１８を有する。
【００２１】
送受信部１１は、核医学画像処理装置６とＳＰＥＣＴスキャナとの間の通信インターフェースとして機能する。送受信部１１は、ＳＰＥＣＴスキャナから出力されたリストモードのデータを取得する。
【００２２】
記憶部１２は、半導体記憶素子であるＦｌａｓｈ  ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などの半導体記憶装置、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等である。記憶部１２は、送受信部１１を解して核医学画像処理装置６に取り込まれた実測投影データを記憶する。
【００２３】
入力部１３は、核医学画像処理装置６に対してユーザが指示情報を入力するためのユーザインターフェースとして機能する。具体的に、指示情報は、撮影条件、前処理条件及び再構成条件が含まれる。撮影条件には、撮影方向及び回転角度などに関する情報等が含まれる。前処理条件には、前処理方法及びそのパラメータ等が含まれる。再構成条件には、再構成範囲、部分範囲、比較範囲、逐次近似回数、及びサブセット数等が含まれる。これらの条件は、ユーザにより個別に設定されてもよいし、核医学画像処理装置６により半自動的に設定されてもよい。例えば、再構成範囲がユーザにより設定されることで、自動的に部分範囲及び比較範囲が設定されてもよい。また、撮影情報に応じて、逐次近似回数及びサブセット数が自動的に設定されてもよい。ここでの撮影情報とは、例えば、撮影部位及び撮影方向に関する情報等である。部分範囲及び比較範囲の詳細説明は後述する。
【００２４】
条件設定部１４は、入力部１３を介してユーザにより入力された指示情報に基づいて、各種条件を設定する。各種条件には、前処理条件及び再構成条件が含まれる。また、条件設定部１４は、入力部１３を介したユーザ指示に従って、または、予め記憶部１２に記憶された条件に基づいて、コリメータ開口補正を適用する領域（以下、補正対象領域という）を設定する。補正対象領域は、再構成範囲全域であり、また、再構成範囲を、オーバーラップ領域を設定した複数の部分範囲で規定する。ただし、有効視野外は、コリメータ開口補正の演算から除外する。
【００２５】
システム制御部１５は、核医用画像処理装置の各部を統括して制御する。具体的には、例えば、システム制御部１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の高速演算装置、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の半導体メモリ等により構成される。ＲＡＭは、ＣＰＵまたはＧＰＵ等の高速演算装置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。ＲＯＭ等の記憶媒体は、核医用画像処理装置の起動プログラム、再構成処理プログラム、及び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。高速演算装置は、ＲＯＭ等の記憶媒体からＲＡＭにデータをロードすることにより、各種プログラムを実行する。
【００２６】
スキャン制御部５は、入力部１３を介してユーザにより入力されたスキャン計画の実行指示を受けて、スキャン計画に従ってＳＰＥＣＴスキャナを制御することにより、スキャンを実行する。実行結果として、被検体から放出されたガンマ線の投影データがＳＰＥＣＴスキャナからデータ収集部４を介して核医学画像処理装置６の記憶部１２に記憶される。
【００２７】
前処理部１６は、条件設定部１４により設定された前処理条件に基づいて、実測投影データに対して均一性補正、回転中心補正、前処理用のフィルタリング処理などの前処理を実行する。前処理後の実測投影データは、再構成処理部１８に出力される。なお、記憶部１２は、前処理後の実測投影データを記憶してもよい。
【００２８】
表示部１７は、システム制御部１５の制御に従って、被検体に関する再構成画像を表示する。また、表示部１７は、システム制御部１５の制御に従って、ユーザによる前処理条件及び再構成条件の入力を支援するための入力画面を表示する。例えば、表示部１７は、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る。
【００２９】
再構成処理部１８は、部分範囲設定部１８１と緩和係数決定部１８２とを含む。部分範囲設定部１８１は、入力部１３を介して入力された部分範囲情報に基づいて、再構成範囲に複数の部分範囲を設定する。緩和係数決定部１８２は、コリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法において用いる緩和係数を、部分範囲毎に決定する。ここで、緩和係数とは、逐次近似再構成法における計算の収束速度を、構造分布に応じて部分範囲毎に調整するための係数である。
【００３０】
また、再構成処理部１８は、各部分範囲について、決定された緩和係数、実測投影データ、推定投影データを用いてコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ再構成を実行し、再構成画像のデータを発生する。ここで、実測投影データは、実際に収集された投影データであり、推定投影データは、再構成画像を再度投影処理することで発生された投影データである。
