(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ検出器及び該ガンマ検出器に配置されるコリメータを有するガンマカメラ、該ガンマカメラに固定され、光検出器を有する光学カメラ、前記ガンマカメラに固定されるレーザー装置と、を有する撮像装置と、
前記ガンマカメラにおける前記ガンマ線検出器からの信号に基づきガンマ画像データを取得するガンマ画像データ取得部、前記光学カメラにおける前記光検出器からの信号に基づき光学画像データを取得する光学画像データ取得部、前記光学画像データ取得部が取得した前記光学画像データから前記レーザー装置が照射した光の照射位置を求め、前記光の照射位置から前記ガンマカメラまでの高さを推定するカメラ高さ推定部、前記高さと前記ガンマ画像データに基づいて射影変換を行い射影変換後ガンマ画像データを作成する射影変換部、前記光学画像データと前記射影変換ガンマ画像データを合成して合成画像データを作成する合成画像データ作成部、を有する処理装置と、
前記処理装置における前記合成画像データ作成部が作成した前記合成画像データを表示する表示装置と、を有する撮像システム。
【請求項２】
前記光学画像データ取得部が取得した光学画像データに対して歪み補正を行い歪み補正後光学画像データを作成する歪み補正部を有し、
前記合成画像データ作成部は、前記歪み補正後光学画像データと前記射影変換ガンマ画像データを合成して画像合成データを作成することを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項３】
前記光学画像データ取得部が取得した光学画像データに対して歪み補正を行い歪み補正後光学画像データを作成する歪み補正部、前記歪み補正後光学画像データから前記レーザー装置が照射する光の照射位置を求め、当該光の照射位置から前記高さを推定するカメラ高さ推定部、を有し、
前記射影変換部は、前記ガンマ画像データと前記カメラ高さ推定部が推定する前記高さに基づいて射影変換を行い射影変換後ガンマ画像データを作成し、前記合成画像データ作成部は、前記歪み補正後光学画像データと前記射影変換ガンマ画像データを合成して画像合成データを作成することを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項４】
前記射影変換部の変換処理に用いられるパラメータデータを予め記録してなるキャリブレーション部を有することを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システム及びそれに用いられる撮像装置に関し、特に、ＲＩ（ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）法を用いたセンチネルリンパ節検出に好適に用いることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの原発巣からのリンパ流を最初に受けるリンパ節を検出して、その生検を行うことでがん転移の有無を調べる方法が関心を集めている。そのようなリンパ節はセンチネルリンパ節（以下「ＳＮという」と呼ばれ、その検出の方法のひとつに放射性同位体（ＲＩ）でラベルした各種トレーサーを事前にがん原発巣に注入し、そこから流れ出てリンパ節に滞留したＲＩの分布をガンマカメラで画像化する方法がある。この方法としては、例えば下記非特許文献１に記載がある。
【０００３】
【非特許文献１】Ｈｉｄｅｋｉ  Ｈａｙａｓｈｉら、“Ｓｅｎｔｉｎｅｌ  Ｌｙｍｐｈ  Ｎｏｄｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｇａｓｔｒｉｃ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｄｕａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｗｉｔｈ  Ｄｙｅ−  ａｎｄ  Ｇａｍｍａ  Ｐｒｏｂｅ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  ｏｆ  Ｓｕｒｇｅｏｎｓ、Ｖｏｌ．１９６、Ｎｏ．６、ｐｐ．