放射線イメージング装置、画像処理装置及び画像処理プログラム
【課題】天板だれが生じた場合でも、画像の重ね合わせが容易に行えるようにすること。
【解決手段】実施の形態の放射線イメージング装置では、算出部は、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。決定部は、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。位置合わせ部は、算出部により算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および決定部により決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。
【解決手段】実施の形態の放射線イメージング装置では、算出部は、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。決定部は、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。位置合わせ部は、算出部により算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および決定部により決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、放射線イメージング装置、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、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）や、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が知られている。
【０００３】
具体的には、核医学イメージング装置は、生体組織に選択的に取り込まれた同位元素または標識化合物から放射されるガンマ線を検出器により検出し、検出したガンマ線の線量分布を画像化した核医学画像を再構成する装置である。
【０００４】
また、近年、核医学イメージング装置と、被検体の生体組織における形態情報を画像化するＸ線ＣＴ（ＣＴ；Computed Tomography）装置とが一体化された装置（例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ―ＣＴ装置など）が実用化されている。例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置では、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせたフュージョン（fusion）画像を生成して、身体のどの部分でどのような疾病（例えば、腫瘍など）が起こっているかの検査が行われている。また、Ｘ線ＣＴ画像を用いた放射線治療計画においては、Ｘ線ＣＴ画像に加えてＰＥＴ画像を用いることにより、放射線治療計画の精度が向上することが知られている。
【０００５】
ところで、核医学イメージング装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化された装置では、それぞれの装置で画像を撮像する際に異なる撮像方式が用いられている。例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置においては、被検体を載せた天板を体軸方向に段階的に移動させて、部分ごとに撮像するステップアンドシュート（step and shoot）方式によってＰＥＴ画像が撮像され、被検体を載せた天板を体軸方向に移動させながら撮像する連続移動方式によってＸ線ＣＴ画像が撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９９３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術においては、天板だれが生じることで、画像の重ね合わせが困難になる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の放射線イメージング装置は、算出部と、決定部と、位置合わせ部とを備える。算出部は、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。決定部は、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。位置合わせ部は、算出部により算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および決定部により決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【図３】図３は、ＣＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、寝台装置３を説明するための図である。
【図５】図５は、コンソール装置の構成を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれを説明するための図である。
【図７】図７は、ベッドごとの画像における天板の位置を説明するための図である。
【図８】図８は、実施例１に係る補正部の構成を説明するための図である。
【図９】図９は、天板位置算出部による処理の一例を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、ベッド間の重複領域を説明するための図である。
【図１１】図１１は、パターンマッチング部による処理の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、位置補正部による減弱マップの補正処理の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、位置補正部によるＰＥＴ画像の補正処理の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体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に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＰＥＴ用架台装置１と、ＣＴ用架台装置２と、寝台装置３と、コンソール装置４とを有する。
【００１１】
ＰＥＴ用架台装置１は、被検体Ｐに投与された陽電子放出核種を取り込んだ生体組織から放出される一対のガンマ線を検出することで、ＰＥＴ画像を再構成するためのガンマ線の投影データ（ガンマ線投影データ）を生成する装置である。図２は、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【００１２】
ＰＥＴ用架台装置１は、図２の（Ａ）に示すように、ＰＥＴ検出器１１や、同時計数回路１２などを有する。ＰＥＴ検出器１１は、被検体Ｐから放出されるガンマ線を検出するフォトンカウンティング（photon counting）方式の検出器である。具体的には、ＰＥＴ検出器１１は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１１１が、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置されることで構成される。
【００１３】
例えば、ＰＥＴ検出器モジュール１１１は、図２の（Ｂ）に示すように、シンチレータ１１１ａと、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）１１１ｃと、ライトガイド１１１ｂとを有するアンガー型の検出器である。
【００１４】
シンチレータ１１１ａは、被検体Ｐから放出されて入射したガンマ線を可視光に変換するＮａＩやＢＧＯなどが、図２の（Ｂ）に示すように、２次元に複数個配列されている。また、光電子増倍管１１１ｃは、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を増倍して電気信号に変換する装置であり、図２の（Ｂ）に示すように、ライトガイド１１１ｂを介して稠密に複数個配置されている。ライトガイド１１１ｂは、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を光電子増倍管１１１ｃに伝達するために用いられ、光透過性に優れたプラスチック素材などからなる。
【００１５】
なお、光電子増倍管１１１ｃは、シンチレーション光を受光し光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び電子の流れ出し口である陽極から成っている。光電効果により光電陰極から放出された電子は、ダイノードに向って加速されてダイノードの表面に衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が多段のダイノードに渡って繰り返されることにより、なだれ的に電子数が増倍され、陽極での電子数は、約１００万にまで達する。かかる例では、光電子増倍管１１１ｃの利得率は、１００万倍となる。また、なだれ現象を利用した増幅のためにダイノードと陽極との間には、通常１０００ボルト以上の電圧が印加される。
【００１６】
このように、ＰＥＴ検出器モジュール１１１は、ガンマ線をシンチレータ１１１ａにより可視光に変換し、変換した可視光を光電子増倍管１１１ｃにより電気信号に変換することで、被検体Ｐから放出されたガンマ線の数を計数する。
【００１７】
そして、図２の（Ａ）に示す同時計数回路１２は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１１１それぞれが有する複数の光電子増倍管１１１ｃそれぞれと接続される。そして、同時計数回路１２は、ＰＥＴ検出器モジュール１１１の出力結果から、陽電子から放出された一対のガンマ線の入射方向を決定するための同時計数情報を生成する。具体的には、同時計数回路１２は、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を同じタイミングで電気信号に変換出力した光電子増倍管１１１ｃの位置及び電気信号の強度から重心位置を演算することで、ガンマ線の入射位置（シンチレータ１１１ａの位置）を決定する。また、同時計数回路１２は、各光電子増倍管１１１ｃが出力した電気信号の強度を演算処理（積分処理及び微分処理）することで、入射したガンマ線のエネルギー値を演算する。
【００１８】
そして、同時計数回路１２は、ＰＥＴ検出器１１の出力結果の中から、ガンマ線の入射タイミング（時間）が一定時間の時間ウィンドウ幅以内にあり、エネルギー値がともに一定のエネルギーウィンドウ幅にある組み合わせを検索（Coincidence Finding）する。例えば、２ｎｓｅｃの時間ウィンドウ幅と、３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶのエネルギーウィンドウ幅とが、検索条件として設定される。そして、同時計数回路１２は、検索した組み合わせの出力結果を、２つの消滅フォトンを同時計数した情報であるとして同時計数情報（Coincidence List）を生成する。そして、同時計数回路１２は、同時計数情報をＰＥＴ画像再構成用のガンマ線投影データとして図１に示すコンソール装置４に送信する。なお、２つの消滅フォトンを同時計数した２つの検出位置を結ぶ線は、ＬＯＲ（Line of Response）と呼ばれる。また、同時計数情報は、コンソール装置４にて生成される場合であってもよい。
【００１９】
図１に戻って、ＣＴ用架台装置２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するためのＸ線投影データや、スキャノグラムを生成するためのＸ線の投影データ（Ｘ線投影データ）を生成する装置である。図３は、ＣＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【００２０】
