JP2012189362A - Ｐｅｔ装置、ｐｅｔ／ｃｔ装置、及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質向上を可能とする。
【解決手段】検出器リング３５は、被検体回りに配列され前記被検体内から放出されたガンマ線を検出する複数のガンマ線検出器を有する。ＰＥＴ収集部２は、前記複数のガンマ線検出器を介して検出されたガンマ線に応じたＰＥＴ生データを収集する。光源４５は、ＰＥＴ生データの収集中において、被検体に向けて光を繰り返し照射する。光検出器４７は、被検体を挟んで光源４５に対向する位置に設けられ、光源４５からの光を検出する。輪郭画像発生部１２は、光検出器４７からの出力信号に基づいて、ＰＥＴ生データの収集中における被検体の輪郭に関する時系列の輪郭画像を発生する。ＰＥＴ画像発生部１４は、時系列の輪郭画像を利用して、ＰＥＴ生データから被検体の体動によるアーチファクトが低減されたＰＥＴ画像を発生する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、ＰＥＴ装置、ＰＥＴ／ＣＴ装置、及びＸ線ＣＴ装置に関する。

ＰＥＴ（positron emission tomography）収集においては、陽電子放出核種で標識されたＦＤＧ（fluoro deoxy glucose）等の薬剤が被検体に投与される。ＰＥＴ装置は、この薬剤から放出されるペアのガンマ線を検出することで、被検体内の陽電子放出核種の濃度分布を示す機能画像（ＰＥＴ画像）を発生している。

ＰＥＴ／ＣＴ（computed tomography）装置は、ＰＥＴ画像とＣＴで得られる形態画像（ＣＴ画像）とを重ねることで臨床効果を高めている。また、ＰＥＴ／ＣＴ装置は、ＣＴ画像をＰＥＴ画像の再構成処理における減弱補正等に利用している。このため、ＰＥＴ画像とＣＴ画像とは、正確に位置合わせされている方が良い。

ＰＥＴ収集時間は、１５分から２０分程度であり比較的長時間にわたっている。従ってＰＥＴ収集中に被検体が動いてしまう場合がある。被検体の体動によりＰＥＴ画像に体動アーチファクトが発生してしまう。また、ＰＥＴ画像とＣＴ画像とに位置ずれが生じてしまい、ＰＥＴ画像の減弱補正の精度が悪化してしまう。

特開２００９―２５０３５号公報

目的は、画質向上を可能とするＰＥＴ装置、ＰＥＴ／ＣＴ装置、及びＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本実施形態に係るＰＥＴ装置は、被検体内から放出されたガンマ線を検出する複数のガンマ線検出器を介して、前記検出されたガンマ線に応じたＰＥＴ生データを収集するＰＥＴ収集部と、前記ＰＥＴ生データの収集中において、前記被検体に向けて光を繰り返し照射する光源と、前記被検体を挟んで前記光源に対向する位置に設けられ、前記光源からの光を検出する光検出器と、前記光検出器からの出力信号に基づいて、前記ＰＥＴ生データの収集中における前記被検体の輪郭に関する時系列の輪郭画像を発生する輪郭画像発生部と、前記時系列の輪郭画像を利用して、前記ＰＥＴ生データから前記被検体の体動によるアーチファクトが低減されたＰＥＴ画像を発生するＰＥＴ画像発生部と、を具備する。