６８−７４、  Ｊａｎｕａｒｙ  ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ガンマカメラによる検出のみでは、ガンマカメラで取得されたＲＩ分布と実際に肉眼で見える観測対象部位との位置関係が把握しにくく、ＳＮの候補と考えられるＲＩ高濃度部位を検出したとしても、観測対象部位のどの位置にあるのかが正確に特定できず、効率的な治療を行う上において課題が残ってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、より正確にＳＮ検出が可能な撮像システム及びそれに用いられる撮像装置を提供することを目的とする。更には、これを広く適用し薬剤等の臓器集積性などを正確に検出可能な撮像システム及び撮像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】
【０００６】
上記目的について本発明者らが鋭意検討を行った結果、ＲＩ法による手術（例えば胃癌切除手術）において、ガンマカメラ画像と光学カメラ画像を重ね合わせることで容易にＳＮを検出することができる撮像システムを開発した。なおこのシステムでは、光学カメラにおけるゆがみ補正、レーザー光の投影位置に基づく光学カメラと撮影対象物との距離の推定、およびガンマカメラ画像を光学カメラ画像へ重ね合わせるための射影変換に関する技術を用いている。
【０００７】
即ち、本発明に係る撮像システムは、ガンマ検出器及び該ガンマ検出器に配置されるコリメータを有するガンマカメラ、このガンマカメラに固定され、光検出器を有する光学カメラ、ガンマカメラに固定されるレーザー装置と、を有する撮像装置と、ガンマカメラにおけるガンマ線検出器からの信号に基づきガンマ画像データを取得するガンマ画像データ取得部、光学カメラにおける光検出器からの信号に基づき光学画像データを取得する光学画像データ取得部、ガンマ画像データに基づいて射影変換を行い射影変換後ガンマ画像データを作成する射影変換部、光学画像データと射影変換ガンマ画像データを合成して合成画像データを作成する合成画像データ作成部、を有する処理装置と、処理装置における前記合成画像データ作成部が作成した前記合成画像データを表示する表示装置と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る撮像システムは、光学画像データ取得部が取得した光学画像データに対して歪み補正を行い歪み補正後光学画像データを作成する歪み補正部を有し、合成画像データ作成部は、歪み補正後光学画像データと射影変換ガンマ画像データを合成して画像合成データを作成することも望ましい。
【０００９】
また、本発明に係る撮像システムは、光学画像データからレーザー装置が照射する光の照射位置を求め、光の照射位置からガンマカメラまでの高さ（以下単に「高さ」という。）を推定するカメラ高さ推定部、を有し、射影変換部は、ガンマ画像データとカメラ高さ推定部が推定する高さに基づいて射影変換を行い射影変換後ガンマ画像データを作成することも望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る撮像システムは、光学画像データ取得部が取得した光学画像データに対して歪み補正を行い歪み補正後光学画像データを作成する歪み補正部、歪み補正後光学画像データからレーザー装置が照射する光の照射位置を求め、光の照射位置から高さを推定するカメラ高さ推定部、を有し、射影変換部は、ガンマ画像データとカメラ高さ推定部が推定する高さに基づいて射影変換を行い射影変換後ガンマ画像データを作成し、合成画像データ作成部は、歪み補正後光学画像データと射影変換ガンマ画像データを合成して画像合成データを作成することも望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明は、上記課題を解決し、より正確にＳＮ検出が可能な撮像装置を提供することができる。更には、これを広く適用し薬剤等の臓器集積性などを正確に検出可能な撮像システム及び撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。ただし、本発明は異なる多くの実施の形態が可能であり、以下に示す実施形態、実施例に限定されるわけではない。特に以下の実施形態では、非常に好適であるＳＮ検出の実施形態を説明しているが、ＲＩ分布により正確にＳＮを検出する実施態様以外にも、例えば薬剤の臓器集積性等を調べることへの応用も考えられる。
