JP2014081368A - 核医学診断装置、画像診断装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】核医学画像の部分領域の視認性を向上させることができる核医学診断装置、画像診断装置および画像処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る核医学診断装置１０は、被検体の撮像領域の放射性同位元素から放射された放射線を計数する計数割当部４１と、撮像領域内に注目領域を設定する注目領域設定部４３と、注目領域に対応する表示画素の計数値の分布に応じて、注目領域用の計数値と画素値との関連付けを決定する正規化部４４と、注目領域用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて注目領域の画像を生成する画像生成部４５と、を備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、核医学診断装置、画像診断装置および画像処理方法に関する。

核医学診断装置は、放射性同位元素（Radio Isotope、以下ＲＩという）を含む薬品（血流マーカ、トレーサ）が生体内の特定組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用して、生体内に分布したＲＩから放射されるガンマ線を生体外に配設されたガンマ線の検出器で検出するようになっている。

ガンマ線の検出結果は、ガンマ線の線量分布に応じた輝度分布を有する核医学画像の生成に用いられる。核医学画像の輝度値は被検体内のＲＩの濃度分布を反映している。このため、ユーザは核医学画像を体内臓器等の機能の診断などに利用することができる。

特開２００９−２１６７１６号公報

ところで、核医学画像を生成する方法として、ガンマ線の検出結果に含まれる位置情報にもとづいて表示画素単位で入射光子数をカウントし、カウント数と画素値（色）とを関連付けたカラールックアップテーブル（以下、ＬＵＴという）を用いて各表示画素の画素値（色相、彩度、輝度）を決定して画像を生成する方法がある。

しかし、あらかじめ定められたＬＵＴを用いる場合、全身撮影（ホールボティ撮影）の核医学画像は、ＲＩが集まりやすい領域の輝度ばかりが高くなり、たとえば肝臓などのＲＩが集まりにくい領域のコントラストが悪くなってしまう。

本発明の一実施形態に係る核医学診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体の撮像領域の放射性同位元素から放射された放射線を計数する計数部と、撮像領域内に注目領域を設定する注目領域設定部と、注目領域に対応する表示画素における計数値の分布に応じて、注目領域用の計数値と画素値との関連付けを決定する正規化部と、注目領域用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて注目領域の画像を生成する画像生成部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係る核医学診断装置の一例を示す概略的なブロック図。 所定の撮像領域全体を示す核医学画像が表示部に表示された様子の一例を示す説明図。 記憶部に記憶された複数のＬＵＴの１つを例示する説明図。 図１に示す画像処理装置の制御部により核医学画像内の部分領域の視認性を向上させる際の手順を示すフローチャート。 所定の撮像領域内に注目領域を設定する様子の一例を示す説明図。 設定された注目領域の正規化画像の一例を示す説明図。 第１の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図。 第２の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図。 （９Ａ）は計数値の範囲が狭い領域を第１または第２の正規化方法で正規化する様子を説明するための図、（９Ｂ）は計数値の範囲が広い領域を第１または第２の正規化方法で正規化する様子を説明するための図、（９Ｃ）は（９Ｂ）と同一の領域を第３の正規化方法で正規化する様子を説明するための図。 第４の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図。

本発明に係る核医学診断装置、画像診断装置および画像処理方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る画像診断装置および画像処理方法は、医用画像の画像処理をあつかう画像診断装置に適用することができ、たとえばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置や核医学診断装置などの画像診断装置に適用することができる。

以下の説明では、本実施形態に係る画像診断装置として核医学診断装置を用いる場合の例について示す。本実施形態に係る核医学診断装置としては、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）やＰＥＴ（Positron Emission Tomography）などのガンマ線検出器を備えた各種装置に適用することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る核医学診断装置１０の一例を示す概略的なブロック図である。

核医学診断装置１０は、ガンマ線検出器１１、データ収集部１２および画像処理装置１３を有する。なお、画像処理装置１３はデータ収集部１２とデータ送受信可能に接続されていればよく、同一の部屋や建屋に設けられずともよい。

ガンマ線検出器１１は、画像処理装置１３に制御されて被検体の所定の撮像領域の放射性同位元素から放射されたガンマ線を検出する。

核医学診断装置１０としてＳＰＥＣＴ装置を用いる場合、ガンマ線検出器１１は被検体に薬品に含まれて投与されたテクネシウムなどの放射性同位元素から放射されるガンマ線を検出する検出器である。ガンマ線検出器１１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。

