核医学診断Ｘ線ＣＴ装置
【課題】呼吸による体動に基づくＰＥＴ画像のボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像を少ない作業で得ることができる核医学診断Ｘ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】ＰＥＴ／ＣＴ装置１において、データ収集部１１は呼吸信号センサ２５から収集された呼吸信号から作成されたトリガ信号に基づきＰＥＴデータ収集を開始して、サンプリング時間ごとに逐次にフレーム収集する。データ処理部１３は収集されたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６はＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせてサンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形し、画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせ、ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８はＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる。
【解決手段】ＰＥＴ／ＣＴ装置１において、データ収集部１１は呼吸信号センサ２５から収集された呼吸信号から作成されたトリガ信号に基づきＰＥＴデータ収集を開始して、サンプリング時間ごとに逐次にフレーム収集する。データ処理部１３は収集されたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６はＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせてサンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形し、画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせ、ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８はＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、核医学診断Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、呼吸による体動に基づく核医学画像のボケを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、ＰＥＴ／ＣＴ装置を例に挙げて説明する。ＰＥＴ／ＣＴ装置は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体のＰＥＴ画像を求めるＰＥＴ装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備える。ＰＥＴ／ＣＴ装置に備えられるＰＥＴ装置は、Ｘ線撮影よりも長い時間をかけて被検体から発生する放射線を検出して、検出される放射線カウント数に基づき三次元画像である核医学画像を再構成する。核医学画像は画像処理されてコロナル（環状）断面、アキシャル（体軸）断面、サジタル（矢状）断面に変換される。
【０００３】
このようなＰＥＴ／ＣＴ装置に備えられるＰＥＴ装置で、例えば肺野からＰＥＴデータを収集する場合、被検体はＰＥＴデータの収集中に呼吸を繰り返すので、被検体が息を吸い込んでいる時間帯に検出される放射線の発生位置と被検体が息を吐き出している時間帯に検出される放射線の発生位置とはズレる。そして、このようなズレによって、再構成されるＰＥＴ画像は現実の肺野の形態と比べて膨張あるいは収縮してボケる（空間分解能が悪い）。
【０００４】
このように肺野のＰＥＴ画像は空間分解能が悪いので、呼吸ゲートと呼ばれる撮影法が存在する。呼吸ゲートは、被検体の呼吸をセンサーで検出し、一定時間内に収集されるデータのうち吸気相あるいは呼気相のデータのみを収集する撮影法である。このような呼吸ゲートによって得られるＰＥＴ画像は同一位相の画像であるのでボケが少ないが、単一位相で発生する放射線しか検出しないので放射線のカウント不足によってノイズが発生する（Ｓ／Ｎが悪化する）。
【０００５】
単体のＳＰＥＣＴ装置では、呼吸ゲートＳＰＥＣＴによって呼気相の画像と吸気相の画像をそれぞれ再構成し、次に一方の位相の画像に合わせて他方の位相の画像を非線形に変形し、最後に２つの位相の画像を合成する手法が存在する（例えば、非特許文献１参照）。また、肺野のＰＥＴ画像においても同様の手法が紹介されている（非特許文献２参照）。
【非特許文献１】植英規、羽石秀昭、岩永秀幸、大石誉奈、井手正紘、菅一能「呼吸ゲートＳＰＥＣＴ画像における非線形の動き補正」『信学技報』ＭＩ２００４−５６（２００５−１）
【非特許文献２】植英規、山崎智浩、羽石秀昭「呼吸同期ＰＥＴにおける呼吸補正法の提案」『ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＭＡＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ』Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．４（２００６年９月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来のＰＥＴ／ＣＴ装置は、呼吸ゲート機能が備えられていないので、ＣＴ画像と全ての呼吸位相のデータに基づき再構成されるＰＥＴ画像とを重ね合わせた画像はボケる（空間分解能が悪い）という問題がある。また、たとえ呼吸ゲート機能を備えたとしても、呼気相と吸気相のＰＥＴ画像とを非線形に変換して合成されるＰＥＴ画像とＣＴ画像とを重ね合わせても、呼吸ゲートＰＥＴは呼気相と吸気相で発生する放射線しか検出できないので、放射線カウント数が不足して、重ね合わせた画像にノイズが発生する（Ｓ／Ｎが悪い）という問題がある。
【０００７】
またさらに、非特許文献１または非特許文献２に記載されるように、一方の位相の画像に合わせて他方の位相の画像を非線形に変形し、最後に２つの位相の画像を合成する手法をＰＥＴ／ＣＴ装置に応用した場合でも、肺のＰＥＴ／ＣＴ画像を取得する場合、被検体が息を吸って止めている間に取得されるＸ線ＣＴ画像上の肺は、吸気相に合わせて変形されたＰＥＴ画像上の肺よりも大きく膨らむので、このＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とは正確に重ならない。その結果、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との重ね合わせ画像は空間分解能が悪く、Ｓ／Ｎが悪いという問題がある。
【０００８】
そのため、従来、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを正確に重ね合わせるには、まず、呼吸ゲートＰＥＴによって取得される呼気相のＰＥＴ画像と吸気相のＰＥＴ画像とを吸気相のＰＥＴ画像に合わせて変形する。次に、変形されたＰＥＴ画像と被検体が息を吸って止めている間に取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ねあわせるが、重ならないので、このＸ線ＣＴ画像に合わせてＰＥＴ画像を再び変形させる作業が必要である。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、呼吸による体動に基づくＰＥＴ画像のボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像を少ない作業で得ることができる核医学診断Ｘ線ＣＴ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】
【００１０】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備えた核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、被検体から生じる生体信号を収集する生体信号収集手段と、前記生体信号と関連付けて前記核医学用データを収集するデータ収集手段と、関連付けられた生体信号データを利用して、前記核医学用データから各生体信号の相毎の被検体の核医学画像を再構成する再構成手段と、前記各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して各生体信号の相毎の核医学画像上の動きを補正する画像補正手段と、前記補正された核医学画像を重ね合わせる画像重ね合わせ手段と、重ね合わせて得られた核医学画像と前記被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせる核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］請求項１記載の発明によれば、データ収集手段は、生体信号と関連付けて核医学用データを収集する。関連付けられた生体信号データを利用して、再構成手段は、このように収集される核医学用データから各生体信号の相毎の核医学画像を再構成する。画像補正手段は、各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形する。画像重ね合わせ手段は、このように変形される核医学画像を重ね合わせる。核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段は、このように重ね合わされる核医学画像と前述のＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせて、核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得する。このようにこの発明によれば、生体信号の相ごとに取得される核医学画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形される核医学画像が重ね合わされるので、この重ね合わされる核医学画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とを重ね合わせる際に、核医学画像を変形させる作業は一度で済む。