【００１３】
まず図１は、本実施形態に係る撮像システムの概要を示す図である。本実施形態に係る撮像システムは、ガンマカメラ１と、このガンマカメラ１に設置される光学カメラ２と、ガンマカメラ１に設置されるレーザー装置３と、ガンマカメラ１及び光学カメラ２にそれぞれ接続され、上記カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置４、この画像処理装置４が処理した画像を表示するための表示装置５と、を有して構成されている。そして本撮像システムは、例えば手術時において、ガンマカメラ１及び光学カメラ２（ガンマカメラ１及び光学カメラ２を含めたカメラ部分を本明細書では「撮像装置」とも表現する。）をＳＮが存在すると思われる術部近傍を近づけて撮影し、ガンマ線を検出して画像データを得るとともにこの画像データを画像処理装置４による処理、表示装置５による表示を経て、ＳＮ検出を可能とする。本撮像システムを使用する者は、手術等に先立ち、注射などでＲＩでラベルした各種トレーサーを撮影対象者の患部近傍に注入しておき、手術においてリンパ節切片を切り取り、このリンパ節に癌細胞が含まれているか否かを確認する（病理検査）ことで効率的な手術を行うことができる。
【００１４】
一方図２は、本実施形態にかかる撮像装置の模式断面図である。本撮像装置はガンマカメラ１と、光学カメラ２と、レーザー装置３とを有して構成されている。ガンマカメラ１はガンマ線を検出するための装置であって、半導体ガンマ検出器１０１と、この半導体ガンマ検出器１０１に接して配置され、平行成分のガンマ線を半導体ガンマ検出器１０１に入射させるためのコリメータ１０２と、半導体ガンマ検出器１０１に接続され、この半導体ガンマ検出器１０１が検出した信号を増幅するための増幅回路１０３と、をガンマカメラ用ハウジング１０４内に有して構成されている。
【００１５】
手術を行う者は、術部近傍にこのガンマカメラ１を近づけて配置することで、ガンマ線を検出し、ＲＩ分布の二次元画像を得ることができる。具体的に説明すると、本ガンマカメラでは、ガンマ線が半導体ガンマ検出器１０１に入る前にコリメータ１０２を通過するような構成としているため、平行成分以外のガンマ線を遮蔽することができ、ガンマ線を多く放出するＳＮの二次元的な位置の把握を正確に行うことができる。なおガンマカメラ１は、使用時において、術部近傍に対してできる限り平行に配置させることが望ましい。
【００１６】
一方、光学カメラ２は、ガンマカメラ１に設置されるものであって、ガンマカメラ１だけでは得ることのできない術部近傍の画像データを得るために用いられる。光学カメラ２は、撮像素子であるＣＣＤセンサ２０１と、ＣＣＤセンサ２０１の前面に配置されるレンズ２０２と、を有して構成されており、術部近傍に対する肉眼による観察に近い画像データを得ることができる。詳細については後述するが、本撮像システムでは画像処理装置４によってガンマカメラ１と光学カメラ２により取得した夫々の画像データを重ね合わせる処理を行うため、二つのカメラの位置関係は少なくとも手術時において固定されていることが極めて望ましい。なおここでレンズ２０２は、術部近傍の画像をより広視野にするために広角レンズであることが望ましい。
【００１７】
ところでガンマカメラ１は、上述の構成により術部近傍から平行な光を取り込むことはできるが、術部近傍との距離に関するデータまでは得ることができない。そこで、本撮像装置のガンマカメラ１には更に、レーザー装置３が設置されており、ガンマカメラ１だけでは得ることができない術部近傍とガンマカメラ１との距離を得ることが可能となる。具体的な原理は画像処理装置４の説明において後述するが、レーザー装置３は手術部近傍にレーザー光を照射し、レーザー光が投影された位置（以下「レーザースポット」という。）を明確に示すことができる。そして光学カメラ２を用いてこのレーザースポットの位置を特定することでガンマカメラ１と術部近傍との距離とを求めることができる。なおこの点についても詳細は後述するが、レーザー装置３の位置とガンマカメラ１との位置関係は少なくとも手術時において固定されていることが極めて望ましい。
【００１８】
画像処理装置４は、ガンマカメラ１及び光学カメラ２に接続され、各カメラが取得した信号を画像データとして取り込み、これらに対し必要な処理を行う装置である。図３に本画像処理装置４のブロック図を示す。