ＣＴ用架台装置２は、図３に示すように、Ｘ線管２１や、Ｘ線検出器２２、データ収集部２３などを有する。Ｘ線管２１は、Ｘ線ビームを発生し、発生したＸ線ビームを被検体Ｐに照射する装置である。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線管２１に対向する位置にて、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する装置である。具体的には、Ｘ線検出器２２は、被検体Ｐを透過したＸ線の２次元強度分布のデータ（２次元Ｘ線強度分布データ）を検出する２次元アレイ型検出器である。より具体的には、Ｘ線検出器２２は、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Ｐの体軸方向に沿って複数列配列されている。なお、Ｘ線管及びＸ線検出器は、ＣＴ用架台装置２の内部にて、図示しない回転フレームにより支持されている。
【００２１】
データ収集部２３は、ＤＡＳ（Data Acquisition System）であり、Ｘ線検出器２２により検出された２次元Ｘ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって、Ｘ線投影データを生成する。そして、データ収集部２３は、Ｘ線投影データを図１に示すコンソール装置４に送信する。
【００２２】
図１に戻って、寝台装置３は、被検体Ｐを載せるベッドであり、天板３１と、寝台３２とを有する。寝台装置３は、コンソール装置４を介して受け付けたＰＥＴ−ＣＴ装置の操作者からの指示に基づいて、ＣＴ用架台装置２及びＰＥＴ用架台装置１それぞれの撮像口に順次移動される。すなわち、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、寝台装置３を移動させることで、最初に、Ｘ線ＣＴ画像の撮像を行ない、その後、ＰＥＴ画像の撮像を行なう。図４は、寝台装置３を説明するための図である。
【００２３】
寝台装置３は、図示しない駆動機構によって天板３１と寝台３２とを被検体の体軸方向に移動させる。例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＣＴ用架台装置２の回転フレームを回転させながら、図４の（Ａ）に示すように天板３１をＣＴ用架台装置２の方向に水平移動させて、被検体Ｐの撮像部位をＸ線により螺旋状に連続的にスキャンするヘリカルスキャンによりＸ線ＣＴ画像を撮像する。
【００２４】
また、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像の撮像を行った後、図４の（Ｂ）に示すように、天板３１が寝台３２から繰り出されたままの状態で、寝台３２を水平移動させて、被検体Ｐの撮像部位をＰＥＴ用架台装置１の撮像口内に挿入させる。ここで、寝台３２は、図４の（Ｂ）に示すように、ＰＥＴ用架台装置１及びＣＴ用架台装置２それぞれの検出器の中心位置間の距離「ａ」と同一距離を移動する。すなわち、寝台３２が距離「ａ」を移動することで、Ｘ線ＣＴ画像の撮像時とＰＥＴ画像の撮像時とで、被検体Ｐの体軸方向の同一部位を撮像する際の天板３１の寝台３２からの繰り出し量を同一にしている。
【００２５】
そして、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板３１をＸ線ＣＴ画像の撮像時とは逆の方向に水平移動させることで、ＰＥＴ画像を撮像する。かかる場合には、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、被検体の一部分を撮像した後に、撮像を停止した状態で所定の移動量だけ水平移動して、さらに他の部分を撮像し、かかる移動と撮像とを繰り返すステップアンドシュート方式により被検体の広い範囲を撮像する。
【００２６】
図１に戻って、コンソール装置４は、操作者からの指示を受け付けてＰＥＴ−ＣＴ装置における撮像処理を制御する装置である。図５は、コンソール装置の構成を説明するための図である。
【００２７】
図５に示すように、コンソール装置４は、Ｘ線投影データ記憶部４１と、ＣＴ画像再構成部４２と、減弱マップ生成部４３と、ガンマ線投影データ記憶部４４と、ＰＥＴ画像再構成部４５とを有する。さらに、コンソール装置４は、図５に示すように、制御部４８と、補正データ４７とを有する。
【００２８】
Ｘ線投影データ記憶部４１は、データ収集部２３から送信されたＸ線投影データを記憶する。具体的には、Ｘ線投影データ記憶部４１は、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するためのＸ線投影データを記憶する。ＣＴ画像再構成部４２は、Ｘ線投影データ記憶部４１が記憶する再構成用のＸ線投影データを、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法により逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。
【００２９】
例を挙げれば、ＣＴ画像再構成部４２は、ＰＥＴ−ＣＴ装置を用いた全身検査において、撮像計画により決定された撮像条件（例えば、スライス幅など）に基づいて、Ｘ線投影データから、被検体Ｐの体軸方向に直交する複数の断面を撮像した複数のＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【００３０】
減弱マップ生成部４３は、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて、被検体Ｐの体内で生じるガンマ線の減弱を補正するための減弱マップを生成する。ガンマ線投影データ記憶部４４は、同時計数回路１２から送信されたガンマ線投影データを記憶する。ＰＥＴ画像再構成部４５は、ガンマ線投影データ記憶部４４が記憶するガンマ線投影データから、例えば、逐次近似法によりＰＥＴ画像を再構成する。
【００３１】
補正部４６は、減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップを用いたＰＥＴ画像の減弱補正や、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像とを融合する際の補正などを行う。補正データ４７は、補正部４６の処理結果を記憶する。なお、補正部４６の処理内容及び補正データ４７については、後に詳述する。
【００３２】
制御部４８は、ＰＥＴ−ＣＴ装置全体の処理を制御する。具体的には、制御部４８は、ＰＥＴ用架台装置１、ＣＴ用架台装置２、天板３１及び寝台３２を制御することで、ＰＥＴ−ＣＴ装置による撮像を制御する。また、制御部４８は、ガンマ線投影データ記憶部４４が記憶するデータを用いたＰＥＴ画像再構成部４５の処理を制御する。また、制御部４８は、Ｘ線投影データ記憶部４１が記憶するデータを用いたＣＴ画像再構成部４２及び減弱マップ生成部４３の処理を制御する。また、制御部４８は、補正部４６の処理を制御する。なお、制御部４８は、図示しない入出力装置から操作者の指示を受け付ける。また、制御部４８は、図示しない入出力装置にて、操作者が指示を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、Ｘ線ＣＴ画像およびＰＥＴ画像を表示するように制御する。
【００３３】
以上、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像との位置合せに関する補正処理を実行する。
【００３４】
具体的には、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、被検体Ｐの加重による天板３１の沈み込みに起因するＰＥＴ画像及びＸ線ＣＴ画像における画像間の位置のずれを補正する補正処理を実行する。なお、以下では、天板３１が沈み込んだ状態を天板だれと記載する場合がある。
【００３５】
ここで、まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれについて説明する。図６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれを説明するための図である。図６においては、寝台３２がＰＥＴ用架台装置１側に移動した後、繰り出されていた天板３１をステップアンドシュート方式によって寝台３２に戻しながらＰＥＴ画像を撮像した場合の天板だれについて示している。図６のスキャン領域は、ＰＥＴ用架台装置１のスキャン領域を示している。また、図６に示すベッド１、ベッド２及びベッド３は、ステップアンドシュート方式による画像の撮像位置を示している。なお、図６には被検体が示されていないが、実際には、天板３１上には被検体が載せられた場合の天板だれを示している。
【００３６】
図６に示すように、天板だれの程度は、寝台３２からの天板３１の繰り出し量によって異なる。すなわち、図６の（Ａ）に示すように、ベッド１をスキャンする場合には、被検体による加重が天板３１に与える影響が大きく、スキャン領域における天板だれの程度も大きくなる。しかしながら、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、寝台３２からの天板３１の繰り出し量が減少するごとに、被検体による加重の天板３１に与える影響が低減して、スキャン領域における天板だれの程度も小さくなる。
【００３７】
図７は、ベッドごとの画像における天板の位置を示す図である。図７においては、ベッドごとに撮像した画像のサジタル（sagittal；矢状）面を示している。すなわち、図７においては、被検体の体軸方向の断面を示している。図７に示すように、ステップアンドシュート方式でＰＥＴ画像を撮像した場合には、天板だれが生じることによって、ベッド間、すなわち画像の継ぎ目に段差が生じることとなる。
【００３８】
このような画像の継ぎ目の段差は、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせを困難にすることから、天板の剛性を向上させたり、天板を支える柱やレールを検出器視野中に設けたりして、天板だれを防止する対策が立てられている。しかしながら、天板の剛性を向上させた場合でも、天板だれを完全に防止することにはならない。例えば、体軸方向に検出器視野が拡大した場合には、天板の繰り出し量は、現在よりもさらに増加することとなり、結果として天板だれが発生することとなる。また、天板を支える柱やレールを検出器視野中に設けた場合には、Ｘ線やガンマ線の吸収に影響を与えることとなり、アーチファクト（artifact）の原因となる。
【００３９】
そこで、本実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、以下、詳細に説明する補正部４６による補正処理を行なうことで、天板だれが生じた場合でも、画像の重ね合わせを容易に行うことを可能にする。図８は、実施例１に係る補正部４６の構成を説明するための図である。図８に示すように、補正部４６は、天板位置算出部４６ａと、パターンマッチング部４６ｂと、位置補正部４６ｃとを有している。そして、補正部４６は、処理結果を補正データ４７に格納する。
【００４０】
天板位置算出部４６ａは、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。具体的には、天板位置算出部４６ａは、天板３１を体軸方向に移動させながら、被検体Ｐの撮像部位をＸ線により連続的にスキャンする連続移動方式によって撮像された複数の断面画像に描出された天板の位置を用いて、ＣＴ画像における天板の位置を算出する。
【００４１】
図９は、天板位置算出部４６ａによる処理の一例を模式的に示す図である。図９においては、連続移動方式によって撮像され、ＣＴ画像再構成部４２によってＸ線投影データから再構成された複数の断面画像を用いて生成されたサジタル面の画像を示している。また、図９に示す矢印は、天板３１の移動方向を示している。また、図９に示す複数の矩形は、断面画像のスライス幅を示している。