【００１２】
したがって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とが容易に一致するので、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得できる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記装置は、前記生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備え、前記データ収集手段は、前記トリガ信号に基づき前記核医学用データの収集を開始してサンプリング時間ごとに前記核医学用データを収集し、前記再構成手段は、前記核医学用データから各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成し、前記画像補正手段は、前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像上の動きを補正することを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］請求項２記載の発明によれば、生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備えることで、生体信号の相をサンプリング時間に限定して、トリガ信号に基づきサンプリング時間ごとに核医学用データを収集し、各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成して、サンプリング時間毎の核医学画像が取得される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る核医学診断Ｘ線ＣＴ装置によれば、生体信号の相ごとに取得される核医学画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形される核医学画像が重ね合わされるので、この重ね合わされる核医学画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とを重ね合わせる際に、核医学画像を変形させる作業は一度で済む。
【００１６】
したがって、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像をＸ線ＣＴ画像に重ね合わせることができる。この重ね合わせ像は従来のものと比べて、空間分解能およびＳ／Ｎが改善されているといえる。
【００１７】
その結果とくに、核医学画像をコロナル断面で観察したときに境界が判然としない肺と肝臓について、より鮮明な核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得できるので、肺の下部に発生するガン部を肝臓ガンと誤って診断することを防止することができる。また反対に、肝臓の上部に発生するガン部を肺ガンと誤って診断することを防止することができる。
【００１８】
さらに、従来の呼吸ゲートＰＥＴは呼吸センサで呼吸を呼気相と吸気相とに分けてデータ収集しているので、呼吸センサの検出精度がよくない場合や被検体が老齢者や病人など強い呼吸ができない者である場合に放射線カウント数が少ないという問題があるが、本発明に備えられるデータ収集手段は生体信号の相ごとに核医学用データを収集するので、呼吸センサの検出精度や被検体の健康状態に依存することなく十分な放射線カウント数が得られる。その結果、このような核医学画像とＸ線ＣＴ画像とが重ね合わされる画像によって、医師は従来よりも正確にガンを診断できる。
【実施例１】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置の全体構成図であり、図２は、実施例１に係るＰＥＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートであり、図３は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各位相で取得されるＰＥＴ画像の模式図である。図4（ａ）は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるずれ補正の対象となるＰＥＴ画像であり、（ｂ）は基準となるＸ線ＣＴ画像である。
【００２０】
図１に記載されるように、実施例１に係わるＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＰＥＴ装置２は、放射性薬剤が投与された被検体Ｐから発生する放射線を検出してＰＥＴデータを検出する一群の検出器３と、検出器３がトンネル部４の周囲にリング状に設けられるガントリ５と、被検体Ｐを載置してトンネル部４を出入する天板７が設けられるベッド９と、検出器３が検出するＰＥＴデータを収集するデータ収集部１１と、収集されるＰＥＴデータをデータ処理するデータ処理部１３と、データ収集やデータ処理や天板駆動やガントリ駆動を制御する制御部１５とを備える。
【００２１】
ＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＣＴ装置３０は、被検体Ｐに対してコーン状のＸ線を照射するＸ線管３１と、Ｘ線管３１から照射されるＸ線を検出するＸ線検出器３３と、Ｘ線管３１とＸ線検出器３３とをＣＴトンネル部３５を挟んで対向配置するＣＴガントリ部３７と、「息を吸って止めて下さい。」「息を吐いて楽にして下さい。」などの音声をスピーカで被検体Ｐに聞かせて呼吸指示をする呼吸指示部３９と、Ｘ線検出器３３で検出されるＣＴデータを収集するＣＴデータ収集部４１と、収集されたＣＴデータからＣＴ画像を再構成するＣＴデータ処理部４３とを備える。
【００２２】
さらに、ＰＥＴ／ＣＴ装置１は、Ｘ線ＣＴ画像に合わせてＰＥＴ画像を変形する画像補正部１６と、変形されるＰＥＴ画像を重ね合わせる画像重ね合わせ部１７と、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせるＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８と、入力部２１および出力部２３とが備えられる。さらに、ＰＥＴ装置１には、天板７に載置される被検体Ｐの呼吸位相を検出する呼吸信号センサ２５が備えられ、Ａ／Ｄ変換器２７を介してアナログからディジタルに変換して、呼吸信号は制御部１５に出力される。
【００２３】
なお、データ収集部１１はこの発明のデータ収集手段に相当し、データ処理部１３はこの発明の再構成手段に相当し、制御部１５はこの発明のトリガ信号作成手段に相当し、画像補正部１６はこの発明の画像補正手段に相当し、画像重ね合わせ部１７はこの発明の画像重ね合わせ手段に相当し、ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８はこの発明の核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段に相当し、呼吸信号センサ２５はこの発明の生体信号収集手段に相当する。また、ＰＥＴ装置１はこの発明の核医学診断装置に相当し、ＰＥＴデータはこの発明の核医学用データに相当し、ＰＥＴ画像はこの発明の核医学画像に相当する。Ｘ線ＣＴ装置３０はこの発明のＸ線ＣＴ装置に相当する。
【００２４】
入力部２１は、１フレームあたりのデータ収集時間であるサンプリング時間を設定する。
【００２５】
呼吸信号センサ２５は、被検体Ｐの鼻あるいは口周りに装着されるセンサで、呼吸運動に伴いセンサ内の空気圧が変化すると、これを検知して気圧を電圧値に変換して、アナログ信号を出力するものである。このアナログ信号が呼吸信号となる。呼吸信号は制御部１５に出力される。なお、呼吸信号は本発明の生体信号に相当する。
【００２６】
図２に示すように、制御部１５は、ＰＥＴデータ収集の開始タイミングをとるトリガ信号Ｂを生体信号Ａから作成する。制御部１５は、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点Ｔ１に同期してトリガ信号Ｂを発生させる。制御部１５は、このトリガ信号Ｂをデータ収集部１１に出力して、データ収集部１１にデータ収集を開始させる。制御部１５は、トリガ信号Ｂの立ち上がり時点Ｔ１に同期してサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集するサンプリング信号Ｃをデータ収集部１１に出力する。制御部１５は、サンプリング信号Ｃの立ち下りＴ２，Ｔ４，Ｔ６に同期してフレームを切り換えるフレーム切換信号Ｄをデータ収集部１１に出力する。
【００２７】