第１実施形態に係るＰＥＴ装置の構成を示す図。 図１のＰＥＴガントリと光ガントリとの配置例を示す図。 図１のＰＥＴガントリの内部構造の概略図。 図１の光ガントリに含まれる光源と光検出器との配置例を示す図。 図１の輪郭収集部による輪郭データの収集処理例を説明するための図。 図１のスキャン制御部のもとに行われるスキャンのスキャンシーケンスを示す図。 図１のＰＥＴ画像発生部の構成を示す図。 図１のＰＥＴ画像発生部の他の構成を示す図。 変形例１に係るＰＥＴガントリと光ガントリとの配置例を示す図。 変形例３に係る光源と光検出器との配置例を示す図。 第２実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴ装置の構成を示す図。 第２実施形態の配置パターン１における光源と光検出器（Ｘ線検出器）との配置例を示す図。 第２実施形態の配置パターン１におけるＣＴガントリ内のＸ線管、光源、及びＸ線検出器（光検出器）の配置例を示す図。 第２実施形態の配置パターン２におけるＣＴガントリ内のＸ線管、Ｘ線検出器、光源、及び光検出器の配置例を示す図。 第２実施形態の配置パターン３における光源と光検出器との配置例を示す図。 第２実施形態の配置パターン４における光源と光検出器との配置例を示す図。 図１１のＰＥＴ画像発生部の構成を示す図。 図１１のＰＥＴ画像発生部の他の構成を示す図。 変形例５に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。 変形例５における光源と光検出器との配置例を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＰＥＴ装置、ＰＥＴ／ＣＴ装置、及びＸ線ＣＴ装置を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＰＥＴ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、ＰＥＴ装置１は、ＰＥＴ収集部２、輪郭収集部４、ＰＥＴ収集部６、輪郭収集制御部８、及びスキャン制御部１０を有する。

ＰＥＴ収集部２は、ＰＥＴ収集制御部６による制御に従って、被検体に関するＰＥＴ生データを収集する。ＰＥＴ収集部２は、ガンマ線検出機構であるＰＥＴガントリ３１を有している。なお簡便のため、ＰＥＴ生データの収集をＰＥＴ収集と呼ぶことにする。

輪郭収集部４は、輪郭収集制御部８による制御に従って、ＰＥＴ収集中における被検体の輪郭に関する時系列の輪郭データを光を利用して収集する。輪郭収集部４は、光検出機構である光ガントリ３３を有している。なお簡便のため、輪郭データの収集を輪郭収集と呼ぶことにする。

図２は、ＰＥＴガントリ３１と光ガントリ３３との配置例を示す図である。図２に示すように、ＰＥＴガントリ３１と光ガントリ３３とは、天板に載置された被検体Ｐの体軸（Ｚ軸）に沿って配列されている。

図３は、ＰＥＴガントリ３１の内部構造の概略図である。図３に示すように、ＰＥＴガントリ３１は、検出器リング３５を有している。検出器リング３５の開口部には、被検体Ｐを載置可能な天板が挿入される。天板は、検出器リング３５の中心軸に沿って移動可能に寝台（図示せず）に支持されている。天板に載置された被検体Ｐの体軸（Ｚ軸）は、検出器リング３５の中心軸に一致するものとする。典型的には、ＰＥＴガントリ３１内には、Ｚ軸に沿って複数の検出器リング３５が配列されている。検出器リング３５は、Ｚ軸回りに円周状に配列された複数のガンマ線検出器３７を有している。

ガンマ線検出器３７は、被検体Ｐ内部から放出されたガンマ線を検出し、検出された光の強度に応じた強度を有する電気信号を生成する。具体的には、ガンマ線検出器３７は、複数のシンチレータ３９と複数の光電子増倍管４１とを有している。シンチレータ３９は、ガンマ線が入射されると蛍光を発生する。蛍光は、ライトガイド（図示せず）を介して光電子増倍管４１に導かれる。光電子増倍管４１は、ライドガイドを介してシンチレータ３９から蛍光を受波し、受波された蛍光の光量を増幅し、光量に応じた電気信号を発生する。発生された電気信号は、ＰＥＴ生データ発生部４３に供給される。