【００４２】
天板位置算出部４６ａは、図９に示すように、各断面画像に描出される天板３１に基づいて、ＣＴ画像における天板位置Ｌ１を算出する。ここで、天板位置算出部４６ａによる天板位置Ｌ１の算出について説明する。連続移動方式によって撮像されたＸ線ＣＴ画像をサジタル面で見た場合のＸ線ＣＴ画像のスライス幅は、実際には、図９に示すような厚みはなく、非常に薄い。そこで、図９に示す各断面画像の幅を限りなく薄くした場合（スライス幅を０に近づけた場合）には、断面画像はＸ線検出器２２の中心に収束することとなる。従って、各断面画像に描出される天板３１に基づいてＣＴ画像における天板位置を算出する場合には、図９に示すように、各断面画像に描出される天板３１の中心を通る直線Ｌ１が天板位置となる。
【００４３】
パターンマッチング部４６ｂは、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。具体的には、パターンマッチング部４６ｂは、パターンマッチングを行なうことで、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定する。例えば、パターンマッチング部４６ｂは、連続する２つのベッドそれぞれで重複して撮像された領域それぞれに描出される被検体部位のずれを算出し、算出したずれをベッドのずれとして検出する。
【００４４】
ここで、まず、ステップアンドシュート方式で撮像されるベッドごとのＰＥＴ画像について説明する。図１０は、ベッド間の重複領域を説明するための図である。図１０においては、ステップアンドシュート方式によって撮像され、ＰＥＴ画像再構成部４５によってガンマ線投影データから再構成された２つのベッドにおけるＰＥＴ画像のサジタル面を示している。図１０に示すスライスとは、１つのＰＥＴ画像が撮像される部分を意味している。
【００４５】
図１０に示すように、ベッドには複数のスライスが含まれており、ｎ番目のベッドで撮像された領域の一部を、（ｎ＋１）番目のベッドで再度撮像する。すなわち、ステップアンドシュート方式では、連続するベッド間で所定の領域を重複させるように天板３１を水平移動させて複数のＰＥＴ画像を撮像する。これは、被検体の体軸方向における検出感度が異なるためである。なお、図１０に示すＲ１とは、被検体内のガンマ線が集積した位置を示している。すなわち、Ｒ１は、ガンマ線が放出された位置を示している。
【００４６】
図１１は、パターンマッチング部４６ｂによる処理の一例を説明するための図である。図１１の（Ａ）においては、ステップアンドシュート方式によって撮像され、ＰＥＴ画像再構成部４５によってガンマ線投影データから再構成された２つのベッドにおけるＰＥＴ画像のサジタル面を示している。図１１の（Ａ）に示すように、パターンマッチング部４６ｂは、ｎ番目のベッドを段階的に上下方向に平行移動させて（ｎ＋１）番目のベッドの被検体部位とｎ番目のベッドの被検体部位との重なりが最大となる位置を算出する。
【００４７】
例えば、パターンマッチング部４６ｂは、図１１の（Ｂ）に示すように、ｎ番目のベッドを段階的に移動させた場合のピクセル移動量及び被検体部位間の距離に放物線を対応付けたパラボラフィッティング法により、ピクセル単位よりも精度の高いサブピクセル単位で被検体部位の重なりが最大となるｎ番目のベッドの位置を決定する。すなわち、以下に示す式（１）を用いて、被検体部位間の距離が最短となるピクセル移動量をサブピクセルオーダーで算出する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
そして、パターンマッチング部４６ｂは、算出したピクセル移動量を連続するベッド間の段差として決定する。なお、式（１）は、検出部位間の距離が、ｎ番目のベッドのｉ番目のピクセルと（ｎ＋１）番目のベッドにおけるｉ番目のピクセルの移動量ｊとの差の総和により求められる。
【００５０】
図８に戻って、位置補正部４６ｃは、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。また、位置補正部４６ｃは、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を補正するための減弱マップを作成する。
【００５１】
以下では、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との融合画像の生成について説明する。まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、被検体Ｐに対するＣＴ検査及びＰＥＴ検査が行われると、ＣＴ画像再構成部４２が、Ｘ線投影データ記憶部４１に記憶されたＸ線投影データを用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。そして、減弱マップ生成部４３が、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する。
【００５２】
ＰＥＴ画像再構成部４５は、ガンマ線投影データ記憶部４４によって記憶されたガンマ線投影データと減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップとを用いて、ＰＥＴ画像を再構成する。ここで、ＰＥＴ画像の再構成に用いられた減弱マップは、天板位置算出部４６ａによって天板位置が算出され、天板位置の情報とともに補正データ４７によって記憶される。
【００５３】
一方、ＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像に対しては、パターンマッチング部４６ｂによるパターンマッチングが実行される。すなわち、ＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像における隣接するベッド間の段差が決定される。
【００５４】
ここで、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによってベッド間の段差が決定されたＰＥＴ画像と、補正データ４７によって天板位置の情報とともに記憶された減弱マップとを用いて、減弱マップの補正を実行する。
【００５５】
図１２は、位置補正部４６ｃによる減弱マップの補正処理の一例を示す図である。図１２に示すように、位置補正部４６ｃは、まず、天板位置算出部４６ａによって算出された減弱マップにおける天板位置Ｌ１を、画像の縦横の幅に基づいて、ＰＥＴ画像に配置する。そして、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって決定された隣接するベッド間の段差を、天板位置Ｌ１に基づいて配置する。
【００５６】
例えば、位置補正部４６ｃは、図１２に示す「ｂ」及び「ｃ」をＬ１からの距離が等しくなる位置に配置することで、ベッド１とベッド２との間の段差を配置する。同様に、ベッド２とベッド３との間の段差「ｄ−ｆ」を配置する。そして、位置補正部４６ｃは、ベッド１の中心でＬ１と交差するように、「ｃ」と「ｇ」とを結んだ直線Ｌ２を配置してベッド１における天板位置として決定する。ベッド２における天板位置は「ｂ」と「ｇ」とを結ぶ直線によって決定される。ベッド３においても同様に決定される。
【００５７】
なお、減弱マップ生成部４３によって生成される減弱マップは、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて生成されていることから、減弱マップにおける天板位置はＸ線ＣＴ画像と同一位置になる。従って、減弱マップにおける天板位置は、図１２に示すように、再構成されたＸ線ＣＴ画像から生成された減弱マップをＰＥＴ画像に重ね合せる補正を実行する場合には、Ｘ線ＣＴ画像の天板位置であるＬ１と同一のものとなる。
【００５８】
そして、位置補正部４６ｃは、図１２に示すように、減弱マップの天板位置Ｌ１をＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２と一致させるように、スライスごとに減弱マップをスライドさせて、ＰＥＴ画像との位置合わせを実行する。そして、位置補正部４６ｃは、位置合わせが行われた減弱マップを補正データ４７に格納する。
【００５９】
補正データ４７にＰＥＴ画像との位置合わせが行われた減弱マップが格納されると、ＰＥＴ画像再構成部４５は、再度、ガンマ線投影データを用いたＰＥＴ画像の再構成を行う。ここで、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正データ４７によって記憶された減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を行う。すなわち、ＰＥＴ画像再構成部４５は、ＰＥＴ画像との位置合わせが行われた減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を実行する。
【００６０】
そして、パターンマッチング部４６ｂは、ＰＥＴ画像再構成部４５によって、再度再構成されたＰＥＴ画像に対してパターンマッチングを実行する。また、天板位置算出部４６ａは、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像における天板位置を算出する。ここで、位置補正部４６ｃは、天板位置が算出されたＸ線ＣＴ画像を用いて、パターンマッチングが実行されたＰＥＴ画像の補正を実行する。
【００６１】
図１３は、位置補正部４６ｃによるＰＥＴ画像の補正処理の一例を示す図である。位置補正部４６ｃは、図１３に示すように、Ｘ線ＣＴ画像の天板位置Ｌ１とＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２とを配置する。そして、位置補正部４６ｃは、図１３に示すように、スライスごとにＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２をＸ線ＣＴ画像の天板位置Ｌ１に一致させるように、スライスをスライドさせて、Ｘ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像の位置合わせを実行する。
【００６２】
そして、位置補正部４６ｃは、Ｘ線ＣＴ画像に対する位置合わせが実行されたＰＥＴ画像を補正データ４７に格納する。制御部４８は、図示しない入力部から入力されたＰＥＴ−ＣＴ装置の操作者からの指示に基づいて、例えば、補正データ４７によって記憶されたＸ線ＣＴ装置に対する位置合わせが実行されたＰＥＴ画像を読み出し、読み出したＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを融合した画像を図示しない表示部に表示させる。
【００６３】
このように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像及びＰＥＴ画像それぞれの天板位置を決定して、決定した天板位置の一方を他方に一致させるように画像補正を行うことで、天板だれが発生した場合にでも容易に画像の重ね合わせを実行することができる。
【００６４】
次に、図１４を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の処理について説明する。図１４は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１４においては、被検体に対して連続移動方式によるＸ線ＣＴ検査とステップアンドシュート方式によるＰＥＴ検査が実行された後の処理について示している。図１４に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、ＣＴ画像再構成部４２がＸ線投影データ記憶部４１によって記憶されたＸ線投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する（ステップＳ１０１）。