【００３１】
なお、コリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法は、コリメータによる位置分解能の低下の物理要因を補正するものである。
【００３２】
（再構成画像の構造分布に基づく収束速度調整機能）
次に、本実施形態に係る核医学画像処理装置及びＳＰＥＣＴ装置が具備する再構成画像の構造分布に基づく収束速度調整機能について説明する。当該機能は、再構成範囲に複数の部分範囲（ブロック）を設定し、部分範囲毎に、再構成画像の構造分布に基づく緩和係数を設定し、当該緩和係数を用いたコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を実行し、部分範囲毎の収束速度を、各部分範囲内に存在する構造分布に基づいて調整するものである。
【００３３】
図２は、再構成範囲に設定した複数の部分範囲を例示した図である。図２（ａ）、（ｃ）において、データ５０は、再構成範囲に対応する三次元データを模式的に表したものである。
【００３４】
システム制御部１５は、所定のタイミングにおいて、投影画像ＰＩを表示部１７に表示する。部分範囲設定部１８１は、操作者が表示された投影画像ＰＩに対して入力した所望の複数の部分範囲に基づいて、再構成範囲（すなわち、各ビューに対応する実測投影データ、及び各ビューに対応する推定投影データ）に複数の部分範囲を設定する。なお、本実施形態においては、再構成画像がアキシャル断面画像である場合を想定している。従って、図２（ｂ）、（ｄ）では、再構成範囲において、体軸方向（Ｚ軸方向）をスライス方向として、投影画像ＰＩに対して５０Ａ１、５０Ａ２、５０Ａ３、５０Ａ４の４つの部分範囲が設定された場合を例示している。
【００３５】
なお、各部分範囲の大きさ、部分範囲の数については、特に限定は無い。例えば、図２（ｂ）、（ｄ）、或いは図３に示す様に、複数の部分範囲を同じ大きさで設定してもよい。また、図４に示す様に、複数の部分範囲を個別の大きさで重複させて設定してもよい。さらに、部分範囲の設定手法についても特に限定はなく、入力部１３を介したマニュアル操作であってもよいし、プリセットされた複数の設定パターンより、所望の設定パターンを選択するようにしてもよい。
【００３６】
緩和係数決定部１８２は、設定された部分範囲毎に、逐次近似再構成法における計算の収束速度を、構造分布に応じて調整するための緩和係数を決定する。具体的には、緩和係数決定部１８２は、比較ブロックを単位として、実測投影データと所定の初期条件に従うコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法より得られた推定投影データとの間で比較を行い、実測投影データと推定投影データが一致する度合いにより、各投影データ又は各サブセットについて、比較ブロック毎に緩和係数を決定する。
【００３７】
ここで、比較ブロックとは、実測投影データ及び推定投影データ上において各部分範囲に対応させて設定され、対応する部分範囲と、当該対応する部分範囲と空間的に隣り合う部分範囲の一部とを含む（空間的に隣り合う部分範囲の一部とオーバーラップする）領域である。図５に、図３の部分範囲５０Ａ２に対応する比較ブロック５０Ｂ２を例示した。比較ブロック５０Ｂ２は、破線の領域において、部分範囲５０Ａ１、Ａ３とオーバーラップすることになる。なお、このように各比較ブロックに部分範囲とオーバーラップする領域を含めるのは、本収束速度調整機能を用いたコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法において、再構成画像の空間的な繋がりを考慮したためである。
【００３８】
緩和係数決定部１８２による緩和係数の決定には、例えば、ヒストグラムマッチング法で計算した一致する度合いをパラメータの要素として利用することができる。すなわち、緩和係数決定部１８２は、対応する実測投影データを用いて、投影方向又はサブセット単位で、各比較ブロックについてＣＴ値のヒストグラムを作成する。緩和係数決定部１８２は、同様に、所定回数（ｎ回）の逐次再構成処理によって得られた推定投影データを用いて、投影方向又はサブセット単位で、各比較ブロックについてＣＴ値のヒストグラムを作成する。
【００３９】
図６（ａ）は、所定回数（ｎ回）の逐次再構成処理によって得られた推定投影データに設定された部分範囲５０Ａ３及び比較ブロック５０Ｂ３を示した図である。図６（ｂ）は、実測投影データに設定された部分範囲５０Ａ３及び比較ブロック５０Ｂ３を示した図である。緩和係数決定部１８２は、例えば、推定投影データに設定された比較ブロック５０Ｂ３内のデータを用いて図７上段左に示すヒストグラム“実測投影データ”を、実測投影データに設定された比較ブロック５０Ｂ３内のデータを用いて図７上段左に示すヒストグラム“推定投影データ”を、それぞれ作成する。
【００４０】
一般に、逐次再構成処理における収束とは、繰り返し処理に従って、図７上段右に示す様に実測投影データと推定投影データの差が小さくなり、実測投影データと推定投影データとが近くなることを意味する。これは、上記実測投影データを用いて得られたヒストグラムと推定投影データを用いて得られたヒストグラムとの相関係数が１．０に近づくことに対応する。