データ収集部１１は、トリガ信号Ｂに従ってデータ収集を開始し、サンプリング信号Ｃに従ってＰＥＴデータを収集し、フレーム切換信号Ｄに従って次のフレームに移動してサンプリング時間の間隔でＰＥＴデータを収集する。収集されたデータはデータ処理部１３に出力される。
【００２８】
データ処理部１３は、データ収集部１１から入力されたＰＥＴデータを各フレームごとに画像再構成する。データ処理部１３は、図３に示すように、サンプリング時間を時相とするＰＥＴ画像を作成する。図３（ａ）は被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点の肺部のＰＥＴ画像であり、図２のタイミングＴ１とＴ２との間の時相で取得されたものである。図３（ｂ）のＰＥＴ画像は図２のタイミングＴ３とＴ４との間の時相で取得されたものであり、図３（ｃ）のＰＥＴ画像は図２のタイミングＴ５とＴ６との間の時相で取得されたものである。
【００２９】
図4を参照してＰＥＴ画像のずれ補正について説明する。図4（ａ）はサンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像である。図４（ｂ）は息止め指示されて得られるＸ線ＣＴ画像である。画像補正部１６は、前記サンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像を息止め指示されて得られるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形する。
【００３０】
具体的には、三次元的な格子状に配置される多数の制御点Ｍ群からなる変形領域を変形対象となる位相の画像上に定義して、各制御点Ｍを三次元的に移動させる。各制御点Ｍ間の変位は、各制御点の周囲に存在する８点の制御点Ｍの移動状態を基に線形補間によって決定する。
【００３１】
ＰＥＴ画像を非線形に変形すると、ＰＥＴ画像上のトレーサー粒子の密度分布が変化するので、変形後のＰＥＴ画像の画素値を補正する必要がある。ここでは、ＰＥＴ画像上のトレーサー粒子の密度分布の変化と変形後のＰＥＴ画像の画素値とを対応させる補正係数を以下のように求める。変形後のＰＥＴ画像の画素値と補正係数とを積算することで、トレーサー粒子の密度分布の変化に対応する変形後の画素値が求まる。
【００３２】
ｋ（ｒｉ）＝Ｖａｆｔｅｒ（ｒｉ）／Ｖｂｅｆｏｒｅ（ｒｉ）
【００３３】
なお、Ｖｂｅｆｏｒｅ（ｒｉ）とＶａｆｔｅｒ（ｒｉ）は、変形領域内の各画素位置ｒｉを取り囲むように存在する８つの制御点が構成する６面体の変形前後の体積を示す。補正係数は０．０以上の値をとり、６面体が引き伸ばされたら１．０より大きな値になり、逆に６面体が縮められたら１．０より小さな値になる。
【００３４】
画像重ね合わせ部１７は、各時相で取得されるＰＥＴ画像を基準となる図４（ｂ）のＸ線ＣＴ画像に重ね合わせて、１つのＰＥＴ画像を形成する。各時相のＰＥＴ画像は図４（ｂ）のＸ線ＣＴ画像を基準に三次元的に変形されて重ね合わされるので、重ね合わせられたＰＥＴ画像は被検体Ｐの呼吸による体動の影響が現れにくい。
【００３５】
次に図１を参照して、この実施例に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＸ線ＣＴ装置３０について説明する。
【００３６】
制御部１５は、「息を吸って止めて下さい。」という呼吸指示から「息を吐いて楽にして下さい。」という呼吸指示までの間、すなわち被検体Ｐが息を止めている間にＸ線を照射するようにＸ線管３１のＸ線照射を制御する。
【００３７】
ＣＴデータ収集部４１は、被検体Ｐが息を止めている間にＸ線管３１が照射して、Ｘ線検出器３３が検出するＣＴデータを収集する。ＣＴデータ処理部４３は被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴデータに基づいてＣＴ画像を再構成するので、再構成されるＣＴ画像は被検体Ｐの呼吸に基づく体動の影響が現れない。ＣＴデータ処理部４３は、ＣＴ画像を画像重ね合わせ部１７に出力する。なお、被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴデータに基づいて再構成されるＣＴ画像はこの発明の基準となるＸ線ＣＴ画像に相当する。
【００３８】
画像重ね合わせ部１７ではすでに、各サンプリング時間ごとに取得されたＰＥＴ画像が非線形に変形されて、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点を基準とするＰＥＴ画像に残りのＰＥＴ画像が重ね合わせられて、重ね合わせ処理済みのＰＥＴ画像が取得されている。画像重ね合わせ部１７は、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点を基準として重ね合わせ処理されたＰＥＴ画像と、呼吸指示して被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像とを重ね合わせるので、両画像はぴったりと重なり合う。
【００３９】
次に、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との重ね合わせについて説明する。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は、被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像と、そのＣＴ画像と同じ位相に変形されて重ね合わせられるＰＥＴ画像とを重ね合わせる。
【００４０】
実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１によれば、データ収集部１１は呼吸信号センサ２５から収集された呼吸信号から作成されたトリガ信号に基づきＰＥＴデータ収集を開始して、設定されたサンプリング時間の間ＰＥＴデータをフレームごとに収集し続け、サンプリング時間毎に出力されるフレーム切換信号に基づき次のフレームにＰＥＴデータを収集する。データ処理部１３は各フレームごとに収集されたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６はＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて他のサンプリング時間Ｔ１−Ｔ２、Ｔ３−Ｔ４、Ｔ５−Ｔ６等で取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形する。画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせる。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像と変形されたＰＥＴ画像とを重ね合わせる。これにより、サンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形されるＰＥＴ画像が重ね合わされるので、この重ね合わされるＰＥＴ画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる際に、ＰＥＴ画像を変形させる作業は一度で済む。
【００４１】
したがって、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像を取得できる。これにより、ＰＥＴ装置１では呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像を取得できる。このようにして取得されるＰＥＴ画像を呼吸指示して被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像に重ね合わせるので、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像に重ね合わせることができる。この重ね合わせ像は従来のものと比べて、空間分解能およびＳ／Ｎが改善されているといえる。
【００４２】
その結果、被検体Ｐの形態情報が豊富なＸ線ＣＴ画像と重ね合わせてガンなどの病変部が存在する臓器を正確に診断できる。とくに、ＰＥＴ画像をコロナル断面で観察したときに境界が判然としない臓器（例えば肺と肝臓）で、肺と肝臓といった呼吸による体動により位置関係が大きく変化する臓器について、ＰＥＴ画像上で重ならないよう補正することができるので、肺ガンを肝臓ガンと誤って診断することを防止することができる。
【００４３】
さらに、従来の呼吸ゲートＰＥＴは呼吸センサで呼吸を呼気相と吸気相とに分けてデータ収集しているので、呼吸センサの検出精度がよくない場合や被検体Ｐが老齢者や病人など強い呼吸ができない者である場合に放射線カウント数が少ないという問題があるが、本実施例１に備えられるデータ収集部１１はサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集するので、呼吸センサの検出精度や被検体Ｐの健康状態に依存することなく十分な放射線カウント数が得られる。その結果、このようなＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とが重ね合わされる画像によって、医師は従来よりも正確にガンを診断できる。
【実施例２】
【００４４】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係るＰＥＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【００４５】