シンチレータ型検出器を用いてガンマ線検出器１１を構成する場合は、ガンマ線検出器１１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、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、複数の光電子増倍管の出力にもとづいて複数の光電子増倍管により構成される検出面内におけるガンマ線の入射位置情報（位置情報）および強度情報を生成しデータ収集部１２に出力する。この位置情報は、検出面内の２次元座標の情報であってもよいし、あらかじめ検出面を複数の分割領域（以下、１次セルという）に仮想的に分割しておき（たとえば１０２４×１０２４個に分割しておき）、どの１次セルに入射があったかを示す情報であってもよい。

一方、半導体型検出器を用いてガンマ線検出器１１を構成する場合は、ガンマ線検出器１１は、コリメータ、コリメートされたガンマ線を検出するための２次元に配列された複数のガンマ線検出用半導体素子（以下、半導体素子という）および半導体用電子回路などを有する。半導体素子は、たとえばＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）により構成される。

半導体用電子回路は、ガンマ線が入射する事象（イベント）が発生するごとに、半導体素子の出力にもとづいて位置情報および強度情報を生成しデータ収集部１２に出力する。この位置情報は、複数の半導体素子（たとえば１０２４×１０２４個）のうちのどの半導体素子に入射したかを示す情報である。

また、核医学診断装置１０としてＰＥＴ装置を用いる場合、ガンマ線検出器１１はＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）などの薬品に含まれて被検体に投与された放射性同位元素から放射されるガンマ線を検出する検出器である。この場合も、ガンマ線検出器１１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く、シンチレータ型検出器および半導体型検出器の構成は核医学診断装置１０としてＳＰＥＣＴ装置を用いる場合と同様である。

核医学診断装置１０としてＰＥＴ装置を用いる場合、ガンマ線検出器１１を構成する複数の検出素子は、たとえば被検体の周囲を囲むように、六角形または円形に検出器カバー内に配置される。なお、複数の検出素子の配置態様はリング配列型に限られず、たとえば平板上に配列された複数の検出素子が２つ被検体を挟んで対向配置されつつ被検体の周りに回転可能に保持される２検出器対向型に配置されてもよい。また、複数の検出素子は多層のリングに配列されて隣接する層間の画像を取得可能に構成されてもよい。

すなわち、ガンマ線検出器１１は、画像処理装置１３に制御されて被検体の所定の撮像領域の放射性同位元素から放射されたガンマ線を検出し、イベントごとに位置情報および強度情報を出力する。また、位置情報は、１次セルのどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報および検出面内の２次元座標の情報の少なくとも一方である。以下の説明では、ガンマ線検出器１１が位置情報として検出面内のどの位置にガンマ線が入射したかを示す情報を出力する場合の例について示す。

データ収集部１２は、ガンマ線検出器１１の出力をたとえばリストモードで収集する。リストモードでは、ガンマ線の検出位置情報、強度情報、ガンマ線検出器１１と被検体との相対位置を示す情報（ガンマ線検出器１１の位置や角度など）、およびガンマ線の検出時刻がガンマ線の入射イベントごとに収集される。

画像処理装置１３は、図１に示すように、表示部２１、入力部２２、記憶部２３、ネットワーク接続部２４および制御部２５を有する。

表示部２１は、たとえば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、制御部２５の制御に従って核医学診断画像などの各種情報を表示する。

入力部２２は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキーなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を制御部２５に出力する。

記憶部２３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。記憶部２３は、制御部２５により制御されて表示画素ごとの計数値や、計数値と画素値とを関連付ける複数種類のカラールックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶する。

ネットワーク接続部２４は、ネットワーク３０の形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続部２４は、この各種プロトコルに従ってネットワーク３０を介して画像処理装置１３と他の電気機器とを接続する。ここで、ネットワーク３０とは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮなどの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

画像サーバ３１は、たとえばＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System：医用画像保管通信システム）に備えられる画像の長期保管用のサーバであり、核医学診断装置１０により生成された核医学画像を記憶する。また、画像サーバ３１は、ネットワーク３０を介して接続されたＸ線ＣＴ(Computed Tomography)装置３２、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置３３、Ｘ線診断装置３４などの他のモダリティで生成された医用画像を記憶する。また、ネットワーク３０には、たとえば人体アトラスデータなどを記憶した外部のデータベース３５などが接続される。