ＰＥＴ生データ発生部４３は、ガンマ線検出器からの電気信号に既存のエネルギー計算処理や位置計算処理、検出時刻計測処理、同時計測処理等の信号処理を施しＰＥＴ生データを発生する。エネルギー計算処理においてＰＥＴ生データ発生部４３は、ガンマ線検出器からの電気信号に基づいて、ガンマ線検出器に入射されたガンマ線のエネルギー値を計算する。位置計算処理においてＰＥＴ生データ発生部４３は、ガンマ線検出器からの電気信号に基づいて、ガンマ線の入射位置を計算する。ガンマ線の入射位置は、ガンマ線が入射したシンチレータの位置座標に対応する。検出時刻計測処理においてＰＥＴ生データ発生部４３は、ガンマ線検出部によるガンマ線の検出時刻を計測する。エネルギー値のデータと位置座標のデータと検出時刻のデータとは、関連付けてられている。エネルギー値のデータと位置座標のデータと検出時刻のデータとの組合せをイベントデータと呼ぶことにする。同時計測処理においてＰＥＴ生データ発生部４３は、計測された検出時刻をタイムスタンプとして利用し同時計測処理を行う。具体的には、ＰＥＴ生データ発生部４３は、予め定められた時間枠内に収まる２つのイベントに関するイベントデータを特定する。この２つのイベントは、同一の対消滅点から発生されたペアのガンマ線に由来する。ペアのガンマ線を検出した対のガンマ線検出器を結ぶ線は、ＬＯＲ（line of interest）と呼ばれている。ＬＯＲに関するペアのイベントに関するイベントデータの組合せをＰＥＴ生データと呼ぶことにする。すなわち、ＰＥＴ生データは、ペアのイベントに関するエネルギー値のデータ、位置座標のデータ、検出時刻のデータの組合せである。発生されたＰＥＴ生データは、記憶部２０に記憶される。

光ガントリ３３は、図４に示すように、光源４５と光検出器４７とを被検体を挟んで対向するように支持している。また、光ガントリ３３は、光源４５と光検出器４７とをＺ軸回りに回転可能に支持している。ここでＺ軸回りの光源４５と光検出器４７との角度を照射角度と呼ぶことにする。

光源４５は、ＰＥＴ収集部２によるＰＥＴ収集において、被検体に向けて光を繰り返し照射する。光源４５から照射される光は、具体的には、ガンマ線よりも波長が長いＸ線や紫外線、赤外線、可視光線である。以下、説明を具体的に行うため光源４５から照射される光は、人体にとって無害な可視光線であるとする。

光検出器４７は、被検体を挟んで光源４５に対向する位置に設けられている。光検出器４７は、光源４５から被検体に向けて照射された光を繰り返し検出する。典型的には、光検出器４７は、２次元状に光検出素子が配列されてなる２次元アレイタイプである。光源４５からの光は、光源４５の回転方向に沿う光の広がり方向（ファン方向）及びＺ軸方向に沿う光の広がり方向（コーン方向）に広がっている。ファン方向に関する光の広がり角度φは、被検体の輪郭が光検出器４７により検出可能なように設定される。可視光線は、被検体を透過しない。光源４５から照射された光は、光検出器４７の検出面に被検体の陰影を生じさせる。光検出器４７は、被検体の輪郭（あるいはシルエット）を検出することになる。光検出器４７は、検出された光に応じた電気信号を発生する。発生された電気信号は、図１に示すように、輪郭データ発生部４９に供給される。

輪郭データ発生部４９は、光検出器４７からの電気信号をアナログからデジタルに変換する。デジタルに変換された電気信号が輪郭データである。このようにして輪郭データ発生部４９は、ＰＥＴ収集中において、被検体に関する時系列の輪郭データを発生する。なお時系列の輪郭データは、複数の収集時刻に関する輪郭データを含んでいるとする。輪郭データは、記憶部２０に記憶される。

ＰＥＴ収集制御部６は、スキャン制御部１０による制御に従って、ＰＥＴ収集部２を制御する。上述のようにＰＥＴ収集部２は、ＰＥＴ収集制御部６による制御に従って、被検体に関するＰＥＴ生データを収集する。なおＰＥＴ収集は、通常、１０分から１５分程度を要し、比較的長時間にわたる。

輪郭収集制御部８は、スキャン制御部１０による制御に従って、輪郭収集部８を制御する。上述のように輪郭収集部８は、輪郭収集制御部８による制御に従って、被検体に関する時系列の輪郭データを収集する。なお１回の輪郭収集は、数秒程度を要し、比較的短時間にわたる。

スキャン制御部１０は、所定のスキャンシーケンスに従ってＰＥＴ収集と輪郭収集とを行うように、ＰＥＴ収集制御部６と輪郭収集制御部８とを制御する。なお、スキャンは、概念的に、ＰＥＴ収集部６によるＰＥＴ収集と輪郭収集部８による輪郭収集とを含んでいるとする。スキャンシーケンスは、ＰＥＴ生データと輪郭データとの収集タイミング等を規定している。