上述した実施例１では、生体信号（実施例１では呼吸信号）からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段の機能を制御部１５が備えることで、生体信号の相をサンプリング時間に限定して、トリガ信号に基づきサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集し、各サンプリング時間毎の被検体Ｐの核医学画像を再構成して、サンプリング時間毎のＰＥＴ画像が取得されていた。本実施例２では、生体信号からトリガ信号を作らずに任意のタイミングでトリガ信号を出力している。
【００４６】
図５に示すように、本実施例２では、ＰＥＴデータ収集の開始タイミングをとるトリガ信号Ｂを生体信号Ａから作成せずに、任意のタイミングで出力する。制御部１５は、このトリガ信号Ｂをデータ収集部１１に出力して、データ収集部１１にデータ収集を開始させる。制御部１５は、トリガ信号Ｂの立ち上がり時点Ｔ１に同期してＰＥＴデータを収集するサンプリング信号Ｃをデータ収集部１１に出力する。本実施例２でのサンプリング信号Ｃは、実施例１のようなサンプリング時間ごとに出力されずに連続的に出力される。したがって、サンプリング時間よりも短い時間間隔でＰＥＴデータを連続的に収集する。収集されたＰＥＴデータのうち、データ取り出し信号Ｅに同期して、そのデータ取り出し信号Ｅの出力でのタイミングのＰＥＴデータのみを取り出すことで、ＰＥＴデータを選択的に収集している。
【００４７】
生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、データ取り出し信号Ｅの出力のタイミングを決定することで、そのデータ取り出し信号Ｅの出力でのタイミングのＰＥＴデータのみを取り出す。このようなタイミングでＰＥＴデータを取り出して収集することで、生体信号Ａと関連付けてＰＥＴデータを収集することが可能である。図５のチャートでは、生体信号Ａの吸気相のタイミングでデータ取り出し信号Ｅを出力し、吸気相ごとにＰＥＴデータ、さらにはＰＥＴ画像を取得したが、吸気相のタイミングに限定されず、任意のタイミングでもよい。したがって、生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、データ取り出し信号Ｅの出力のタイミングを任意に決定してもよい。また、データ取り出し信号ＥがＯＮになっている時間幅（すなわちＰＥＴデータの取り出し時間）も任意に変更することができる。なお、データ取り出し信号Ｅを発生させずに、生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、その時相ごとに合わせてＰＥＴデータを選択して収集することも可能である。
【００４８】
実施例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１によれば、データ収集部１１は、生体信号Ａと関連付けてＰＥＴデータを収集する。関連付けられた生体信号データを利用して、データ処理部１３はＰＥＴデータから各生体信号Ａの相毎のＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６は各生体信号Ａの相ごとに取得されるＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて非線形に変形する。画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせる。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像と変形されたＰＥＴ画像とを重ね合わせる。これにより、生体信号Ａの相ごとに取得されるＰＥＴ画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形されるＰＥＴ画像が重ね合わされるので、この重ね合わされるＰＥＴ画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、実施例１と同様に、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる際に、ＰＥＴ画像を変形させる作業は一度で済む。
【００４９】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５０】
（１）上述した各実施例では、本発明の生体信号として呼吸信号を例に挙げて説明したが、この他に心拍信号であっても構わない。
【００５１】
（２）上述した各実施例では、ＰＥＴ／ＣＴ装置１でＸ線照射して検出されるＸ線ＣＴデータに基づきＸ線ＣＴ画像を取得したが、すでに別のＸ線ＣＴ装置で呼吸指示して取得されたＸ線ＣＴ画像に基づいて画像重ね合わせをしても構わない。
【００５２】
（３）上述した各実施例では、ＰＥＴデータを再構成して得られた各時相のＰＥＴ画像を重ね合わせていたが、ＰＥＴデータを再構成する前に、ＰＥＴデータを基準となる時相のＰＥＴデータに合わせて変形補正して、補正されたＰＥＴデータを基準となる時相のＰＥＴデータに重ね合わせて、重ね合わせられたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成しても構わない。これにより、各生体信号の相（実施例１ではサンプリング時間）ごとに収集されるＰＥＴデータは被検体Ｐの呼吸による体動を補正されるので、再構成されて得られるＰＥＴ画像は呼吸による体動に基づくボケを低減できる。なお、ＰＥＴデータの一例はサイノグラムである。
【００５３】
（４）上述した各実施例では、本発明の核医学診断装置としてＰＥＴ装置を例に挙げて説明したがＳＰＥＣＴ装置でも構わない。
【００５４】
（５）上述した実施例１では、本発明の基準となるサンプリング時間に取得された核医学画像として被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点（図２に示されるＴ１−Ｔ２）を基準とするＰＥＴ画像を例に挙げて説明したが、被検者Ｐが最も息を吐いた時点（図２に示されるＴ５−６）で取得されるＰＥＴ画像を基準としても、被検者Ｐの呼吸動の中間時点（図２に示されるＴ３−Ｔ４）で取得されるＰＥＴ画像を基準としても、その他の時点を基準としても構わない。
【００５５】
（６）上述した実施例１では、サンプリング時間を入力部２１で設定されるサンプリング時間として説明したが、ＰＥＴ／ＣＴ装置１にあらかじめ記憶されるサンプリング時間でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置を示す全体構成図である。
【図２】実施例１に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【図３】実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各時相で取得されるＰＥＴ画像を示す模式図である。
【図４】実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各時相で取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形する手法を示す模式図である。
【図５】実施例２に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１ …ＰＥＴ／ＣＴ装置
２ …ＰＥＴ装置
１１ …データ収集部
１３ …データ処理部
１５ …制御部
１６ …画像補正部
１７ …画像重ね合わせ部
１８ …ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部
２５ …生体信号センサ
３０ …Ｘ線ＣＴ装置
３９ …呼吸指示部
４１ …ＣＴデータ収集部
４３ …ＣＴデータ処理部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、核医学診断Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、呼吸による体動に基づく核医学画像のボケを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、ＰＥＴ／ＣＴ装置を例に挙げて説明する。ＰＥＴ／ＣＴ装置は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体のＰＥＴ画像を求めるＰＥＴ装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備える。ＰＥＴ／ＣＴ装置に備えられるＰＥＴ装置は、Ｘ線撮影よりも長い時間をかけて被検体から発生する放射線を検出して、検出される放射線カウント数に基づき三次元画像である核医学画像を再構成する。核医学画像は画像処理されてコロナル（環状）断面、アキシャル（体軸）断面、サジタル（矢状）断面に変換される。
【０００３】
このようなＰＥＴ／ＣＴ装置に備えられるＰＥＴ装置で、例えば肺野からＰＥＴデータを収集する場合、被検体はＰＥＴデータの収集中に呼吸を繰り返すので、被検体が息を吸い込んでいる時間帯に検出される放射線の発生位置と被検体が息を吐き出している時間帯に検出される放射線の発生位置とはズレる。そして、このようなズレによって、再構成されるＰＥＴ画像は現実の肺野の形態と比べて膨張あるいは収縮してボケる（空間分解能が悪い）。
【０００４】