制御部２５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って画像処理装置１３の処理動作を制御する。

制御部２５のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶された画像処理プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って核医学画像の部分領域の視認性を向上させるための処理を実行する。

制御部２５のＲＡＭは、ＣＰＵ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。制御部２５のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、画像処理装置１３の起動プログラム、画像処理プログラムや、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。なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

図１に示すように、制御部２５のＣＰＵは、画像処理プログラムによって、少なくとも計数割当部４１、画像データ取得部４２、注目領域設定部４３、正規化部４４および画像生成部４５として機能する。この各部４１〜４５は、ＲＡＭの所要のワークエリアをデータの一時的な格納場所として利用する。なお、これらの機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。

計数割当部４１は、所定の撮像領域から放射されたガンマ線の入射位置情報をガンマ線検出器１１から受ける。そして、所定の撮像領域内の位置と表示部２１の表示画素とを対応させ、入射位置情報にもとづいて所定の撮像領域全体が画像表示されるよう表示画素のそれぞれについて入射ガンマ線を光子数として計数した計数値を割り当てる（分配する）。

より具体的には、核医学診断装置１０としてＳＰＥＣＴ装置を用いる場合、計数割当部４１は、データ収集部１２から少なくとも位置情報および強度情報を取得し、波高弁別を用いて所定の強度を有するイベントのみを抽出するとともに所定のエネルギーウインドウ内のエネルギーを有するイベントのみを抽出する。そして、抽出したイベントの位置情報にもとづいて、所定の撮像領域全体が画像表示されるよう表示画素のそれぞれに対して計数値を割り当てる。

また、核医学診断装置１０としてＰＥＴ装置を用いる場合、計数割当部４１は、ガンマ線の入射時間差（対消滅ガンマ線の検出時間の差）が所定の時間ウインドウ幅（たとえば１ｎｓ以内など）にあり、かつ対消滅ガンマ線２つのそれぞれの入射エネルギーがともに所定のエネルギーウインドウ幅内にある組み合わせを抽出する。計数割当部４１は、この抽出した組み合わせのリストモードデータ（同時計数情報）にもとづいて、所定の撮像領域全体が画像表示されるよう表示画素のそれぞれに対して計数値を割り当てる。

図２は、所定の撮像領域全体を示す核医学画像が表示部２１に表示された様子の一例を示す説明図である。また、図３は、記憶部２３に記憶された複数のＬＵＴの１つを例示する説明図である。なお、本実施形態において画素値とは色相、輝度、彩度の少なくとも１つを指すものとし、ＬＵＴに記述される画素値（色数値）は、色相、輝度、彩度の少なくとも１つを指定するための数値であるものとする。

画像生成部４５は、計数割当部４１から所定の撮像領域全体が画像表示されるように割り当てられた表示画素のそれぞれの計数値の情報を受ける。画像生成部４５は、この計数値を用いて記憶部２３に記憶されたＬＵＴの１つ（たとえば特にユーザ指示がない場合に用いられるようデフォルト設定されたＬＵＴ）にもとづいて各表示画素の画素値を求めることにより、所定の撮像領域全体の核医学画像を生成して表示部２１に表示させる（図２参照）。

たとえば、所定の撮像領域全体の計数値が最小値ｓｉｇ＿ｍｉｎから最大値ｓｉｇ＿ｍａｘの範囲にある場合には、画像生成部４５は、最小値ｓｉｇ＿ｍｉｎおよび最大値ｓｉｇ＿ｍａｘがＬＵＴの画素値（色数値）の最小値ｃｏｌ＿ｍｉｎおよびｃｏｌ＿ｍａｘにそれぞれ対応するように、各表示画素の計数値に応じて各表示画素の画素値を求める（図３参照）。