【００１９】
本画像処理装置４は、ガンマ画像データ取得部４０１、キャリブレーション部４０２、光学画像データ取得部４０３、歪み補正部４０４、高さ推定部４０５、射影変換部４０６、合成画像データ作成部４０７、を少なくとも有して構成されており、このような構成を採用することで、ガンマカメラを用いて取得したＲＩ分布と、実際に肉眼で見える述部近傍との位置関係を正確に特定することが可能となる。なお各構成要件の詳細について以下説明する。なお、本画像処理装置４は、限定されるわけではないが、いわゆるパーソナルコンピュータを用いて実現することができる。より具体的には、パーソナルコンピュータにおけるハードディスクやメモリなどの記録媒体にプログラムやデータを記録しておき、これらを実行したり読み込んだりすることによって実現できる。
【００２０】
ガンマ画像データ取得部４０１は、ガンマカメラ１に接続され、ガンマカメラ１における半導体ガンマ検出器１０１により検出するガンマ線の個数に対応して生じる信号を、二次元のガンマ画像データとして記録する部である。なおガンマ画像データは、位置座標（ｘ、ｙ）とこの位置座標に対応するカウントデータとの組からなるデータ（以下「ガンマ画素データ」ともいう。）を複数（画像を構成する画素分）有して構成されるものである。
【００２１】
光学画像データ取得部４０３は、ガンマカメラ画像データ取得部４０１と機能においてほぼ同様であり、光学カメラ２に接続され、光学カメラ２におけるＣＣＤセンサ２０１により検出する信号を、二次元の光学画像データとして記録する。なお光学画像データは、位置座標（ｘ、ｙ）とこの位置座標に対応する輝度データとの組からなるデータ（以下「光学画素データ」ともいう。）を複数（画像を構成する画素分）有して構成されている。
【００２２】
キャリブレーション部４０２は、本画像処理装置４による各種データの処理に先立ち、装置における設定処理を行う部である。具体的には、レーザー装置３から照射されるレーザー光のレーザースポットと、ガンマカメラと撮像対象（例えば術部近傍）との距離（高さ）の関係データを記録する部位である。また、キャリブレーション部４０２は、ガンマ画像データを光学画像データと合成するために回転移動及び平行移動を行うが、この回転移動及び平行移動に対応したパラメータも予め記録する。これら詳細についてはカメラ高さ推定部４０５、射影変換部４０６において各々詳述する。
【００２３】
なお上記の距離の関係データ、パラメータについては、ガンマカメラ１、光学カメラ２、レーザー装置３が常時固定された関係を有している場合は製造時において一度作成するのみでよく、これらカメラ等が適宜位置調整可能であれば測定において常時作成するようにすることができる。但し、本撮像装置の操作を行う者の負担を考えると、前者の場合が極めて望ましい。
【００２４】
歪み補正部４０４は、光学画像データ取得部４０３が取得した光学画像データに包含される歪み補正を行う部である（歪み補正が行われた光学画像データを「歪み補正後光学画像データ」という。）。この補正は、レーザー光を用いたカメラ−物体間の距離推定や、ガンマカメラ画像との画像合成を精度良く行うために行うことが極めて望ましいものである。歪みの要因としては、様々なものが挙げられるが、大きな歪みの一例として、広角レンズによる強い樽型歪みがある。なお広角であることは必須構成要件ではないが、ＣＣＤセンサ２０１と測定対象部位との間に配置され、より広い面積を画像データとして取得すべく設けることが極めて望ましいものである（広角レンズの視野角としては概ね１４０度程度あることが望ましい）。また、ここで扱う樽型歪みは、カメラによって定まるものであるため、事前（例えば製造時）にその特性を調べ、補正に必要なパラメータを求めてコンピュータの記録媒体に記録しておくことにより実現が可能であり、望ましい態様である。また、本歪み補正部４０４の具体的な処理については、歪み補正を行うことができる限りにおいて特段の限定は無く、公知の方法、例えば、羽石ら、“Ａ  ｎｅｗ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ  ｉｍａｇｅｓ”、ＩＥＥＥ、Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．１３、ｐｐ５４８−５５５、１９９５年に記載の方法を好適に用いることができる。