このように肺野のＰＥＴ画像は空間分解能が悪いので、呼吸ゲートと呼ばれる撮影法が存在する。呼吸ゲートは、被検体の呼吸をセンサーで検出し、一定時間内に収集されるデータのうち吸気相あるいは呼気相のデータのみを収集する撮影法である。このような呼吸ゲートによって得られるＰＥＴ画像は同一位相の画像であるのでボケが少ないが、単一位相で発生する放射線しか検出しないので放射線のカウント不足によってノイズが発生する（Ｓ／Ｎが悪化する）。
【０００５】
単体のＳＰＥＣＴ装置では、呼吸ゲートＳＰＥＣＴによって呼気相の画像と吸気相の画像をそれぞれ再構成し、次に一方の位相の画像に合わせて他方の位相の画像を非線形に変形し、最後に２つの位相の画像を合成する手法が存在する（例えば、非特許文献１参照）。また、肺野のＰＥＴ画像においても同様の手法が紹介されている（非特許文献２参照）。
【非特許文献１】植英規、羽石秀昭、岩永秀幸、大石誉奈、井手正紘、菅一能「呼吸ゲートＳＰＥＣＴ画像における非線形の動き補正」『信学技報』ＭＩ２００４−５６（２００５−１）
【非特許文献２】植英規、山崎智浩、羽石秀昭「呼吸同期ＰＥＴにおける呼吸補正法の提案」『ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＭＡＧＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ』Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．４（２００６年９月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来のＰＥＴ／ＣＴ装置は、呼吸ゲート機能が備えられていないので、ＣＴ画像と全ての呼吸位相のデータに基づき再構成されるＰＥＴ画像とを重ね合わせた画像はボケる（空間分解能が悪い）という問題がある。また、たとえ呼吸ゲート機能を備えたとしても、呼気相と吸気相のＰＥＴ画像とを非線形に変換して合成されるＰＥＴ画像とＣＴ画像とを重ね合わせても、呼吸ゲートＰＥＴは呼気相と吸気相で発生する放射線しか検出できないので、放射線カウント数が不足して、重ね合わせた画像にノイズが発生する（Ｓ／Ｎが悪い）という問題がある。
【０００７】
またさらに、非特許文献１または非特許文献２に記載されるように、一方の位相の画像に合わせて他方の位相の画像を非線形に変形し、最後に２つの位相の画像を合成する手法をＰＥＴ／ＣＴ装置に応用した場合でも、肺のＰＥＴ／ＣＴ画像を取得する場合、被検体が息を吸って止めている間に取得されるＸ線ＣＴ画像上の肺は、吸気相に合わせて変形されたＰＥＴ画像上の肺よりも大きく膨らむので、このＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とは正確に重ならない。その結果、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との重ね合わせ画像は空間分解能が悪く、Ｓ／Ｎが悪いという問題がある。
【０００８】
そのため、従来、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを正確に重ね合わせるには、まず、呼吸ゲートＰＥＴによって取得される呼気相のＰＥＴ画像と吸気相のＰＥＴ画像とを吸気相のＰＥＴ画像に合わせて変形する。次に、変形されたＰＥＴ画像と被検体が息を吸って止めている間に取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ねあわせるが、重ならないので、このＸ線ＣＴ画像に合わせてＰＥＴ画像を再び変形させる作業が必要である。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、呼吸による体動に基づくＰＥＴ画像のボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像を少ない作業で得ることができる核医学診断Ｘ線ＣＴ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】
【００１０】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備えた核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、被検体から生じる生体信号を収集する生体信号収集手段と、前記生体信号と関連付けて前記核医学用データを収集するデータ収集手段と、関連付けられた生体信号データを利用して、前記核医学用データから各生体信号の相毎の被検体の核医学画像を再構成する再構成手段と、前記各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して各生体信号の相毎の核医学画像上の動きを補正する画像補正手段と、前記補正された核医学画像を重ね合わせる画像重ね合わせ手段と、重ね合わせて得られた核医学画像と前記被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせる核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］請求項１記載の発明によれば、データ収集手段は、生体信号と関連付けて核医学用データを収集する。関連付けられた生体信号データを利用して、再構成手段は、このように収集される核医学用データから各生体信号の相毎の核医学画像を再構成する。画像補正手段は、各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形する。画像重ね合わせ手段は、このように変形される核医学画像を重ね合わせる。核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段は、このように重ね合わされる核医学画像と前述のＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせて、核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得する。このようにこの発明によれば、生体信号の相ごとに取得される核医学画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形される核医学画像が重ね合わされるので、この重ね合わされる核医学画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とを重ね合わせる際に、核医学画像を変形させる作業は一度で済む。
【００１２】
したがって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とが容易に一致するので、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得できる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記装置は、前記生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備え、前記データ収集手段は、前記トリガ信号に基づき前記核医学用データの収集を開始してサンプリング時間ごとに前記核医学用データを収集し、前記再構成手段は、前記核医学用データから各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成し、前記画像補正手段は、前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像上の動きを補正することを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］請求項２記載の発明によれば、生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備えることで、生体信号の相をサンプリング時間に限定して、トリガ信号に基づきサンプリング時間ごとに核医学用データを収集し、各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成して、サンプリング時間毎の核医学画像が取得される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る核医学診断Ｘ線ＣＴ装置によれば、生体信号の相ごとに取得される核医学画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形される核医学画像が重ね合わされるので、この重ね合わされる核医学画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像と核医学画像とを重ね合わせる際に、核医学画像を変形させる作業は一度で済む。
【００１６】
したがって、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明な核医学画像をＸ線ＣＴ画像に重ね合わせることができる。この重ね合わせ像は従来のものと比べて、空間分解能およびＳ／Ｎが改善されているといえる。
【００１７】
その結果とくに、核医学画像をコロナル断面で観察したときに境界が判然としない肺と肝臓について、より鮮明な核医学画像とＸ線ＣＴ画像との重ね合わせ画像を取得できるので、肺の下部に発生するガン部を肝臓ガンと誤って診断することを防止することができる。また反対に、肝臓の上部に発生するガン部を肺ガンと誤って診断することを防止することができる。
【００１８】