しかし、図２に示すように、所定の撮像領域全体の核医学画像について１つのＬＵＴを用いて各表示画素の画素値を決定すると、ＲＩが集まりやすい領域の輝度ばかりが高くなり、たとえば肝臓などのＲＩが集まりにくい領域のコントラストが悪くなってしまう。図３には、ＲＩが集まりにくい領域の計数値がｓｉｇ＿ｍｉｎからｓｉｇ＿ｍａｘの範囲に比べて非常に狭い最小値ｒｅｇ＿ｍｉｎから最大値ｒｅｇ＿ｍａｘの範囲にある場合の一例を示した。この場合、最小値ｒｅｇ＿ｍｉｎから最大値ｒｅｇ＿ｍａｘの範囲に対応するＬＵＴの範囲の最小値ｒａｗ＿ｍｉｎから最大値ｒａｗ＿ｍａｘの範囲も狭くなってしまい、この領域内はコントラストが低い画像となってしまう。

そこで、本実施形態に係る核医学診断装置１０は、所定の撮像領域内の任意の部分領域の視認性が向上するよう、部分領域の計数値の分布に応じて部分領域の計数値と表示画素との関連付けを変更するよう構成される。

まず、核医学画像内の部分領域の視認性を向上させるための基本的な手順について簡単に説明する。

図４は、図１に示す画像処理装置１３の制御部２５により核医学画像内の部分領域の視認性を向上させる際の手順を示すフローチャートである。図４において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。

また、図５は所定の撮像領域内に注目領域５１を設定する様子の一例を示す説明図であり、図６は設定された注目領域５１の正規化画像の一例を示す説明図である。

この手順は、画像生成部４５により所定の撮像領域の核医学画像が生成された時点でスタートとなる。

まず、ステップＳ１において、画像データ取得部４２は、画像生成部４５により生成された所定の撮像領域の核医学画像を取得する。また、画像データ取得部４２は、必要に応じてＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの他のモダリティで生成された医用画像を、ネットワーク３０を介して画像サーバ３１から取得する。

次に、ステップＳ２において、注目領域設定部４３は、自動的に、またはユーザによる入力部２２を介した指示に応じて半自動もしくは手動によって、所定の撮像領域内に注目領域５１を設定する（図５参照）。図５には、注目領域５１として肝臓が設定された場合の例について示した。

次に、ステップＳ３において、正規化部４４は、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の分布に応じて、記憶部２３に記憶されたＬＵＴを利用して注目領域５１用の計数値と画素値との関連付けを決定する。

次に、ステップＳ４において、画像生成部４５は、注目領域５１用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて注目領域５１に対応する各表示画素の画素値を求めることにより、注目領域５１の正規化画像を生成し、表示部２１に表示させる（図６参照）。なお、本実施形態において、正規化画像とは、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の分布に応じて決定された注目領域５１用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて生成された画像をいうものとする。

なお、画像生成部４５は、注目領域５１の正規化画像と他のモダリティで生成された医用画像とを表示部２１に重畳表示（フュージョン表示）させてもよい。

以上の手順により、所定の撮像領域内の部分領域の視認性を向上させることができる。

続いて、注目領域５１の設定方法について詳細に説明する。

注目領域５１の設定方法には、大きく核医学画像のみを用いる方法と、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの他のモダリティで生成された医用画像を利用する方法の２通りがある。

まず、核医学画像のみを用いる方法について説明する。この方法では、画像データ取得部４２は、図４のステップＳ２において、画像生成部４５により生成された所定の撮像領域の核医学画像を取得する。

自動的に注目領域５１を設定する場合、あらかじめユーザにより入力部２２を介して指定されて、または初期設定により、注目領域５１とする所定の部位の情報（たとえば肝臓など）が注目領域設定部４３に与えられる。注目領域設定部４３は、所定の撮像領域の核医学画像と外部のデータベース３５に記憶された人体アトラスデータとを比較することにより、所定の部位の領域を注目領域５１として設定する。また、自動的に注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、所定の部位の領域を全自動でセグメンテーションすることにより注目領域５１を設定してもよい。

半自動的に注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、まずユーザから入力部２２を介して注目領域５１にしたい部位を指定する操作を受け付ける。この指定操作としては、たとえばユーザが表示部２１に表示された所定の撮像領域の核医学画像を見て確認しながら、この核医学画像内の注目領域５１にしたい部位の領域内の１点をクリックする操作などがあげられる。ユーザにより所定の部位の領域内の１点がクリックされるなどして注目領域５１にしたい部位の指定操作が受け付けられると、注目領域設定部４３は、この部位の領域をセグメンテーションすることにより注目領域５１を設定する。