【００６５】
そして、減弱マップ生成部４３がＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する（ステップＳ１０２）。その後、ＰＥＴ画像再構成部４５が、減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップと、ガンマ線投影データ記憶部４４によって記憶されたガンマ線投影データとを用いてＰＥＴ画像を再構成する（ステップＳ１０３）。そして、補正部４６が減弱マップとＰＥＴ画像とのずれを補正する（ステップＳ１０４）。具体的には、補正部４６は、減弱マップをＰＥＴ画像のずれに合せるように補正して、補正データ４７に格納する。
【００６６】
そして、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正した減弱マップを用いてＰＥＴ画像の減弱補正を実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正データ４７によって記憶された減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を実行する。そして、補正部４６は、減弱補正後のＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とのずれを補正する（ステップＳ１０６）。
【００６７】
具体的には、補正部４６は、ＰＥＴ画像に対して位置合わせが行われた減弱マップを用いて再構成されたＰＥＴ画像を、Ｘ線ＣＴ画像のずれに合せるように補正する。その後、制御部４８がＰＥＴ画像のベッド間の重複領域を重ねて（ステップＳ１０７）、補正後のＰＥＴ画像とＣＴ画像再構成部４２によって生成されたＸ線ＣＴ画像とを融合させて（ステップＳ１０８）、図示しない表示装置に表示させて処理を終了する。
【００６８】
次に、図１５を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理について説明する。図１５は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１５に示す処理は、図１４のステップＳ１０４に対応する。
【００６９】
図１５に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、天板位置算出部４６ａが減弱マップにおける天板の位置をＸ線ＣＴ画像に基づいて描出する（ステップＳ２０１）。そして、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像のパターンマッチングによりベッド間の段差を算出する（ステップＳ２０２）。
【００７０】
そして、位置補正部４６ｃが、ＰＥＴ画像に減弱マップの天板の位置を配置して（ステップＳ２０３）、ＰＥＴ画像の天板の位置を決定する（ステップＳ２０４）。具体的には、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって算出されたベッド間の段差と減弱マップの天板位置とを用いてＰＥＴ画像の天板位置を決定する。その後、位置補正部４６ｃは、スライスごとに減弱マップの天板の位置をＰＥＴ画像の天板の位置に合せて（ステップＳ２０５）、処理を終了する。
【００７１】
次に、図１６を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理について説明する。図１６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１６に示す処理は、図１４のステップＳ１０６に対応する。
【００７２】
図１６に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、天板位置算出部４６ａがＸ線ＣＴ画像における天板の位置を描出する（ステップＳ３０１）。そして、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像のパターンマッチングによりベッド間の段差を算出する（ステップＳ３０２）。
【００７３】
そして、位置補正部４６ｃが、ＰＥＴ画像にＸ線ＣＴ画像の天板の位置を配置して（ステップＳ３０３）、ＰＥＴ画像の天板の位置を決定する（ステップＳ３０４）。具体的には、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって算出されたベッド間の段差とＸ線ＣＴ画像の天板位置とを用いてＰＥＴ画像の天板位置を決定する。その後、位置補正部４６ｃは、スライスごとにＰＥＴ画像の天板の位置をＸ線ＣＴ画像の天板の位置に合せて（ステップＳ３０５）、処理を終了する。
【００７４】
次に、図１７を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理について説明する。図１７は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１７に示す処理は、図１５に示すステップ２０２及び図１６に示すステップＳ３０２に対応する。
【００７５】
図１７に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、まず、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像を抽出する（ステップＳ４０１）。具体的には、パターンマッチング部４６ｂは、隣接するベッド間の重複領域を抽出する。そして、パターンマッチング部４６ｂは、重複領域における被検体部位を抽出して（ステップＳ４０２）、隣接するベッドを段階的に移動させる（ステップＳ４０３）。
【００７６】
その後、パターンマッチング部４６ｂは、被検体部位のずれが最小となるピクセルの移動量を算出して（ステップＳ４０４）、ピクセルの移動量を隣接するベッド間の段差として決定して（ステップＳ４０５）、処理を終了する。
【００７７】
上述したように、実施例１によれば、天板位置算出部４６ａがＸ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。そして、パターンマッチング部４６ｂが、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。そして、位置補正部４６ｃが、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板だれが発生した場合であっても、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせを容易に実行することを可能にする。
【００７８】
また、実施例１によれば、パターンマッチング部４６ｂが、パターンマッチングを行なうことで、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定する。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板だれの程度を精度よく検出することを可能にする。
【００７９】
また、実施例１によれば、位置補正部４６ｃが、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を再構成するための減弱マップを作成する。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、高画質のＰＥＴ画像を再構成することができる。
【００８０】
また、実施例１によれば、天板だれが生じた場合であっても、画像の重ね合わせが容易に行えるようになることから、放射線治療天板に合せた位置合わせが可能となり、従来よりも正確な放射線治療計画が可能となる。
【実施例２】
【００８１】
さて、これまで実施例１について説明したが、上述した実施例１以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００８２】
(１)核医学イメージング装置
上述した実施例１では、核医学イメージング装置としてＰＥＴ−ＣＴ装置を用いる場合について説明した。しかしながら、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、ＳＰＥＣＴ―ＣＴ装置などの他の核医学イメージング装置を用いる場合であってもよい。
【００８３】
(２)補正
上述した実施例１では、ＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像に対して位置合わせする場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像に対して位置合わせする場合であってもよい。
【００８４】
(３)減弱マップ
上述した実施例１では、減弱マップを生成した後に、ＰＥＴ画像に対して位置合わせを実行する場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものでなく、例えば、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像に対して位置合わせしたのちに、減弱マップを生成してもよい。
【００８５】
なお、上記した実施の形態は例示であり、発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００８６】
以上説明したとおり、実施例１、２によれば、天板だれが生じた場合でも、画像の重ね合わせを容易に行えるようにすることを可能にする。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１ ＰＥＴ用架台装置
２ ＣＴ用架台装置
３ 寝台装置
４ コンソール装置
３１ 天板
３２ 寝台
４２ ＣＴ画像再構成部
４３ 減弱マップ生成部
４５ ＰＥＴ画像再構成部
４６ 補正部
４６ａ 天板位置算出部
４６ｂ パターンマッチング部
４６ｃ 位置補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、放射線イメージング装置、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、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）や、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が知られている。
【０００３】
具体的には、核医学イメージング装置は、生体組織に選択的に取り込まれた同位元素または標識化合物から放射されるガンマ線を検出器により検出し、検出したガンマ線の線量分布を画像化した核医学画像を再構成する装置である。
【０００４】
また、近年、核医学イメージング装置と、被検体の生体組織における形態情報を画像化するＸ線ＣＴ（ＣＴ；Computed Tomography）装置とが一体化された装置（例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ―ＣＴ装置など）が実用化されている。例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置では、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせたフュージョン（fusion）画像を生成して、身体のどの部分でどのような疾病（例えば、腫瘍など）が起こっているかの検査が行われている。また、Ｘ線ＣＴ画像を用いた放射線治療計画においては、Ｘ線ＣＴ画像に加えてＰＥＴ画像を用いることにより、放射線治療計画の精度が向上することが知られている。
【０００５】