さらに、従来の呼吸ゲートＰＥＴは呼吸センサで呼吸を呼気相と吸気相とに分けてデータ収集しているので、呼吸センサの検出精度がよくない場合や被検体が老齢者や病人など強い呼吸ができない者である場合に放射線カウント数が少ないという問題があるが、本発明に備えられるデータ収集手段は生体信号の相ごとに核医学用データを収集するので、呼吸センサの検出精度や被検体の健康状態に依存することなく十分な放射線カウント数が得られる。その結果、このような核医学画像とＸ線ＣＴ画像とが重ね合わされる画像によって、医師は従来よりも正確にガンを診断できる。
【実施例１】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置の全体構成図であり、図２は、実施例１に係るＰＥＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートであり、図３は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各位相で取得されるＰＥＴ画像の模式図である。図4（ａ）は、実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるずれ補正の対象となるＰＥＴ画像であり、（ｂ）は基準となるＸ線ＣＴ画像である。
【００２０】
図１に記載されるように、実施例１に係わるＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＰＥＴ装置２は、放射性薬剤が投与された被検体Ｐから発生する放射線を検出してＰＥＴデータを検出する一群の検出器３と、検出器３がトンネル部４の周囲にリング状に設けられるガントリ５と、被検体Ｐを載置してトンネル部４を出入する天板７が設けられるベッド９と、検出器３が検出するＰＥＴデータを収集するデータ収集部１１と、収集されるＰＥＴデータをデータ処理するデータ処理部１３と、データ収集やデータ処理や天板駆動やガントリ駆動を制御する制御部１５とを備える。
【００２１】
ＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＣＴ装置３０は、被検体Ｐに対してコーン状のＸ線を照射するＸ線管３１と、Ｘ線管３１から照射されるＸ線を検出するＸ線検出器３３と、Ｘ線管３１とＸ線検出器３３とをＣＴトンネル部３５を挟んで対向配置するＣＴガントリ部３７と、「息を吸って止めて下さい。」「息を吐いて楽にして下さい。」などの音声をスピーカで被検体Ｐに聞かせて呼吸指示をする呼吸指示部３９と、Ｘ線検出器３３で検出されるＣＴデータを収集するＣＴデータ収集部４１と、収集されたＣＴデータからＣＴ画像を再構成するＣＴデータ処理部４３とを備える。
【００２２】
さらに、ＰＥＴ／ＣＴ装置１は、Ｘ線ＣＴ画像に合わせてＰＥＴ画像を変形する画像補正部１６と、変形されるＰＥＴ画像を重ね合わせる画像重ね合わせ部１７と、ＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせるＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８と、入力部２１および出力部２３とが備えられる。さらに、ＰＥＴ装置１には、天板７に載置される被検体Ｐの呼吸位相を検出する呼吸信号センサ２５が備えられ、Ａ／Ｄ変換器２７を介してアナログからディジタルに変換して、呼吸信号は制御部１５に出力される。
【００２３】
なお、データ収集部１１はこの発明のデータ収集手段に相当し、データ処理部１３はこの発明の再構成手段に相当し、制御部１５はこの発明のトリガ信号作成手段に相当し、画像補正部１６はこの発明の画像補正手段に相当し、画像重ね合わせ部１７はこの発明の画像重ね合わせ手段に相当し、ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８はこの発明の核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段に相当し、呼吸信号センサ２５はこの発明の生体信号収集手段に相当する。また、ＰＥＴ装置１はこの発明の核医学診断装置に相当し、ＰＥＴデータはこの発明の核医学用データに相当し、ＰＥＴ画像はこの発明の核医学画像に相当する。Ｘ線ＣＴ装置３０はこの発明のＸ線ＣＴ装置に相当する。
【００２４】
入力部２１は、１フレームあたりのデータ収集時間であるサンプリング時間を設定する。
【００２５】
呼吸信号センサ２５は、被検体Ｐの鼻あるいは口周りに装着されるセンサで、呼吸運動に伴いセンサ内の空気圧が変化すると、これを検知して気圧を電圧値に変換して、アナログ信号を出力するものである。このアナログ信号が呼吸信号となる。呼吸信号は制御部１５に出力される。なお、呼吸信号は本発明の生体信号に相当する。
【００２６】
図２に示すように、制御部１５は、ＰＥＴデータ収集の開始タイミングをとるトリガ信号Ｂを生体信号Ａから作成する。制御部１５は、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点Ｔ１に同期してトリガ信号Ｂを発生させる。制御部１５は、このトリガ信号Ｂをデータ収集部１１に出力して、データ収集部１１にデータ収集を開始させる。制御部１５は、トリガ信号Ｂの立ち上がり時点Ｔ１に同期してサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集するサンプリング信号Ｃをデータ収集部１１に出力する。制御部１５は、サンプリング信号Ｃの立ち下りＴ２，Ｔ４，Ｔ６に同期してフレームを切り換えるフレーム切換信号Ｄをデータ収集部１１に出力する。
【００２７】
データ収集部１１は、トリガ信号Ｂに従ってデータ収集を開始し、サンプリング信号Ｃに従ってＰＥＴデータを収集し、フレーム切換信号Ｄに従って次のフレームに移動してサンプリング時間の間隔でＰＥＴデータを収集する。収集されたデータはデータ処理部１３に出力される。
【００２８】
データ処理部１３は、データ収集部１１から入力されたＰＥＴデータを各フレームごとに画像再構成する。データ処理部１３は、図３に示すように、サンプリング時間を時相とするＰＥＴ画像を作成する。図３（ａ）は被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点の肺部のＰＥＴ画像であり、図２のタイミングＴ１とＴ２との間の時相で取得されたものである。図３（ｂ）のＰＥＴ画像は図２のタイミングＴ３とＴ４との間の時相で取得されたものであり、図３（ｃ）のＰＥＴ画像は図２のタイミングＴ５とＴ６との間の時相で取得されたものである。
【００２９】
図4を参照してＰＥＴ画像のずれ補正について説明する。図4（ａ）はサンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像である。図４（ｂ）は息止め指示されて得られるＸ線ＣＴ画像である。画像補正部１６は、前記サンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像を息止め指示されて得られるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形する。
【００３０】
具体的には、三次元的な格子状に配置される多数の制御点Ｍ群からなる変形領域を変形対象となる位相の画像上に定義して、各制御点Ｍを三次元的に移動させる。各制御点Ｍ間の変位は、各制御点の周囲に存在する８点の制御点Ｍの移動状態を基に線形補間によって決定する。
【００３１】
ＰＥＴ画像を非線形に変形すると、ＰＥＴ画像上のトレーサー粒子の密度分布が変化するので、変形後のＰＥＴ画像の画素値を補正する必要がある。ここでは、ＰＥＴ画像上のトレーサー粒子の密度分布の変化と変形後のＰＥＴ画像の画素値とを対応させる補正係数を以下のように求める。変形後のＰＥＴ画像の画素値と補正係数とを積算することで、トレーサー粒子の密度分布の変化に対応する変形後の画素値が求まる。
【００３２】
ｋ（ｒｉ）＝Ｖａｆｔｅｒ（ｒｉ）／Ｖｂｅｆｏｒｅ（ｒｉ）
【００３３】
なお、Ｖｂｅｆｏｒｅ（ｒｉ）とＶａｆｔｅｒ（ｒｉ）は、変形領域内の各画素位置ｒｉを取り囲むように存在する８つの制御点が構成する６面体の変形前後の体積を示す。補正係数は０．０以上の値をとり、６面体が引き伸ばされたら１．０より大きな値になり、逆に６面体が縮められたら１．０より小さな値になる。
【００３４】
画像重ね合わせ部１７は、各時相で取得されるＰＥＴ画像を基準となる図４（ｂ）のＸ線ＣＴ画像に重ね合わせて、１つのＰＥＴ画像を形成する。各時相のＰＥＴ画像は図４（ｂ）のＸ線ＣＴ画像を基準に三次元的に変形されて重ね合わされるので、重ね合わせられたＰＥＴ画像は被検体Ｐの呼吸による体動の影響が現れにくい。
【００３５】
次に図１を参照して、この実施例に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１に備えられるＸ線ＣＴ装置３０について説明する。
【００３６】
制御部１５は、「息を吸って止めて下さい。」という呼吸指示から「息を吐いて楽にして下さい。」という呼吸指示までの間、すなわち被検体Ｐが息を止めている間にＸ線を照射するようにＸ線管３１のＸ線照射を制御する。
【００３７】
ＣＴデータ収集部４１は、被検体Ｐが息を止めている間にＸ線管３１が照射して、Ｘ線検出器３３が検出するＣＴデータを収集する。ＣＴデータ処理部４３は被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴデータに基づいてＣＴ画像を再構成するので、再構成されるＣＴ画像は被検体Ｐの呼吸に基づく体動の影響が現れない。ＣＴデータ処理部４３は、ＣＴ画像を画像重ね合わせ部１７に出力する。なお、被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴデータに基づいて再構成されるＣＴ画像はこの発明の基準となるＸ線ＣＴ画像に相当する。