【００２５】
射影変換部４０６は、カメラ高さ推定部４０５が推定した高さデータと、ガンマ画像データ取得部が取得したガンマ画像データに基づき、ガンマ画像データを射影変換する部である（射影変換された後のガンマ画像データを「射影変換後ガンマ画像データ」という。）。ガンマカメラから取得するガンマ画像データ自体は上述のとおり術部近傍を正面から見た二次元の画像データであり、光学画像データは術部近傍を斜めから見た画像データである。したがって、このまま光学画像データ（歪み補正が行われた場合も含む。）と組み合わせたのでは光学画像データの座標とガンマ画像データの座標とが整合せず、後述の合成画像データ作成部４０７により合成画像データを表示装置５に表示させたとしても正確にＲＩの位置を把握することができない。従って、本射影変換部４０６を用いて射影変換を行い、光学画像データとの座標をあわせておく必要がある。即ち、射影変換後ガンマ画像データは、後述する合成画像データ作成部４０７により、歪み補正後光学画像データと合成され、本撮像システムの効果達成に寄与する上で必須の構成である。
【００２６】
射影変換部４０６における変換処理の具体的な処理については、様々な態様が考えられ、限定されるわけではないが下記による処理が有用である。図４を用いて具体的に説明する。
【００２７】
本図は、本実施形態に係るガンマカメラを基準とした座標系（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有し、ＸＹ平面がガンマカメラにおけるガンマ検出器表面に一致する。）、光学カメラを基準とした座標系（互いに直行するＵ軸，Ｖ軸，Ｗ軸を有し、ＵＶ平面が光学カメラにおけるＣＣＤセンサ表面と一致する。）、及び、被写体（術部近傍）の近似平面を示す模式図である。なお本図では、ある物体がこれらの座標系に存在した場合、ガンマカメラを基準とした座標系における当該物体の座標（以下「ガンマ物体座標」という。）では（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ｔとなり、光学カメラを基準とした座標系における当該物体の座標（以下「光学物体座標」という。）では（Ｕ，Ｖ，Ｗ）ｔとなる。なおここで、上記の物体がガンマ検出器表面（ＸＹ平面）に投影された場合、ガンマカメラはコリメータを有しており、また手術時において被写体に平行となるようガンマカメラを配置するため、ＸＹ平面と被写体の近似平面は平行となり、この座標（以下「ガンマ画像座標」という。）は（ｘ，ｙ）となる。一方、上記の物体がレンズを介して光学カメラのＣＣＤセンサ表面（ＵＶ平面）に投影された場合、この座標（以下「光学画像座標」という。）は（ｕ，ｖ）となる。またこの場合において、レンズの光軸とＷ軸は一致しているものとする。
【００２８】
一方、光学物体座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）から光学画像座標（ｕ，ｖ）への対応付けは、三角形の相似関係に注目して以下の式で与えられることが分かる（このような変換を「透視変換」とよぶ。）。なお本実施形態の光学カメラではＣＣＤセンサの前面にレンズが配置されており、ｆはレンズの中心と原点との距離とする。
【化１】
0004449081.tif 000002
【化２】
0004449081.tif 000003
【００２９】
なお、この変換には光学カメラを基準とした座標系における物体座標Ｗを含んだ割り算が含まれており、光学カメラ座標は物体座標に対して線形な関係ではない。このままでも光学座標系の座標の対応関係を表しているが、座標間での原点の移動や軸の回転などを許して扱うことがより実用的であり、ここでは同次座標表現を用いる。例えば光学カメラを基準とした座標系における物体座標の一点（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対する同次座標は（ｋＵ，ｋＶ，ｋＷ，ｋ）で定義される（ｋは０ではない任意の定数である。）。同次座標から光学物体座標に戻すには、単に４番目の座標値ｋで、初めの３つの座標値（ｋＵ，ｋＶ，ｋＷ）を割ればよい。
【００３０】
上記定義を用い、物体の同次座標を（Ｕ，Ｖ，Ｗ，１）とし、これをＵＶ平面上の点（ｋｕ，ｋｖ，ｋｗ，ｋ）に変換することを考慮すると、この変換は以下のように表すことができる。
【化３】