ところで、核医学イメージング装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化された装置では、それぞれの装置で画像を撮像する際に異なる撮像方式が用いられている。例えば、ＰＥＴ―ＣＴ装置においては、被検体を載せた天板を体軸方向に段階的に移動させて、部分ごとに撮像するステップアンドシュート（step and shoot）方式によってＰＥＴ画像が撮像され、被検体を載せた天板を体軸方向に移動させながら撮像する連続移動方式によってＸ線ＣＴ画像が撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９９３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術においては、天板だれが生じることで、画像の重ね合わせが困難になる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の放射線イメージング装置は、算出部と、決定部と、位置合わせ部とを備える。算出部は、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。決定部は、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。位置合わせ部は、算出部により算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および決定部により決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【図３】図３は、ＣＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、寝台装置３を説明するための図である。
【図５】図５は、コンソール装置の構成を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれを説明するための図である。
【図７】図７は、ベッドごとの画像における天板の位置を説明するための図である。
【図８】図８は、実施例１に係る補正部の構成を説明するための図である。
【図９】図９は、天板位置算出部による処理の一例を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、ベッド間の重複領域を説明するための図である。
【図１１】図１１は、パターンマッチング部による処理の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、位置補正部による減弱マップの補正処理の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、位置補正部によるＰＥＴ画像の補正処理の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体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に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＰＥＴ用架台装置１と、ＣＴ用架台装置２と、寝台装置３と、コンソール装置４とを有する。
【００１１】
ＰＥＴ用架台装置１は、被検体Ｐに投与された陽電子放出核種を取り込んだ生体組織から放出される一対のガンマ線を検出することで、ＰＥＴ画像を再構成するためのガンマ線の投影データ（ガンマ線投影データ）を生成する装置である。図２は、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【００１２】
ＰＥＴ用架台装置１は、図２の（Ａ）に示すように、ＰＥＴ検出器１１や、同時計数回路１２などを有する。ＰＥＴ検出器１１は、被検体Ｐから放出されるガンマ線を検出するフォトンカウンティング（photon counting）方式の検出器である。具体的には、ＰＥＴ検出器１１は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１１１が、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置されることで構成される。
【００１３】
例えば、ＰＥＴ検出器モジュール１１１は、図２の（Ｂ）に示すように、シンチレータ１１１ａと、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）１１１ｃと、ライトガイド１１１ｂとを有するアンガー型の検出器である。
【００１４】
シンチレータ１１１ａは、被検体Ｐから放出されて入射したガンマ線を可視光に変換するＮａＩやＢＧＯなどが、図２の（Ｂ）に示すように、２次元に複数個配列されている。また、光電子増倍管１１１ｃは、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を増倍して電気信号に変換する装置であり、図２の（Ｂ）に示すように、ライトガイド１１１ｂを介して稠密に複数個配置されている。ライトガイド１１１ｂは、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を光電子増倍管１１１ｃに伝達するために用いられ、光透過性に優れたプラスチック素材などからなる。
【００１５】
なお、光電子増倍管１１１ｃは、シンチレーション光を受光し光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び電子の流れ出し口である陽極から成っている。光電効果により光電陰極から放出された電子は、ダイノードに向って加速されてダイノードの表面に衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が多段のダイノードに渡って繰り返されることにより、なだれ的に電子数が増倍され、陽極での電子数は、約１００万にまで達する。かかる例では、光電子増倍管１１１ｃの利得率は、１００万倍となる。また、なだれ現象を利用した増幅のためにダイノードと陽極との間には、通常１０００ボルト以上の電圧が印加される。
【００１６】
このように、ＰＥＴ検出器モジュール１１１は、ガンマ線をシンチレータ１１１ａにより可視光に変換し、変換した可視光を光電子増倍管１１１ｃにより電気信号に変換することで、被検体Ｐから放出されたガンマ線の数を計数する。
【００１７】
そして、図２の（Ａ）に示す同時計数回路１２は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１１１それぞれが有する複数の光電子増倍管１１１ｃそれぞれと接続される。そして、同時計数回路１２は、ＰＥＴ検出器モジュール１１１の出力結果から、陽電子から放出された一対のガンマ線の入射方向を決定するための同時計数情報を生成する。具体的には、同時計数回路１２は、シンチレータ１１１ａから出力された可視光を同じタイミングで電気信号に変換出力した光電子増倍管１１１ｃの位置及び電気信号の強度から重心位置を演算することで、ガンマ線の入射位置（シンチレータ１１１ａの位置）を決定する。また、同時計数回路１２は、各光電子増倍管１１１ｃが出力した電気信号の強度を演算処理（積分処理及び微分処理）することで、入射したガンマ線のエネルギー値を演算する。
【００１８】
そして、同時計数回路１２は、ＰＥＴ検出器１１の出力結果の中から、ガンマ線の入射タイミング（時間）が一定時間の時間ウィンドウ幅以内にあり、エネルギー値がともに一定のエネルギーウィンドウ幅にある組み合わせを検索（Coincidence Finding）する。例えば、２ｎｓｅｃの時間ウィンドウ幅と、３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶのエネルギーウィンドウ幅とが、検索条件として設定される。そして、同時計数回路１２は、検索した組み合わせの出力結果を、２つの消滅フォトンを同時計数した情報であるとして同時計数情報（Coincidence List）を生成する。そして、同時計数回路１２は、同時計数情報をＰＥＴ画像再構成用のガンマ線投影データとして図１に示すコンソール装置４に送信する。なお、２つの消滅フォトンを同時計数した２つの検出位置を結ぶ線は、ＬＯＲ（Line of Response）と呼ばれる。また、同時計数情報は、コンソール装置４にて生成される場合であってもよい。
【００１９】
図１に戻って、ＣＴ用架台装置２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するためのＸ線投影データや、スキャノグラムを生成するためのＸ線の投影データ（Ｘ線投影データ）を生成する装置である。図３は、ＣＴ用架台装置の構成を説明するための図である。
【００２０】
ＣＴ用架台装置２は、図３に示すように、Ｘ線管２１や、Ｘ線検出器２２、データ収集部２３などを有する。Ｘ線管２１は、Ｘ線ビームを発生し、発生したＸ線ビームを被検体Ｐに照射する装置である。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線管２１に対向する位置にて、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する装置である。具体的には、Ｘ線検出器２２は、被検体Ｐを透過したＸ線の２次元強度分布のデータ（２次元Ｘ線強度分布データ）を検出する２次元アレイ型検出器である。より具体的には、Ｘ線検出器２２は、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Ｐの体軸方向に沿って複数列配列されている。なお、Ｘ線管及びＸ線検出器は、ＣＴ用架台装置２の内部にて、図示しない回転フレームにより支持されている。
【００２１】
データ収集部２３は、ＤＡＳ（Data Acquisition System）であり、Ｘ線検出器２２により検出された２次元Ｘ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などを行なって、Ｘ線投影データを生成する。そして、データ収集部２３は、Ｘ線投影データを図１に示すコンソール装置４に送信する。
【００２２】
図１に戻って、寝台装置３は、被検体Ｐを載せるベッドであり、天板３１と、寝台３２とを有する。寝台装置３は、コンソール装置４を介して受け付けたＰＥＴ−ＣＴ装置の操作者からの指示に基づいて、ＣＴ用架台装置２及びＰＥＴ用架台装置１それぞれの撮像口に順次移動される。すなわち、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、寝台装置３を移動させることで、最初に、Ｘ線ＣＴ画像の撮像を行ない、その後、ＰＥＴ画像の撮像を行なう。図４は、寝台装置３を説明するための図である。
【００２３】
寝台装置３は、図示しない駆動機構によって天板３１と寝台３２とを被検体の体軸方向に移動させる。例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＣＴ用架台装置２の回転フレームを回転させながら、図４の（Ａ）に示すように天板３１をＣＴ用架台装置２の方向に水平移動させて、被検体Ｐの撮像部位をＸ線により螺旋状に連続的にスキャンするヘリカルスキャンによりＸ線ＣＴ画像を撮像する。
【００２４】
また、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像の撮像を行った後、図４の（Ｂ）に示すように、天板３１が寝台３２から繰り出されたままの状態で、寝台３２を水平移動させて、被検体Ｐの撮像部位をＰＥＴ用架台装置１の撮像口内に挿入させる。ここで、寝台３２は、図４の（Ｂ）に示すように、ＰＥＴ用架台装置１及びＣＴ用架台装置２それぞれの検出器の中心位置間の距離「ａ」と同一距離を移動する。すなわち、寝台３２が距離「ａ」を移動することで、Ｘ線ＣＴ画像の撮像時とＰＥＴ画像の撮像時とで、被検体Ｐの体軸方向の同一部位を撮像する際の天板３１の寝台３２からの繰り出し量を同一にしている。
【００２５】