【００３８】
画像重ね合わせ部１７ではすでに、各サンプリング時間ごとに取得されたＰＥＴ画像が非線形に変形されて、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点を基準とするＰＥＴ画像に残りのＰＥＴ画像が重ね合わせられて、重ね合わせ処理済みのＰＥＴ画像が取得されている。画像重ね合わせ部１７は、被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点を基準として重ね合わせ処理されたＰＥＴ画像と、呼吸指示して被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像とを重ね合わせるので、両画像はぴったりと重なり合う。
【００３９】
次に、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との重ね合わせについて説明する。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は、被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像と、そのＣＴ画像と同じ位相に変形されて重ね合わせられるＰＥＴ画像とを重ね合わせる。
【００４０】
実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１によれば、データ収集部１１は呼吸信号センサ２５から収集された呼吸信号から作成されたトリガ信号に基づきＰＥＴデータ収集を開始して、設定されたサンプリング時間の間ＰＥＴデータをフレームごとに収集し続け、サンプリング時間毎に出力されるフレーム切換信号に基づき次のフレームにＰＥＴデータを収集する。データ処理部１３は各フレームごとに収集されたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６はＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて他のサンプリング時間Ｔ１−Ｔ２、Ｔ３−Ｔ４、Ｔ５−Ｔ６等で取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形する。画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせる。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像と変形されたＰＥＴ画像とを重ね合わせる。これにより、サンプリング時間ごとに取得されるＰＥＴ画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形されるＰＥＴ画像が重ね合わされるので、この重ね合わされるＰＥＴ画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる際に、ＰＥＴ画像を変形させる作業は一度で済む。
【００４１】
したがって、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像を取得できる。これにより、ＰＥＴ装置１では呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像を取得できる。このようにして取得されるＰＥＴ画像を呼吸指示して被検体Ｐが息を止めている間に取得されるＣＴ画像に重ね合わせるので、呼吸による体動に基づくボケを低減でき、かつ１画素あたりの放射線カウント数が多い鮮明なＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像に重ね合わせることができる。この重ね合わせ像は従来のものと比べて、空間分解能およびＳ／Ｎが改善されているといえる。
【００４２】
その結果、被検体Ｐの形態情報が豊富なＸ線ＣＴ画像と重ね合わせてガンなどの病変部が存在する臓器を正確に診断できる。とくに、ＰＥＴ画像をコロナル断面で観察したときに境界が判然としない臓器（例えば肺と肝臓）で、肺と肝臓といった呼吸による体動により位置関係が大きく変化する臓器について、ＰＥＴ画像上で重ならないよう補正することができるので、肺ガンを肝臓ガンと誤って診断することを防止することができる。
【００４３】
さらに、従来の呼吸ゲートＰＥＴは呼吸センサで呼吸を呼気相と吸気相とに分けてデータ収集しているので、呼吸センサの検出精度がよくない場合や被検体Ｐが老齢者や病人など強い呼吸ができない者である場合に放射線カウント数が少ないという問題があるが、本実施例１に備えられるデータ収集部１１はサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集するので、呼吸センサの検出精度や被検体Ｐの健康状態に依存することなく十分な放射線カウント数が得られる。その結果、このようなＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像とが重ね合わされる画像によって、医師は従来よりも正確にガンを診断できる。
【実施例２】
【００４４】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係るＰＥＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【００４５】
上述した実施例１では、生体信号（実施例１では呼吸信号）からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段の機能を制御部１５が備えることで、生体信号の相をサンプリング時間に限定して、トリガ信号に基づきサンプリング時間ごとにＰＥＴデータを収集し、各サンプリング時間毎の被検体Ｐの核医学画像を再構成して、サンプリング時間毎のＰＥＴ画像が取得されていた。本実施例２では、生体信号からトリガ信号を作らずに任意のタイミングでトリガ信号を出力している。
【００４６】
図５に示すように、本実施例２では、ＰＥＴデータ収集の開始タイミングをとるトリガ信号Ｂを生体信号Ａから作成せずに、任意のタイミングで出力する。制御部１５は、このトリガ信号Ｂをデータ収集部１１に出力して、データ収集部１１にデータ収集を開始させる。制御部１５は、トリガ信号Ｂの立ち上がり時点Ｔ１に同期してＰＥＴデータを収集するサンプリング信号Ｃをデータ収集部１１に出力する。本実施例２でのサンプリング信号Ｃは、実施例１のようなサンプリング時間ごとに出力されずに連続的に出力される。したがって、サンプリング時間よりも短い時間間隔でＰＥＴデータを連続的に収集する。収集されたＰＥＴデータのうち、データ取り出し信号Ｅに同期して、そのデータ取り出し信号Ｅの出力でのタイミングのＰＥＴデータのみを取り出すことで、ＰＥＴデータを選択的に収集している。
【００４７】
生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、データ取り出し信号Ｅの出力のタイミングを決定することで、そのデータ取り出し信号Ｅの出力でのタイミングのＰＥＴデータのみを取り出す。このようなタイミングでＰＥＴデータを取り出して収集することで、生体信号Ａと関連付けてＰＥＴデータを収集することが可能である。図５のチャートでは、生体信号Ａの吸気相のタイミングでデータ取り出し信号Ｅを出力し、吸気相ごとにＰＥＴデータ、さらにはＰＥＴ画像を取得したが、吸気相のタイミングに限定されず、任意のタイミングでもよい。したがって、生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、データ取り出し信号Ｅの出力のタイミングを任意に決定してもよい。また、データ取り出し信号ＥがＯＮになっている時間幅（すなわちＰＥＴデータの取り出し時間）も任意に変更することができる。なお、データ取り出し信号Ｅを発生させずに、生体信号ＡからＰＥＴデータの時相を識別して、その時相ごとに合わせてＰＥＴデータを選択して収集することも可能である。
【００４８】
実施例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１によれば、データ収集部１１は、生体信号Ａと関連付けてＰＥＴデータを収集する。関連付けられた生体信号データを利用して、データ処理部１３はＰＥＴデータから各生体信号Ａの相毎のＰＥＴ画像を再構成する。画像補正部１６は各生体信号Ａの相ごとに取得されるＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ装置３０で息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて非線形に変形する。画像重ね合わせ部１７は変形されたＰＥＴ画像を重ね合わせる。ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部１８は息止め指示されて取得されるＸ線ＣＴ画像と変形されたＰＥＴ画像とを重ね合わせる。これにより、生体信号Ａの相ごとに取得されるＰＥＴ画像が息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形され、この変形されるＰＥＴ画像が重ね合わされるので、この重ね合わされるＰＥＴ画像は息止めしている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に容易に一致する。よって、実施例１と同様に、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる際に、ＰＥＴ画像を変形させる作業は一度で済む。