0004449081.tif 000004
【００３１】
一方、ガンマカメラを基準とした座標系と光学カメラを基準とした座標系とは回転移動と平行移動とにより関係付けられると考えられ、これらについて同次座標を用いて表現すると、以下の式で与えられる。なおここで、Ｔｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）は回転移動および平行移動の特定により定まるパラメータである。
【化４】
0004449081.tif 000005
【００３２】
そして上記式（３）の変換と、上記式（４）の変換とを組み合わせることで以下の式を求めることができる。
【化５】
0004449081.tif 000006
【００３３】
なお、上記式の計算の結果、更に以下の式に変形できる。なおここでＣｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）は、パラメータｆ及びパラメータＴｉｊに基づいて定められるものである。なお、上記式においてｋｗ＝０となるため第３行は省略してある。また、Ｚは既知であることを明確にするためＺ＝Ｚｃと表現する。
【化６】
0004449081.tif 000007
【００３４】
ここで、上記Ｃｉｊは、キャリブレーション部４０２により定めることができるパラメータであり、Ｚｃは上述のカメラ高さ推定部４０５により定めることができる。以上により、Ｘ、Ｙ、Ｚｃを求めることができれば、ｕ、ｖを求めることができるようになる。
【００３５】
ここで上記パラメータのキャリブレーションについて説明する。
【００３６】
まず上記式（６）を変形すると、以下の関係式を導き出せる。
【化７】
0004449081.tif 000008
【００３７】
この結果、上記各パラメータは、既知の物体に対し、適当な６個以上の基準点を定め、最小二乗法等を用い、計算処理を行うことで求めることができる。例えば、ｎ個の基準点について、ガンマ物体座標及び光学画像座標をそれぞれ（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ），Ｚ（ｉ））ｉ＝１，２，…，ｎ、（ｕ（ｉ），ｖ（ｉ））ｉ＝１，…，ｎ、と得られたとすると、下記にて表現される連立方程式を解くことによりパラメータを求めることができる。なおここにおいて各係数のスケールには任意性があるため、例としてＣ３４＝１として計算している。
【化８】
0004449081.tif 000009
【００３８】
以上により、キャリブレーション及び射影変換を行うことで、後述の合成画像データ作成部４０７による合成が可能となる。
【００３９】
カメラ高さ推定部４０５は、ガンマカメラ１と測定対象との距離（以下「高さ」という。）を推定するための部であって、この高さは上述した射影変換部４０６による射影変換において用いられる重要なパラメータである。細かく説明すると、ＲＩを用いてＳＮを検出しようとする場合、ガンマカメラと被写体との距離は、撮影環境、ＲＩ分布の強度などによって適宜変える必要がある。一方、ガンマカメラ画像と光学カメラ画像との画面合成を考えた場合、ガンマカメラが撮影距離に因らず被写体のＲＩ分布を等倍で撮影できるのに対し、光学カメラ画像は撮影距離に応じて倍率が変わる。したがって、想定される範囲の任意距離での撮影画像を正しく合成するためには、撮影距離を何らかの方法で取得し、その値に基づいた画像変換を行うことが極めて望ましい。以下、本カメラ高さ推定部４０５の処理について図５を用いて具体的に説明する。
【００４０】
本図は、図４とほぼ同様であり、本実施形態に係るガンマカメラを基準とした座標系、光学カメラを基準とした座標系、及び、被写体（基準面）の近似平面を示す模式図である。
【００４１】
高さ推定の方法としては様々な方法が採用できるが、一般的には、レーザー光を適当な角度で被写体の近似平面に照射してその光学カメラ画像上のレーザースポットを検出し、あらかじめキャリブレーションによりこのレーザースポットと高さとの関係を記録しておき、実際の測定においてレーザースポットを求め、上記の関係を参照することで推定することができる。
【００４２】