また、手動で注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、ユーザによる入力部２２を介したＲＯＩ（Region of Interest）の配置指示やマウスのドラッグによる領域指定指示に応じて注目領域５１を設定する。

次に、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの他のモダリティで生成された医用画像を利用する方法について説明する。この方法では、画像データ取得部４２は、図４のステップＳ２において、画像生成部４５により生成された所定の撮像領域の核医学画像を取得するとともに、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの他のモダリティで生成された医用画像を、ネットワーク３０を介して画像サーバ３１から取得する。なお、この医用画像には少なくとも注目領域５１として設定される領域の画像が含まれるものとする。以下の説明では、この医用画像に所定の撮像領域の画像が含まれる場合の例について示す。

自動的に注目領域５１を設定する場合、核医学画像のみを用いる方法と同様に、あらかじめユーザにより入力部２２を介して、または初期設定により、注目領域５１とする所定の部位の情報（たとえば肝臓など）が注目領域設定部４３に与えられる。

注目領域設定部４３は、他のモダリティで生成された所定の撮像領域の医用画像と外部のデータベース３５に記憶された人体アトラスデータとを比較することにより、所定の部位の領域を抽出する。そして、注目領域設定部４３は、医用画像内で抽出された所定の部位の領域に対応する核医学画像内の領域を注目領域５１として設定する。また、自動的に注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、所定の部位の領域を他のモダリティで生成された医用画像内において全自動でセグメンテーションし、核医学画像内の対応する領域を注目領域５１として設定してもよい。

半自動的に注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、まずユーザから入力部２２を介して注目領域５１にしたい部位を、医用画像内で指定する操作を受け付ける。この指定操作は、核医学画像のみを用いる方法と同様、たとえばユーザが表示部２１に表示された所定の撮像領域の医用画像を見て確認しながら、この医用画像内の注目領域５１にしたい部位の領域内の１点をクリックする操作などがあげられる。ユーザにより他のモダリティで生成された医用画像内の所定の部位の領域内の１点がクリックされるなどして、医用画像内で注目領域５１にしたい部位の指定操作が受け付けられると、注目領域設定部４３は、この部位の領域を医用画像内でセグメンテーションし、核医学画像内の対応する領域を注目領域５１として設定する。

また、手動で注目領域５１を設定する場合、注目領域設定部４３は、ユーザにより入力部２２を介して他のモダリティで生成された医用画像内に対するＲＯＩ（Region of Interest）の配置指示やマウスのドラッグによる領域指定指示を受け、この指示された領域に対応する核医学画像内の領域を注目領域５１として設定する。

なお、注目領域５１の設定方法は上述した方法に限られない。たとえば、他のモダリティで生成された医用画像を利用する場合、ユーザにより他のモダリティで生成された医用画像内の所定の部位の領域内の１点がクリックされるなどして、医用画像内で注目領域５１にしたい部位の指定操作が受け付けられると、このクリックされた箇所に対応する核医学画像内の位置を求め、この核医学画像内の位置を含む領域をセグメンテーションすることにより注目領域５１を設定してもよい。また、ユーザにより核医学画像内の所定の部位の領域内の１点がクリックされるなどして、核医学画像内で注目領域５１にしたい部位の指定操作が受け付けられると、このクリックされた箇所に対応する他のモダリティで生成された医用画像内の位置を求め、この医用画像内の位置を含む領域をセグメンテーションし、セグメンテーションした医用画像内の領域に対応する核医学画像内の領域を注目領域５１としてもよい。

続いて、注目領域５１用の計数値と画素値との関連付け（以下、注目領域用関連付けという）の決定方法（以下、正規化方法）について詳細に説明する。

正規化方法としては、大きく次の４つの方法があげられる。なお、以下の説明では、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の最小値をｒｅｇ＿ｍｉｎ、最大値をｒｅｇ＿ｍａｘとし、所定の撮像領域全体の画像（図２参照）を生成する際に適用されたＬＵＴの画素値範囲（色範囲）を最小値ｃｏｌ＿ｍｉｎおよびｃｏｌ＿ｍａｘというものとする。

図７は、第１の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図である。

第１の正規化方法は、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の最小値ｒｅｇ＿ｍｉｎから最大値ｒｅｇ＿ｍａｘまでの範囲に応じて注目領域用関連付けを決定する方法である。