そして、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板３１をＸ線ＣＴ画像の撮像時とは逆の方向に水平移動させることで、ＰＥＴ画像を撮像する。かかる場合には、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、被検体の一部分を撮像した後に、撮像を停止した状態で所定の移動量だけ水平移動して、さらに他の部分を撮像し、かかる移動と撮像とを繰り返すステップアンドシュート方式により被検体の広い範囲を撮像する。
【００２６】
図１に戻って、コンソール装置４は、操作者からの指示を受け付けてＰＥＴ−ＣＴ装置における撮像処理を制御する装置である。図５は、コンソール装置の構成を説明するための図である。
【００２７】
図５に示すように、コンソール装置４は、Ｘ線投影データ記憶部４１と、ＣＴ画像再構成部４２と、減弱マップ生成部４３と、ガンマ線投影データ記憶部４４と、ＰＥＴ画像再構成部４５とを有する。さらに、コンソール装置４は、図５に示すように、制御部４８と、補正データ４７とを有する。
【００２８】
Ｘ線投影データ記憶部４１は、データ収集部２３から送信されたＸ線投影データを記憶する。具体的には、Ｘ線投影データ記憶部４１は、Ｘ線ＣＴ画像を再構成するためのＸ線投影データを記憶する。ＣＴ画像再構成部４２は、Ｘ線投影データ記憶部４１が記憶する再構成用のＸ線投影データを、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法により逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。
【００２９】
例を挙げれば、ＣＴ画像再構成部４２は、ＰＥＴ−ＣＴ装置を用いた全身検査において、撮像計画により決定された撮像条件（例えば、スライス幅など）に基づいて、Ｘ線投影データから、被検体Ｐの体軸方向に直交する複数の断面を撮像した複数のＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【００３０】
減弱マップ生成部４３は、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて、被検体Ｐの体内で生じるガンマ線の減弱を補正するための減弱マップを生成する。ガンマ線投影データ記憶部４４は、同時計数回路１２から送信されたガンマ線投影データを記憶する。ＰＥＴ画像再構成部４５は、ガンマ線投影データ記憶部４４が記憶するガンマ線投影データから、例えば、逐次近似法によりＰＥＴ画像を再構成する。
【００３１】
補正部４６は、減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップを用いたＰＥＴ画像の減弱補正や、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像とを融合する際の補正などを行う。補正データ４７は、補正部４６の処理結果を記憶する。なお、補正部４６の処理内容及び補正データ４７については、後に詳述する。
【００３２】
制御部４８は、ＰＥＴ−ＣＴ装置全体の処理を制御する。具体的には、制御部４８は、ＰＥＴ用架台装置１、ＣＴ用架台装置２、天板３１及び寝台３２を制御することで、ＰＥＴ−ＣＴ装置による撮像を制御する。また、制御部４８は、ガンマ線投影データ記憶部４４が記憶するデータを用いたＰＥＴ画像再構成部４５の処理を制御する。また、制御部４８は、Ｘ線投影データ記憶部４１が記憶するデータを用いたＣＴ画像再構成部４２及び減弱マップ生成部４３の処理を制御する。また、制御部４８は、補正部４６の処理を制御する。なお、制御部４８は、図示しない入出力装置から操作者の指示を受け付ける。また、制御部４８は、図示しない入出力装置にて、操作者が指示を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、Ｘ線ＣＴ画像およびＰＥＴ画像を表示するように制御する。
【００３３】
以上、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像との位置合せに関する補正処理を実行する。
【００３４】
具体的には、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、被検体Ｐの加重による天板３１の沈み込みに起因するＰＥＴ画像及びＸ線ＣＴ画像における画像間の位置のずれを補正する補正処理を実行する。なお、以下では、天板３１が沈み込んだ状態を天板だれと記載する場合がある。
【００３５】
ここで、まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれについて説明する。図６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置における天板だれを説明するための図である。図６においては、寝台３２がＰＥＴ用架台装置１側に移動した後、繰り出されていた天板３１をステップアンドシュート方式によって寝台３２に戻しながらＰＥＴ画像を撮像した場合の天板だれについて示している。図６のスキャン領域は、ＰＥＴ用架台装置１のスキャン領域を示している。また、図６に示すベッド１、ベッド２及びベッド３は、ステップアンドシュート方式による画像の撮像位置を示している。なお、図６には被検体が示されていないが、実際には、天板３１上には被検体が載せられた場合の天板だれを示している。
【００３６】
図６に示すように、天板だれの程度は、寝台３２からの天板３１の繰り出し量によって異なる。すなわち、図６の（Ａ）に示すように、ベッド１をスキャンする場合には、被検体による加重が天板３１に与える影響が大きく、スキャン領域における天板だれの程度も大きくなる。しかしながら、図６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、寝台３２からの天板３１の繰り出し量が減少するごとに、被検体による加重の天板３１に与える影響が低減して、スキャン領域における天板だれの程度も小さくなる。
【００３７】
図７は、ベッドごとの画像における天板の位置を示す図である。図７においては、ベッドごとに撮像した画像のサジタル（sagittal；矢状）面を示している。すなわち、図７においては、被検体の体軸方向の断面を示している。図７に示すように、ステップアンドシュート方式でＰＥＴ画像を撮像した場合には、天板だれが生じることによって、ベッド間、すなわち画像の継ぎ目に段差が生じることとなる。
【００３８】
このような画像の継ぎ目の段差は、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせを困難にすることから、天板の剛性を向上させたり、天板を支える柱やレールを検出器視野中に設けたりして、天板だれを防止する対策が立てられている。しかしながら、天板の剛性を向上させた場合でも、天板だれを完全に防止することにはならない。例えば、体軸方向に検出器視野が拡大した場合には、天板の繰り出し量は、現在よりもさらに増加することとなり、結果として天板だれが発生することとなる。また、天板を支える柱やレールを検出器視野中に設けた場合には、Ｘ線やガンマ線の吸収に影響を与えることとなり、アーチファクト（artifact）の原因となる。
【００３９】
そこで、本実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、以下、詳細に説明する補正部４６による補正処理を行なうことで、天板だれが生じた場合でも、画像の重ね合わせを容易に行うことを可能にする。図８は、実施例１に係る補正部４６の構成を説明するための図である。図８に示すように、補正部４６は、天板位置算出部４６ａと、パターンマッチング部４６ｂと、位置補正部４６ｃとを有している。そして、補正部４６は、処理結果を補正データ４７に格納する。
【００４０】
天板位置算出部４６ａは、Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。具体的には、天板位置算出部４６ａは、天板３１を体軸方向に移動させながら、被検体Ｐの撮像部位をＸ線により連続的にスキャンする連続移動方式によって撮像された複数の断面画像に描出された天板の位置を用いて、ＣＴ画像における天板の位置を算出する。
【００４１】
図９は、天板位置算出部４６ａによる処理の一例を模式的に示す図である。図９においては、連続移動方式によって撮像され、ＣＴ画像再構成部４２によってＸ線投影データから再構成された複数の断面画像を用いて生成されたサジタル面の画像を示している。また、図９に示す矢印は、天板３１の移動方向を示している。また、図９に示す複数の矩形は、断面画像のスライス幅を示している。
【００４２】
天板位置算出部４６ａは、図９に示すように、各断面画像に描出される天板３１に基づいて、ＣＴ画像における天板位置Ｌ１を算出する。ここで、天板位置算出部４６ａによる天板位置Ｌ１の算出について説明する。連続移動方式によって撮像されたＸ線ＣＴ画像をサジタル面で見た場合のＸ線ＣＴ画像のスライス幅は、実際には、図９に示すような厚みはなく、非常に薄い。そこで、図９に示す各断面画像の幅を限りなく薄くした場合（スライス幅を０に近づけた場合）には、断面画像はＸ線検出器２２の中心に収束することとなる。従って、各断面画像に描出される天板３１に基づいてＣＴ画像における天板位置を算出する場合には、図９に示すように、各断面画像に描出される天板３１の中心を通る直線Ｌ１が天板位置となる。
【００４３】
パターンマッチング部４６ｂは、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。具体的には、パターンマッチング部４６ｂは、パターンマッチングを行なうことで、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定する。例えば、パターンマッチング部４６ｂは、連続する２つのベッドそれぞれで重複して撮像された領域それぞれに描出される被検体部位のずれを算出し、算出したずれをベッドのずれとして検出する。
【００４４】
ここで、まず、ステップアンドシュート方式で撮像されるベッドごとのＰＥＴ画像について説明する。図１０は、ベッド間の重複領域を説明するための図である。図１０においては、ステップアンドシュート方式によって撮像され、ＰＥＴ画像再構成部４５によってガンマ線投影データから再構成された２つのベッドにおけるＰＥＴ画像のサジタル面を示している。図１０に示すスライスとは、１つのＰＥＴ画像が撮像される部分を意味している。
【００４５】
図１０に示すように、ベッドには複数のスライスが含まれており、ｎ番目のベッドで撮像された領域の一部を、（ｎ＋１）番目のベッドで再度撮像する。すなわち、ステップアンドシュート方式では、連続するベッド間で所定の領域を重複させるように天板３１を水平移動させて複数のＰＥＴ画像を撮像する。これは、被検体の体軸方向における検出感度が異なるためである。なお、図１０に示すＲ１とは、被検体内のガンマ線が集積した位置を示している。すなわち、Ｒ１は、ガンマ線が放出された位置を示している。
【００４６】
図１１は、パターンマッチング部４６ｂによる処理の一例を説明するための図である。図１１の（Ａ）においては、ステップアンドシュート方式によって撮像され、ＰＥＴ画像再構成部４５によってガンマ線投影データから再構成された２つのベッドにおけるＰＥＴ画像のサジタル面を示している。図１１の（Ａ）に示すように、パターンマッチング部４６ｂは、ｎ番目のベッドを段階的に上下方向に平行移動させて（ｎ＋１）番目のベッドの被検体部位とｎ番目のベッドの被検体部位との重なりが最大となる位置を算出する。
【００４７】
例えば、パターンマッチング部４６ｂは、図１１の（Ｂ）に示すように、ｎ番目のベッドを段階的に移動させた場合のピクセル移動量及び被検体部位間の距離に放物線を対応付けたパラボラフィッティング法により、ピクセル単位よりも精度の高いサブピクセル単位で被検体部位の重なりが最大となるｎ番目のベッドの位置を決定する。すなわち、以下に示す式（１）を用いて、被検体部位間の距離が最短となるピクセル移動量をサブピクセルオーダーで算出する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