レーザースポットと高さとの関係については、様々な方法を採用することができ、レーザースポットと高さとの関係を複数有して構成されるデータテーブルを用いる方法や、高さをレーザースポットの関数として捉え、計算処理を行うことで求める方法等が挙げられ、高さをレーザースポットの関数として捉える方法は、データテーブルにおいて準備されていない像点位置を観測した場合であっても容易に正確な高さを推定できることができる点においてより有用である。したがって以下、当該方法の処理について説明する。
【００４３】
まず、レーザー装置３から発せられるレーザー光の軌跡は、ガンマカメラを基準とした座標系で表すと下記式で表現される。ここで（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）はレーザー光が通過する点であり、（ａｘ，ａｙ，ａｚ）は光線の方向を表す定数である。
【化９】
0004449081.tif 000010
【００４４】
そして上記式より、Ｘ及びＹをそれぞれＺを用いて表すと以下の式となる。
【化１０】
0004449081.tif 000011
【００４５】
なお、上記式（１０）をより簡単な表記にすると以下の式にできる。
【化１１】
0004449081.tif 000012
【００４６】
そしてこの結果を、上述の射影変換部４０６にて説明した式（５）に代入すると、以下となる。
【化１２】
0004449081.tif 000013
【００４７】
更に、この式をＺについて解き、整理すると以下となる。なお、定数部分はＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、などで置き換えることにより、簡略化することができる。
【化１３】
0004449081.tif 000014
【００４８】
そして上記式によると、ｕとＺとの対応関係を求めることができるようになる。なお、ｖとＺとの関係も上記と同様に得ることができる。以上、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を求めておくことで、ｕの値、若しくはｖの値を入力すればＺを推定することができるようになる。
【００４９】
ところで、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、測定に先立つキャリブレーションにより定めることができる。具体的には、あらかじめＺを制御できる装置を用いて種々のＺについて画像を撮影し、それぞれ像点のｕ座標を求め、（ｕ，Ｚ）のセットを複数用意し、このセットについて計算し求めておくことができる。より具体的な方法について以下示す。
【００５０】
まず、上記式（１３）を更に下記式に表す。
【化１４】
0004449081.tif 000015
【００５１】
そしてこれに対しＤ４＝１とすると下記式（１５）となり、（ｕ，Ｚ）のセットを（ｕ（ｋ），Ｚ（ｋ）），ｋ＝１、…Ｋとすると、以下の式（１６）で表すことができる。
【化１５】
0004449081.tif 000016
【化１６】
0004449081.tif 000017
【００５２】
そして上記式（１６）からパラメータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を定めることができる。
【００５３】
合成画像データ作成部４０７は、上記により得た射影変換後ガンマ画像データと、歪み補正後光学画像データとを合成し、一つの画像データ（以下「合成画像データ」という。）を作成する部である。合成の方法は種々の方法が得られ、以下に限定されるわけでないことは当然であるが、例えば、歪み補正後光学画像データをＲ、Ｇ、Ｂの３色の輝度データで表現した場合において、射影変換後ガンマ画像データにおける光強度を歪み補正後ガンマ画像データのＲ、Ｇ、Ｂいずれか一色の強度データに加算することが考えられる。具体的には、例えば、歪み補正後光学画像データの位置（ｕ，ｖ）におけるＲＧＢ３成分の輝度を［ＲＯＣ（ｕ，ｖ），ＧＯＣ（ｕ，ｖ），ＢＯＣ（ｕ，ｖ）］、合成画像データの位置（ｕ，ｖ）におけるＲ，Ｇ，Ｂの輝度を［ＲＳＹＮ（ｕ，ｖ），ＧＳＹＮ（ｕ，ｖ），ＢＳＹＮ（ｕ，ｖ）］、射影変換後ガンマ画像データの位置（ｕ，ｖ）におけるカウントデータをＩＧＣ（ｕ，ｖ）とし、Ｒにこの射影変換後ガンマ画像データのカウントでータを加えるとすると、以下の関係により合成画像データを作成することができるようになる。なおこの場合、射影変換後ガンマ画像データの輝度データを加算することにより、Ｒが飽和してしまうようなときは、ゆがみ補正後光学カメラ画像に１より小さい定数をかける（少なくとも０より大きい）、又は、射影変換後ガンマ画像データの輝度データに１より小さい定数（少なくとも０より大きく、より望ましくは０．５以上である）をかけることにより、合成画像データを作成することが望ましい。