【００４１】
緩和係数決定部１８２は、比較ブロック毎の双方のヒストグラムから、図７に示した式に従って相関係数を計算し、各投影方向又は各サブセットについて、相関係数と緩和係数の対応表に従って比較ブロック毎（部分範囲毎）に緩和係数を決定する。具体的には、緩和係数決定部１８２は、相関係数が１．０に近づくほど（実測投影データと推定投影データの一致度が高いほど）緩和係数を小さくなるように決定し、相関係数が１．０より小さくなるほど（実測投影データと推定投影データの一致度が低いほど）緩和係数を大きくなるように決定する。これにより、部分的に収束速度が異なる場合であっても、逐次近似の影響を小さくすることができる。すなわち、ヒストグラムマッチング法でのマッチング度が高いほど、緩和係数を下げて収束速度を落とし、逐次近似再構成の影響を小さくすることができる。一方、ヒストグラムマッチング法でのマッチング度が低いほど、緩和係数を上げて収束速度を高く設定し、逐次近似再構成の影響を大きくすることができる。
【００４２】
なお、相関係数と緩和係数の対応表を用いる場合に拘泥されず、例えば、相関係数をパラメータとした所定の計算式により緩和係数を決定してもよい。また、ヒストグラムマッチング法の相関係数をそのまま使用するのではなく、３Ｄ−ＤＲＡＭＡ法と同様に、所定の補正係数を掛けて収束速度を調整するようにしてもよい。
【００４３】
再構成処理部１８は、決定された緩和係数を加味したコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ再構成処理を、部分範囲毎に実行する。緩和係数を加味したコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ再構成処理については、特に限定は無い。例えば、ＰＥＴの３Ｄ−ＤＲＡＭＡ法や緩和係数を用いている再構成法と同様に、逐次近似で直接更新するのではなく、前回値と緩和回数を加味した更新分の加算を行う手法等を採用することができる。
【００４４】
次に、本収束速度調整機能を用いたコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を用いた再構成処理のフローについて、図８を参照して説明する。
【００４５】
図８は、本実施形態に係るコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を用いた再構成処理を説明するためのフローチャートの一例である。記憶部１２には、前処理後の投影データが記憶されているものとする。
【００４６】
（ステップＳ１）処理条件の設定  
入力部１３を介したユーザ指示に従って、処理条件が設定される。処理条件には、再構成条件、有効視野に関する情報の取り込み等が含まれる。再構成条件には、逐次近似回数、サブセット数、部分範囲及び比較範囲等が含まれる。
【００４７】
（ステップＳ２）応答関数の計算  
再構成処理部１８は、ガンマ線検出部１０の検出面に取り付けられたコリメータ情報に基づいて、有効視野に応じた二次元の応答関数を計算する。
【００４８】
（ステップＳ３）部分範囲の設定  
部分範囲設定部１８１は、投影画像を用いて設定された複数の部分範囲に従って、実測投影データに対して複数の部分範囲を設定する。
【００４９】
（ステップＳ４）初期画像の設定  
再構成処理部１８は、初期画像を設定する。初期画像は、初期値としての再構成画像であり、例えば一様な画素値を有する画像である。しかしながら、初期画像が、撮影情報に応じて自動的に設定されてもよい。例えば、撮影部位が脳の場合、再構成処理部１８は、脳に応じた初期画像を設定する。
【００５０】
（ステップＳ５）推定投影データの発生
再構成処理部１８は、初期画像を用いて所定回数（ｎ回）の逐次再構成処理を実行し、推定投影データをサブセット単位で発生する。なお、以降のステップＳ５乃至Ｓ９の繰り返し処理は、サブセット単位で実行される。
【００５１】
（ステップＳ６）実測投影データと推定投影データとの比較
緩和係数設定部１８１は、上述した手法により、投影方向又はサブセット単位で、各比較ブロックについて実測投影データからのヒストグラム及び推定投影データからのヒストグラムを作成し、推定投影データと実測投影データとの比較、すなわち相関係数を計算する。
【００５２】
（ステップＳ７）緩和係数の発生
緩和係数設定部１８１は、上述した手法により、各投影方向又は各サブセットについて、相関係数と緩和係数の対応表に従って比較ブロック毎（部分範囲毎）に緩和係数を決定する。
【００５３】
（ステップＳ８）逆投影
再構成処理部１８は、得られた緩和係数と推定投影データとを用いて逆投影を実行し、初期画像の修正（再構成画像の更新）を実行する。
【００５４】
（ステップＳ９）
再構成処理部１８は、各サブセットにつき、ステップＳ１において設定した繰り返し回数（逐次近似回数）に到達するまで、ステップＳ５乃至Ｓ８の処理を繰り返す。
【００５５】
（ステップＳ１０）再構成画像の生成・表示  
再構成処理部１８は、所定回数まで実行された逐次近似再構成によって得られたサブセット数の再構成画像を用いて、最終画像としての再構成画像を生成する。生成された再構成画像は、表示部１７に表示される。
【００５６】
（変形例）