この方法では、正規化部４４は、次の式（１）を用いて正規化された計数値ｎｏｒ＿ｖａｌを求める。

式（１）において、ｖａｌｕｅは各表示画素の計数値を、ｎｏｒ＿ｖａｌは正規化された（補正後の）計数値を、それぞれあらわす。式（１）は、各表示画素の計数値がポイントするＬＵＴの画素値（色数値）を直接変更するための式である。注目領域５１に対応する全ての表示画素の計数値ｖａｌｕｅに対して式（１）を用いてｎｏｒ＿ｖａｌを求めることにより、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の最小値ｒｅｇ＿ｍｉｎから最大値ｒｅｇ＿ｍａｘまでの範囲と所定の撮像領域全体の画像（図２参照）を生成する際に適用されたＬＵＴの画素値範囲とを対応させることができる（図７参照）。

この第１の正規化方法によれば、所定の撮像領域と同一のＬＵＴを用いて、コントラストを強調した視認性の高い注目領域５１の核医学画像を生成することができる。

図８は、第２の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図である。

第２の正規化方法は、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の平均ｒｅｇ＿ａｖｅおよび分散ｒｅｇ＿σに応じて注目領域用関連付けを決定する方法である。

この方法では、正規化部４４は、次の式（２）を用いて正規化された計数値ｎｏｒ＿ｖａｌを求める。

式（２）において、ｔａｒ＿ａｖｅは任意に指定される所定の平均値を、ｔａｒ＿σは任意に指定される所定の分散値を、それぞれあらわす。式（２）は、各表示画素の計数値を所定の撮像領域と同一のＬＵＴに適した値に補正するための式である。注目領域５１に対応する全ての表示画素の計数値ｖａｌｕｅに対して式（２）を用いてｎｏｒ＿ｖａｌを求めることにより、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の平均ｒｅｇ＿ａｖｅおよび分散ｒｅｇ＿σが所定の平均ｔａｒ＿ａｖｅおよび分散ｔａｒ＿σに一致するように各表示画素の計数値ｖａｌｕｅを正規化した計数値ｎｏｒ＿ｖａｌに補正することができる。したがって、所定の撮像領域と同一のＬＵＴを用い、この正規化した計数値ｎｏｒ＿ｖａｌに対応するＬＵＴの画素値を求めることで各表示画素の画素値を決定することにより、正規化画像を生成することができる。

この第２の正規化方法によっても、所定の撮像領域と同一のＬＵＴを用いて、コントラストを強調した視認性の高い注目領域５１の核医学画像を生成することができる。

図９（９Ａ）は計数値の範囲が狭い領域を第１または第２の正規化方法で正規化する様子を説明するための図であり、（９Ｂ）は計数値の範囲が広い領域を第１または第２の正規化方法で正規化する様子を説明するための図である。また、図９（９Ｃ）は（９Ｂ）と同一の領域を第３の正規化方法で正規化する様子を説明するための図である。

第３の正規化方法は、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の平均ｒｅｇ＿ａｖｅおよび分散ｒｅｇ＿σに応じて注目領域用関連付けを決定する方法である。この方法は、平均ｒｅｇ＿ａｖｅおよび分散ｒｅｇ＿σに応じて用いるＬＵＴを変更する点で第２の正規化方法と異なる。

図９（９Ａ）に示すように注目領域５１に対応する表示画素の計数値の範囲が狭い場合は、この計数値の範囲に対応するＬＵＴの範囲（最小値ｒａｗ＿ｍｉｎから最大値ｒａｗ＿ｍａｘ）も狭い。この場合、第１または第２の正規化方法によって対応するＬＵＴの範囲を拡張することにより、十分にコントラストを向上させることができる。

しかし、図９（９Ｂ）に示すように注目領域５１に対応する表示画素の計数値の範囲が比較的広く、対応するＬＵＴの範囲（最小値ｒａｗ＿ｍｉｎから最大値ｒａｗ＿ｍａｘ）が広い場合には、第１または第２の正規化方法によって同一のＬＵＴを用いて対応するＬＵＴの範囲を拡張しても、あまりコントラストが向上しない。

そこで、図９（９Ｃ）に示すように、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の分布に応じてＬＵＴの範囲を変更し、変更後のＬＵＴを用いて注目領域用関連付けを決定することにより、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の範囲によらず注目領域５１のコントラストを向上させることができる。