【化１７】
0004449081.tif 000018
【００５４】
なお、表示装置５は、上記画像処理装置４により得られた合成画像データを表示するための装置であって、画像を表示できる限りにおいて特段の制限は無く、一般に市販されている液晶ディスプレイ装置や、ＣＲＴディスプレイ装置など周知のディスプレイ装置を採用することができる。この装置に上記の合成画像データを表示させることで、手術を行う者は、光学カメラの画像を参照しつつ、ＲＩの強度の強い位置を同時に把握することができるようになる。
【００５５】
以上、本撮像装置によれば、ガンマカメラに光学カメラ及びレーザー装置を設置し、ガンマカメラ及び光学カメラにより画像を取得した後、上記の種々の処理を行わせることで光学画像とガンマカメラによる画像とを合成し、ＲＩ分布と実際に肉眼で見える観測対象部位との位置関係を容易かつ正確に把握することができ、正確なＳＮ検出及び効率的な治療を行うことができるようになる。
【実施例】
【００５６】
以下、本実施形態に係る撮像装置を実際に作成し、装置の効果について確認を行った。以下説明する。
【００５７】
本実施例においては、ガンマカメラ１として、アクロラド社製ＭＧＣ１５００を、光学カメラ２としてサイバーアイ社製広角カメラを、レーザー装置としてオーディオテクニカ社製レーザーモジュールＨ２−２１（直流３Ｖ駆動，波長６５０ｎｍ）を用い、画像処理装置４及び画像処理装置５としては市販のパーソナルコンピュータを用い表示装置５としては市販のモニターを夫々用いて実現した。また、測定対象としては、黒い点を１ｃｍ間隔の正方格子状に描いた平らな紙の上に，９９ｍＴｃ０．１ＭＢｑのＲＩをシリンジの先端に入れた注射器とした。
【００５８】
図６は、本実施例においてガンマカメラ１で実際の測定対象を撮影した場合の画像の例を示し（撮影時間１０秒）、図７は、図６に示すようなガンマカメラによる画像と光学カメラによる画像とを組み合わせた結果の図である。なお図７中の矢印にて示される場所が線源であり、本実施例では、高さを２種類（３０ｍｍ、６０ｍｍ）、及び、ＲＩの位置を３箇所とし、全部で６パターンについて実施を行った。
【００５９】
この結果、図７が示すとおり、ＲＩの位置と注射器の位置とは良好に一致し、本撮像システムによりきわめて精度の高い合成画像を得ることができ、本撮像装置の有用性を立証することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る撮像装置は、上記のとおり、手術用の撮像装置として用いることができ、特にＲＩ法によるＳＮを検出するにおいて非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本撮像システムの概要を示す図。
【図２】本撮像装置の概要を示す図。
【図３】画像処理装置の機能ブロックを示す図。
【図４】ガンマカメラ、光学カメラの座標系と、近似平面の関係を示す図。
【図５】ガンマカメラ、光学カメラの座標系と、近似平面の関係を示す図。
【図６】ガンマ画像の一例を示す図。
【図７】実施例の結果を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１…ガンマカメラ、２…光学カメラ、３…レーザー装置、４…画像処理装置、５…表示装置、１０１…半導体ガンマ検出器、１０２…コリメータ、１０３…増幅回路、２０１…ＣＣＤセンサ、２０２…レンズ、４０１…ガンマ画像データ取得部、４０２…キャリブレーション部、４０３…光学画像データ取得部、４０４…歪み補正部、４０５…高さ推定部、４０６…射影変換部、４０７…合成画像データ作成部
【図１】
0004449081.tif 000019
【図２】
0004449081.tif 000020
【図３】
0004449081.tif 000021
【図４】
0004449081.tif 000022
【図５】
0004449081.tif 000023
【図６】
0004449081.tif 000024
【図７】
0004449081.tif 000025