本収束速度調整機能を用いた逐次再構成は、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いて全身の核医学画像を収集する場合にも適用することができる。
【００５７】
例えば、図９に示す様に、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いたヘリカルスキャンによって全身収集を行う場合には、収集された全身データ（全範囲のデータ）に対して複数の部分範囲及び比較ブロックを設定し、同様の演算を実行すればよい。
【００５８】
また、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いて、ヘリカルスキャンでない手法（例えば、速度可変型の寝台を連続移動させて全身を取得するスキャン、ステップアンドシュート方式による全身スキャン等）の場合には、寝台の天板を所定量だけ移動させる毎に、当該所定量に応じて設定された比較ブロックについて、同様の演算により、緩和係数を決定することができる。なお、図１０において、ドット領域で示したオーバーラップ領域を含む各比較ブロック「１、２、・・・」について、緩和係数を計算する場合を例示した。なお、ＰＥＴ装置の場合には、本実施形態に係る収束速度調整機能は、コリメータ開口補正ではなく、緩和係数を使用したＰＥＴ再構成そのもので使用する。
【００５９】
さらに、二次元ＰＥＴ装置（複数の検出素子のリングが体軸方向に沿ってセプターを介して併設されたＰＥＴ装置）によって広範囲の核医学画像を収集する場合においても、収集された全身データ（全範囲のデータ）に対して複数の部分範囲及び比較ブロックを設定し、同様の演算を実行することができる。特に、三次元収集データにおいては、イベント発生位置に近い方が、カウントが多い。従って、緩和係数の決定において、オーバーラップする領域をＳＰＥＣＴ装置より広い比較ブロックを設定する、或いは、一つの比較ブロックでなく複数の比較ブロックを用いることにより、好適な緩和係数を決定することができる。
【００６０】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を実現することができる。すなわち、本収束速度調整機能を用いたコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法によれば、再構成範囲に複数の部分範囲を設定し、部分範囲毎に、再構成画像の構造分布に基づく緩和係数を設定し、当該緩和係数を用いたコリメータ開口補正ＯＳ−ＥＭ法を実行し、部分範囲毎の収束速度を、各部分範囲内に存在する構造分布に基づいて調整する。これにより、緩和係数が小さく設定された範囲については、収束速度が抑制され、リミットサイクル（解が振動し、収束しない現象）による振動の影響を小さくすることができる。従って、例えば、大脳部の様に構造が複雑な場合は、実測投影データと推定投影データの差があるので、緩和係数は大きく設定されて逐次近似が進む一方、頭頂部などの実測投影データと推定投影データの差が小さくなって再構成像の精度が得られている場合には、緩和係数は小さく設定され、逐次近似による画像の更新を抑えることができ、脳全体で安定したＳＰＥＣＴ画像を提供することができる。その結果、再構成処理の対象の構造の複雑さが局所的に異なる場合においても、過補正になる様な計算を制御でき、画像全体の画質が高い再構成画像を得られ、ユーザによる診断精度を向上させることができる。
【００６１】
さらに、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いたヘリカルスキャンによって全身収集を行う場合には、収集された全身データに対して複数の部分範囲及び比較ブロックを設定し、同様の演算を実行する。また、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いて、ステップアンドシュート方式等のヘリカルスキャンでない手法によって全身収集を行う場合には、寝台の天板を所定量だけ移動させる毎に、当該所定量に応じて設定された比較ブロックについて、同様の演算により、緩和係数を決定することができる。すなわち、ＳＰＥＣＴ装置或いはＰＥＴ装置を用いた全身スキャンの場合でも、被検体の部分的な構造の違いに応じて適切な緩和係数を計算することができ、部分範囲毎に画質調整を行うことができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００６３】
例えば、本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…ＳＰＥＣＴ装置、２…寝台装置、３…架台、４…データ収集部、５…スキャン制御部、６…核医学画像処理装置、７…寝台駆動装置載置、８…検出部保持機構、９…回転駆動装置、１０…ガンマ線検出部、１１…送受信部、１２…記憶部、１３…入力部、１４…条件設定部、１５…システム制御部、１６…前処理部、１７…表示部、１８…再構成処理部、１８１…部分範囲設定部、１８２…緩和係数決定部
【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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