具体的には、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の平均がｒｅｇ＿ａｖｅ、分散がｒｅｇ＿σであるとき、正規化部４４は、ＬＵＴの中心ＷＬをｒｅｇ＿ａｖｅ、ＬＵＴの幅ＷＷをＡ＊ｒｅｇ＿ａｖｅに設定する（ただしＡは任意の値とする）。

この第３の正規化方法によれば、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の分布に応じてＬＵＴの範囲を変更することにより、コントラストを強調した視認性の高い注目領域５１の核医学画像を生成することができる。なお、正規化部４４は、注目領域５１に対応する表示画素の計数値の平均ｒｅｇ＿ａｖｅおよび分散ｒｅｇ＿σに応じてあらかじめ記憶部２３に記憶された複数のＬＵＴのうちＬＵＴの中心ＷＬおよび幅ＷＷがｒｅｇ＿ａｖｅおよびＡ＊ｒｅｇ＿ａｖｅに近いものを注目領域用のＬＵＴとして抽出してもよい。

図１０は、第４の正規化方法に係る注目領域用関連付けの決定方法を説明するための図である。

第４の正規化方法は、注目領域５１に関連付けられた血流量と所定の血流量との比に応じて注目領域５１に対応する各表示画素の計数値を補正する方法である。

この方法では、正規化部４４は、次の式（３）を用いて正規化された計数値ｎｏｒ＿ｖａｌを求める。

式（３）において、ｂａｓｅ＿ｂｖは注目領域５１に対応する部位の標準血流量を、ｔａｒ＿ｂｖはユーザにより入力部２２を介して指定されて、または初期設定により、設定される所定の血流量を、それぞれあらわす。

標準的な血流量は、臓器によって異なる。血流量に応じてＲＩの集まりやすさが異なり、計数値が異なる。そこで、注目領域５１として臓器領域が設定される場合、式（３）を用いることにより、部位ごとに異なる標準血流量ｂａｓｅ＿ｂｖを所定の血流量との比にもとづいて正規化する。

たとえば、注目領域５１として心臓領域、頭部領域、肝臓領域および腎臓領域の４つの領域が設定される場合を考える。この場合、たとえば所定の血流量ｔａｒ＿ｂｖとして肝臓の標準血流量を用いることにより、頭部や腎臓で高くなっていた輝度値を、肝臓領域の輝度値と同じレベルで観察することができるようになる。なお、ｔａｒ＿ｂｖとしては特定の部位の値を用いてもよいし、任意の値を用いてもよい。

この第４の正規化方法によれば、所定の撮像領域と同一のＬＵＴを用いて、注目領域５１の血流量を考慮してコントラストを強調した視認性の高い注目領域５１の核医学画像を生成することができる。

本実施形態に係る核医学診断装置１０は、核医学画像の部分領域の視認性を向上させることができる。このため、たとえば撮像領域内にＲＩが集まりにくい領域がある場合に、このＲＩが集まりにくい領域を注目領域５１として設定することによりこの領域の画像を観察しやすくすることができる。したがって、本実施形態に係る核医学診断装置１０によれば、これまで発見しづらかった病変箇所の発見可能性を高めることができるとともに、診断速度を向上させることができる。

また、別観察者が同一画像を観察する場合のエラー（interobserver error）や同一観察者が同一画像を複数回観察する場合のエラー（intraobserver error）を低減することができるため、観察者の経験等によらない的確な診断を支援することができる。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

たとえば、本発明の一実施形態に係る画像診断装置は、任意の領域について、領域に対応する表示画素の計数値の分布に応じて計数値と画素値との関連付けを適応的に変更することができる装置であればよい。したがって、上記実施形態では本発明の一実施形態に係る画像診断装置として核医学診断装置を用いる場合の例について説明したが、画像診断装置として利用可能なモダリティはＸ線ＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置などであってもよく、核医学診断装置に限られない。また、画像診断装置があつかう医用画像は当然核医学画像に限られず、たとえばＸ線ＣＴ装置により生成されるパーフュージョン画像などであってもよい。

１０ 核医学診断装置
１３ 画像処理装置
２１ 表示部
２２ 入力部
２３ 記憶部
２５ 制御部
３１ 画像サーバ
３５ データベース
４１ 計数割当部
４２ 画像データ取得部
４３ 注目領域設定部
４４ 正規化部
４５ 画像生成部
５１ 注目領域