【００４９】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５０】
（１）上述した各実施例では、本発明の生体信号として呼吸信号を例に挙げて説明したが、この他に心拍信号であっても構わない。
【００５１】
（２）上述した各実施例では、ＰＥＴ／ＣＴ装置１でＸ線照射して検出されるＸ線ＣＴデータに基づきＸ線ＣＴ画像を取得したが、すでに別のＸ線ＣＴ装置で呼吸指示して取得されたＸ線ＣＴ画像に基づいて画像重ね合わせをしても構わない。
【００５２】
（３）上述した各実施例では、ＰＥＴデータを再構成して得られた各時相のＰＥＴ画像を重ね合わせていたが、ＰＥＴデータを再構成する前に、ＰＥＴデータを基準となる時相のＰＥＴデータに合わせて変形補正して、補正されたＰＥＴデータを基準となる時相のＰＥＴデータに重ね合わせて、重ね合わせられたＰＥＴデータからＰＥＴ画像を再構成しても構わない。これにより、各生体信号の相（実施例１ではサンプリング時間）ごとに収集されるＰＥＴデータは被検体Ｐの呼吸による体動を補正されるので、再構成されて得られるＰＥＴ画像は呼吸による体動に基づくボケを低減できる。なお、ＰＥＴデータの一例はサイノグラムである。
【００５３】
（４）上述した各実施例では、本発明の核医学診断装置としてＰＥＴ装置を例に挙げて説明したがＳＰＥＣＴ装置でも構わない。
【００５４】
（５）上述した実施例１では、本発明の基準となるサンプリング時間に取得された核医学画像として被検体Ｐが最も深く息を吸い込んだ時点（図２に示されるＴ１−Ｔ２）を基準とするＰＥＴ画像を例に挙げて説明したが、被検者Ｐが最も息を吐いた時点（図２に示されるＴ５−６）で取得されるＰＥＴ画像を基準としても、被検者Ｐの呼吸動の中間時点（図２に示されるＴ３−Ｔ４）で取得されるＰＥＴ画像を基準としても、その他の時点を基準としても構わない。
【００５５】
（６）上述した実施例１では、サンプリング時間を入力部２１で設定されるサンプリング時間として説明したが、ＰＥＴ／ＣＴ装置１にあらかじめ記憶されるサンプリング時間でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置を示す全体構成図である。
【図２】実施例１に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【図３】実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各時相で取得されるＰＥＴ画像を示す模式図である。
【図４】実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置において各時相で取得されるＰＥＴ画像を非線形に変形する手法を示す模式図である。
【図５】実施例２に係る実施例１に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるＰＥＴデータ収集の際に使用されるタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１ …ＰＥＴ／ＣＴ装置
２ …ＰＥＴ装置
１１ …データ収集部
１３ …データ処理部
１５ …制御部
１６ …画像補正部
１７ …画像重ね合わせ部
１８ …ＰＥＴ画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ部
２５ …生体信号センサ
３０ …Ｘ線ＣＴ装置
３９ …呼吸指示部
４１ …ＣＴデータ収集部
４３ …ＣＴデータ処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備えた核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、被検体から生じる生体信号を収集する生体信号収集手段と、前記生体信号と関連付けて前記核医学用データを収集するデータ収集手段と、関連付けられた生体信号データを利用して、前記核医学用データから各生体信号の相毎の被検体の核医学画像を再構成する再構成手段と、前記各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して各生体信号の相毎の核医学画像上の動きを補正する画像補正手段と、前記補正された核医学画像を重ね合わせる画像重ね合わせ手段と、重ね合わせて得られた核医学画像と前記被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせる核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段とを備えることを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記装置は、前記生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備え、前記データ収集手段は、前記トリガ信号に基づき前記核医学用データの収集を開始してサンプリング時間ごとに前記核医学用データを収集し、前記再構成手段は、前記核医学用データから各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成し、前記画像補正手段は、前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像上の動きを補正することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記核医学用データを連続的に収集し、その収集された核医学用データのうち、前記生体信号から核医学用データの時相を識別して、データ取り出し信号の出力のタイミングを決定することで、そのデータ取り出し信号の出力でのタイミングの核医学用データのみを取り出して収集することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記核医学用データを連続的に収集し、その収集された核医学用データのうち、前記生体信号から核医学用データの時相を識別して、その時相ごとに合わせて核医学用データを選択して収集することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項１】
放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過するＸ線に基づいて被検体のＸ線ＣＴ画像を求めるＸ線ＣＴ装置とを備えた核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、被検体から生じる生体信号を収集する生体信号収集手段と、前記生体信号と関連付けて前記核医学用データを収集するデータ収集手段と、関連付けられた生体信号データを利用して、前記核医学用データから各生体信号の相毎の被検体の核医学画像を再構成する再構成手段と、前記各生体信号の相ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して各生体信号の相毎の核医学画像上の動きを補正する画像補正手段と、前記補正された核医学画像を重ね合わせる画像重ね合わせ手段と、重ね合わせて得られた核医学画像と前記被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像とを重ね合わせる核医学画像Ｘ線ＣＴ画像重ね合わせ手段とを備えることを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記装置は、前記生体信号からトリガ信号を作るトリガ信号作成手段を備え、前記データ収集手段は、前記トリガ信号に基づき前記核医学用データの収集を開始してサンプリング時間ごとに前記核医学用データを収集し、前記再構成手段は、前記核医学用データから各サンプリング時間毎の被検体の核医学画像を再構成し、前記画像補正手段は、前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像を被検体が息を止めている状態で取得されるＸ線ＣＴ画像に合わせて変形して前記サンプリング時間ごとに取得される核医学画像上の動きを補正することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記核医学用データを連続的に収集し、その収集された核医学用データのうち、前記生体信号から核医学用データの時相を識別して、データ取り出し信号の出力のタイミングを決定することで、そのデータ取り出し信号の出力でのタイミングの核医学用データのみを取り出して収集することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の核医学診断Ｘ線ＣＴ装置において、前記核医学用データを連続的に収集し、その収集された核医学用データのうち、前記生体信号から核医学用データの時相を識別して、その時相ごとに合わせて核医学用データを選択して収集することを特徴とする核医学診断Ｘ線ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１５６８５６（Ｐ２００９−１５６８５６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１５６３３（Ｐ２００８−１１５６３３）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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