そして、パターンマッチング部４６ｂは、算出したピクセル移動量を連続するベッド間の段差として決定する。なお、式（１）は、検出部位間の距離が、ｎ番目のベッドのｉ番目のピクセルと（ｎ＋１）番目のベッドにおけるｉ番目のピクセルの移動量ｊとの差の総和により求められる。
【００５０】
図８に戻って、位置補正部４６ｃは、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。また、位置補正部４６ｃは、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を補正するための減弱マップを作成する。
【００５１】
以下では、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との融合画像の生成について説明する。まず、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、被検体Ｐに対するＣＴ検査及びＰＥＴ検査が行われると、ＣＴ画像再構成部４２が、Ｘ線投影データ記憶部４１に記憶されたＸ線投影データを用いて、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する。そして、減弱マップ生成部４３が、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する。
【００５２】
ＰＥＴ画像再構成部４５は、ガンマ線投影データ記憶部４４によって記憶されたガンマ線投影データと減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップとを用いて、ＰＥＴ画像を再構成する。ここで、ＰＥＴ画像の再構成に用いられた減弱マップは、天板位置算出部４６ａによって天板位置が算出され、天板位置の情報とともに補正データ４７によって記憶される。
【００５３】
一方、ＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像に対しては、パターンマッチング部４６ｂによるパターンマッチングが実行される。すなわち、ＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像における隣接するベッド間の段差が決定される。
【００５４】
ここで、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによってベッド間の段差が決定されたＰＥＴ画像と、補正データ４７によって天板位置の情報とともに記憶された減弱マップとを用いて、減弱マップの補正を実行する。
【００５５】
図１２は、位置補正部４６ｃによる減弱マップの補正処理の一例を示す図である。図１２に示すように、位置補正部４６ｃは、まず、天板位置算出部４６ａによって算出された減弱マップにおける天板位置Ｌ１を、画像の縦横の幅に基づいて、ＰＥＴ画像に配置する。そして、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって決定された隣接するベッド間の段差を、天板位置Ｌ１に基づいて配置する。
【００５６】
例えば、位置補正部４６ｃは、図１２に示す「ｂ」及び「ｃ」をＬ１からの距離が等しくなる位置に配置することで、ベッド１とベッド２との間の段差を配置する。同様に、ベッド２とベッド３との間の段差「ｄ−ｆ」を配置する。そして、位置補正部４６ｃは、ベッド１の中心でＬ１と交差するように、「ｃ」と「ｇ」とを結んだ直線Ｌ２を配置してベッド１における天板位置として決定する。ベッド２における天板位置は「ｂ」と「ｇ」とを結ぶ直線によって決定される。ベッド３においても同様に決定される。
【００５７】
なお、減弱マップ生成部４３によって生成される減弱マップは、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて生成されていることから、減弱マップにおける天板位置はＸ線ＣＴ画像と同一位置になる。従って、減弱マップにおける天板位置は、図１２に示すように、再構成されたＸ線ＣＴ画像から生成された減弱マップをＰＥＴ画像に重ね合せる補正を実行する場合には、Ｘ線ＣＴ画像の天板位置であるＬ１と同一のものとなる。
【００５８】
そして、位置補正部４６ｃは、図１２に示すように、減弱マップの天板位置Ｌ１をＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２と一致させるように、スライスごとに減弱マップをスライドさせて、ＰＥＴ画像との位置合わせを実行する。そして、位置補正部４６ｃは、位置合わせが行われた減弱マップを補正データ４７に格納する。
【００５９】
補正データ４７にＰＥＴ画像との位置合わせが行われた減弱マップが格納されると、ＰＥＴ画像再構成部４５は、再度、ガンマ線投影データを用いたＰＥＴ画像の再構成を行う。ここで、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正データ４７によって記憶された減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を行う。すなわち、ＰＥＴ画像再構成部４５は、ＰＥＴ画像との位置合わせが行われた減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を実行する。
【００６０】
そして、パターンマッチング部４６ｂは、ＰＥＴ画像再構成部４５によって、再度再構成されたＰＥＴ画像に対してパターンマッチングを実行する。また、天板位置算出部４６ａは、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像における天板位置を算出する。ここで、位置補正部４６ｃは、天板位置が算出されたＸ線ＣＴ画像を用いて、パターンマッチングが実行されたＰＥＴ画像の補正を実行する。
【００６１】
図１３は、位置補正部４６ｃによるＰＥＴ画像の補正処理の一例を示す図である。位置補正部４６ｃは、図１３に示すように、Ｘ線ＣＴ画像の天板位置Ｌ１とＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２とを配置する。そして、位置補正部４６ｃは、図１３に示すように、スライスごとにＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２をＸ線ＣＴ画像の天板位置Ｌ１に一致させるように、スライスをスライドさせて、Ｘ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像の位置合わせを実行する。
【００６２】
そして、位置補正部４６ｃは、Ｘ線ＣＴ画像に対する位置合わせが実行されたＰＥＴ画像を補正データ４７に格納する。制御部４８は、図示しない入力部から入力されたＰＥＴ−ＣＴ装置の操作者からの指示に基づいて、例えば、補正データ４７によって記憶されたＸ線ＣＴ装置に対する位置合わせが実行されたＰＥＴ画像を読み出し、読み出したＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを融合した画像を図示しない表示部に表示させる。
【００６３】
このように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像及びＰＥＴ画像それぞれの天板位置を決定して、決定した天板位置の一方を他方に一致させるように画像補正を行うことで、天板だれが発生した場合にでも容易に画像の重ね合わせを実行することができる。
【００６４】
次に、図１４を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の処理について説明する。図１４は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１４においては、被検体に対して連続移動方式によるＸ線ＣＴ検査とステップアンドシュート方式によるＰＥＴ検査が実行された後の処理について示している。図１４に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、ＣＴ画像再構成部４２がＸ線投影データ記憶部４１によって記憶されたＸ線投影データを用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する（ステップＳ１０１）。
【００６５】
そして、減弱マップ生成部４３がＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する（ステップＳ１０２）。その後、ＰＥＴ画像再構成部４５が、減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップと、ガンマ線投影データ記憶部４４によって記憶されたガンマ線投影データとを用いてＰＥＴ画像を再構成する（ステップＳ１０３）。そして、補正部４６が減弱マップとＰＥＴ画像とのずれを補正する（ステップＳ１０４）。具体的には、補正部４６は、減弱マップをＰＥＴ画像のずれに合せるように補正して、補正データ４７に格納する。
【００６６】
そして、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正した減弱マップを用いてＰＥＴ画像の減弱補正を実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＰＥＴ画像再構成部４５は、補正データ４７によって記憶された減弱マップを用いてＰＥＴ画像の再構成を実行する。そして、補正部４６は、減弱補正後のＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とのずれを補正する（ステップＳ１０６）。
【００６７】
具体的には、補正部４６は、ＰＥＴ画像に対して位置合わせが行われた減弱マップを用いて再構成されたＰＥＴ画像を、Ｘ線ＣＴ画像のずれに合せるように補正する。その後、制御部４８がＰＥＴ画像のベッド間の重複領域を重ねて（ステップＳ１０７）、補正後のＰＥＴ画像とＣＴ画像再構成部４２によって生成されたＸ線ＣＴ画像とを融合させて（ステップＳ１０８）、図示しない表示装置に表示させて処理を終了する。
【００６８】
次に、図１５を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理について説明する。図１５は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による減弱マップの補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１５に示す処理は、図１４のステップＳ１０４に対応する。
【００６９】
図１５に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、天板位置算出部４６ａが減弱マップにおける天板の位置をＸ線ＣＴ画像に基づいて描出する（ステップＳ２０１）。そして、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像のパターンマッチングによりベッド間の段差を算出する（ステップＳ２０２）。
【００７０】
そして、位置補正部４６ｃが、ＰＥＴ画像に減弱マップの天板の位置を配置して（ステップＳ２０３）、ＰＥＴ画像の天板の位置を決定する（ステップＳ２０４）。具体的には、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって算出されたベッド間の段差と減弱マップの天板位置とを用いてＰＥＴ画像の天板位置を決定する。その後、位置補正部４６ｃは、スライスごとに減弱マップの天板の位置をＰＥＴ画像の天板の位置に合せて（ステップＳ２０５）、処理を終了する。
【００７１】