Claims (12)

1. 被検体の撮像領域の放射性同位元素から放射された放射線を計数する計数部と、
   前記撮像領域内に注目領域を設定する注目領域設定部と、
   前記注目領域に対応する表示画素における計数値の分布に応じて、前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けを決定する正規化部と、
   前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて前記注目領域の画像を生成する画像生成部と、
   を備えた核医学診断装置。
2. 前記画像生成部は、
   前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて生成した前記注目領域の画像を表示部に表示させる、
   請求項１記載の核医学診断装置。
3. 前記正規化部は、
   前記注目領域に対応する表示画素の計数値の最小値から最大値までの範囲が所定の画素値範囲に対応するよう、前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けを決定する、
   請求項１または２に記載の核医学診断装置。
4. 前記正規化部は、
   前記注目領域を除く前記撮像領域に対応する表示画素の計数値の最小値から最大値までの範囲が前記所定の画素値範囲に対応するよう、前記注目領域を除く前記撮像領域用の計数値と画素値との関連付けを決定する、
   請求項３記載の核医学診断装置。
5. 前記正規化部は、
   前記注目領域を除く前記撮像領域については、対応する表示画素の計数値の最小値から最大値までの範囲が所定の画素値範囲に対応するよう全体用の計数値と画素値との関連付けを決定する一方、前記注目領域については、前記注目領域に対応する表示画素の計数値の平均および分散が所定の平均および分散と一致するよう前記注目領域に対応する各表示画素の計数値を補正し、
   前記画像生成部は、
   前記正規化部により補正された計数値を用いて前記全体用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて前記注目領域に対応する各表示画素の画素値を求めることにより前記注目領域の画像を生成する、
   請求項１または２に記載の核医学診断装置。
6. 前記正規化部は、
   前記注目領域に対応する表示画素の計数値の平均および分散が所定の平均および分散に一致するよう、前記注目領域に対応する表示画素の計数値に関連付けられる画素値範囲の平均および幅を決定する、
   請求項１または２に記載の核医学診断装置。
7. 前記正規化部は、
   前記注目領域を除く前記撮像領域については、対応する表示画素の計数値の最小値から最大値までの範囲が所定の画素値範囲に対応するよう全体用の計数値と画素値との関連付けを決定する一方、前記注目領域については、前記注目領域に関連付けられた血流量と所定の血流量との比に応じて前記注目領域に対応する各表示画素の計数値を補正し、
   前記画像生成部は、
   前記正規化部により補正された計数値を用いて前記全体用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて前記注目領域に対応する各表示画素の画素値を求めることにより前記注目領域の画像を生成する、
   請求項１または２に記載の核医学診断装置。
8. 前記注目領域設定部は、
   前記撮像領域内に複数の注目領域を設定し、
   前記正規化部は、
   前記複数の注目領域のそれぞれについて、各注目領域に関連付けられた血流量と前記所定の血流量との比に応じて注目領域ごとに対応する各表示画素の計数値を補正する、
   請求項７記載の核医学診断装置。
9. 前記注目領域設定部は、
   他のモダリティにより生成された前記被検体の医用画像内で前記注目領域に対応する領域を設定し、この設定した領域にもとづいて前記注目領域を設定する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の核医学診断装置。
10. 前記画像生成部は、
    生成した前記注目領域の画像と、他のモダリティにより生成された前記被検体の医用画像と、を表示部に重畳表示させる、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載の核医学診断装置。
11. 撮像領域内に注目領域を設定する注目領域設定部と、
    前記注目領域に対応する表示画素の画素値の分布に応じて、前記表示画素の画素値を変換する変換部と、
    前記変換部により変換された前記表示画素の画素値にもとづいて前記注目領域の画像を生成する画像生成部と、
    を備えた画像診断装置。
12. 被検体の撮像領域の放射性同位元素から放射された放射線の計数値を取得するステップと、
    前記撮像領域内に注目領域を設定するステップと、
    前記注目領域に対応する表示画素における計数値の分布に応じて、前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けを決定するステップと、
    前記注目領域用の計数値と画素値との関連付けにもとづいて前記注目領域の画像を生成するステップと、
    を有する画像処理方法。

Images