次に、図１６を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理について説明する。図１６は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＰＥＴ画像の補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１６に示す処理は、図１４のステップＳ１０６に対応する。
【００７２】
図１６に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、天板位置算出部４６ａがＸ線ＣＴ画像における天板の位置を描出する（ステップＳ３０１）。そして、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像のパターンマッチングによりベッド間の段差を算出する（ステップＳ３０２）。
【００７３】
そして、位置補正部４６ｃが、ＰＥＴ画像にＸ線ＣＴ画像の天板の位置を配置して（ステップＳ３０３）、ＰＥＴ画像の天板の位置を決定する（ステップＳ３０４）。具体的には、位置補正部４６ｃは、パターンマッチング部４６ｂによって算出されたベッド間の段差とＸ線ＣＴ画像の天板位置とを用いてＰＥＴ画像の天板位置を決定する。その後、位置補正部４６ｃは、スライスごとにＰＥＴ画像の天板の位置をＸ線ＣＴ画像の天板の位置に合せて（ステップＳ３０５）、処理を終了する。
【００７４】
次に、図１７を用いて、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理について説明する。図１７は、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるパターンマッチング処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１７に示す処理は、図１５に示すステップ２０２及び図１６に示すステップＳ３０２に対応する。
【００７５】
図１７に示すように、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、まず、パターンマッチング部４６ｂが隣接する再構成画像を抽出する（ステップＳ４０１）。具体的には、パターンマッチング部４６ｂは、隣接するベッド間の重複領域を抽出する。そして、パターンマッチング部４６ｂは、重複領域における被検体部位を抽出して（ステップＳ４０２）、隣接するベッドを段階的に移動させる（ステップＳ４０３）。
【００７６】
その後、パターンマッチング部４６ｂは、被検体部位のずれが最小となるピクセルの移動量を算出して（ステップＳ４０４）、ピクセルの移動量を隣接するベッド間の段差として決定して（ステップＳ４０５）、処理を終了する。
【００７７】
上述したように、実施例１によれば、天板位置算出部４６ａがＸ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する。そして、パターンマッチング部４６ｂが、被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する。そして、位置補正部４６ｃが、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板だれが発生した場合であっても、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせを容易に実行することを可能にする。
【００７８】
また、実施例１によれば、パターンマッチング部４６ｂが、パターンマッチングを行なうことで、撮像部位が隣り合う核医学画像間で被検体の重複部位の位置を決定する。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、天板だれの程度を精度よく検出することを可能にする。
【００７９】
また、実施例１によれば、位置補正部４６ｃが、天板位置算出部４６ａにより算出された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、およびパターンマッチング部４６ｂにより決定された複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を再構成するための減弱マップを作成する。従って、実施例１に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、高画質のＰＥＴ画像を再構成することができる。
【００８０】
また、実施例１によれば、天板だれが生じた場合であっても、画像の重ね合わせが容易に行えるようになることから、放射線治療天板に合せた位置合わせが可能となり、従来よりも正確な放射線治療計画が可能となる。
【実施例２】
【００８１】
さて、これまで実施例１について説明したが、上述した実施例１以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００８２】
(１)核医学イメージング装置
上述した実施例１では、核医学イメージング装置としてＰＥＴ−ＣＴ装置を用いる場合について説明した。しかしながら、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、ＳＰＥＣＴ―ＣＴ装置などの他の核医学イメージング装置を用いる場合であってもよい。
【００８３】
(２)補正
上述した実施例１では、ＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像に対して位置合わせする場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像に対して位置合わせする場合であってもよい。
【００８４】
(３)減弱マップ
上述した実施例１では、減弱マップを生成した後に、ＰＥＴ画像に対して位置合わせを実行する場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものでなく、例えば、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像に対して位置合わせしたのちに、減弱マップを生成してもよい。
【００８５】
なお、上記した実施の形態は例示であり、発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００８６】
以上説明したとおり、実施例１、２によれば、天板だれが生じた場合でも、画像の重ね合わせを容易に行えるようにすることを可能にする。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１ ＰＥＴ用架台装置
２ ＣＴ用架台装置
３ 寝台装置
４ コンソール装置
３１ 天板
３２ 寝台
４２ ＣＴ画像再構成部
４３ 減弱マップ生成部
４５ ＰＥＴ画像再構成部
４６ 補正部
４６ａ 天板位置算出部
４６ｂ パターンマッチング部
４６ｃ 位置補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出部と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定部と、
前記算出部により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ部と、
を備えたことを特徴とする放射線イメージング装置。
【請求項２】
前記決定部は、パターンマッチングを行なうことで、前記撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の放射線イメージング装置。
【請求項３】
前記算出部により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を再構成するための減弱マップを作成する作成部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線イメージング装置。
【請求項４】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出部と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定部と、
前記算出部により決定された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ部と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出手順と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定手順と、
前記算出手順により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定手順により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出部と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定部と、
前記算出部により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ部と、
を備えたことを特徴とする放射線イメージング装置。
【請求項２】
前記決定部は、パターンマッチングを行なうことで、前記撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の放射線イメージング装置。
【請求項３】
前記算出部により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像と略同一部位を撮像した核医学画像を再構成するための減弱マップを作成する作成部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線イメージング装置。
【請求項４】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出部と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定部と、
前記算出部により決定された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定部により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ部と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
Ｘ線ＣＴ装置によって断層撮像された被検体の複数のＸ線ＣＴ画像において、各Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を算出する算出手順と、
前記被検体を所定の間隔で重複して撮像した複数の核医学画像において、撮像部位が隣り合う核医学画像間で前記被検体の重複部位の位置を決定することで、各核医学画像間のずれを決定する決定手順と、
前記算出手順により算出された前記複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置、および前記決定手順により決定された前記複数の核医学画像間のずれに基づいて、前記被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像および核医学画像の位置合わせを行なう位置合わせ手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−４５３１８（Ｐ２０１２−４５３１８Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２６３６（Ｐ２０１０−１９２６３６）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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