図１に示すように、第１実施形態に係るＰＥＴ装置１は、さらに、輪郭画像発生部１２、ＰＥＴ画像発生部１４、表示部１６、操作部１８、記憶部２０、及びシステム制御部２２を有する。

輪郭画像発生部１２は、時系列の輪郭データに基づいて時系列の輪郭画像を発生する。時系列の輪郭画像は、複数の収集時刻に関する複数の輪郭画像を含んでいる。輪郭画像は、被検体の輪郭を描出している。時系列の輪郭画像は、ＰＥＴ収集中における被検体の輪郭の動き、すなわち、体動を表現している。

ＰＥＴ画像発生部１４は、時系列の輪郭画像を利用して、ＰＥＴ生データから、被検体の体動によるアーチファクトが低減されたＰＥＴ画像を発生する。このように時系列の輪郭画像は、ＰＥＴ画像の体動補正に利用される。

表示部１６は、ＰＥＴ画像等を表示デバイスに表示する。表示デバイスとしては、ＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。

操作部１８は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。具体的には、操作部１８は、入力デバイスを介してスキャンの開始指示や終了指示を入力したり、スキャン条件を入力したりする。入力デバイスとしては、キーボード、マウス、各種ボタン、タッチキーパネル等が適宜利用可能である。

記憶部２０は、ＰＥＴ生データやＰＥＴ画像のデータ、輪郭データ、輪郭画像のデータを記憶する。ＰＥＴ生データは、例えば、リストモードやヒストグラムモードで記憶される。また、記憶部２０は、ＰＥＴ画像発生のための専用プログラムを記憶している。

システム制御部２２は、ＰＥＴ装置１の中枢として機能する。例えば、システム制御部２２は、記憶部２０から専用プログラムを読み出し、この専用プログラムに従って各部を制御することによりスキャンを実行し、体動補正されたＰＥＴ画像を発生する。

以下、第１実施形態に係るＰＥＴ装置１の詳細について説明する。まずは、輪郭収集部８による輪郭収集について説明する。

輪郭データの収集方法は、大きく分けて２通りある。第１の収集方法は、光源４５が光を繰り返し照射している期間において、光源４５と光検出器４７との位置を固定する方法であり、第２の収集方法は、光源４５が光を繰り返し照射している期間において、光源４５と光検出器４７とを回転する方法である。

〔第１の収集方法：光源４５と光検出器４７とを固定する方法〕 図５は、第１の収集方法を説明するための図である。図５の（ａ）や（ｂ）に示すように、第１実施形態に係る光源４５と光検出器４７の検出面中心とを結ぶ線Ｌは、天板に平行な面においてＺ軸に対して垂直に設定されている。第１の収集方法の場合、光源４５から光が繰り返し照射されている期間、光源４５と光検出器４７とは所定の照射角度で固定されている。照射角度は、典型的には、被検体Ｐの体動を最も検出しやすい角度に設定される。例えば、図５の（ｂ）に示すように、被検体Ｐの呼吸動を最も検出しやすい略９０度又は略２７０度に設定される。換言すれば、被検体Ｐの側方から光が照射されるように光源４５と光検出器４７との照射角度が設定される。なお照射角度は、操作者により操作部１８を介して、又は操作者等により手動で任意に設定可能である。照射角度が一定に保たれた状態で光源４５は、輪郭収集の撮像視野に光を繰り返し照射する。なお輪郭収集の撮像視野は、光の照射領域に規定される。輪郭データ発生部４９は、光検出器４７からの電気信号に基づいて光照射毎に１フレーム分の輪郭データを発生する。輪郭画像発生部４９は、１フレーム分の輪郭データに基づいて被検体に関する１枚の輪郭画像を発生する。輪郭画像は、被検体に関する画素領域（以下、被検体領域と呼ぶことにする。）を含む。このように、輪郭画像には、照射角度から見た被検体のシルエット、換言すれば、輪郭が描出されている。

なお上記の説明において、線Ｌは、天板に平行な面においてＺ軸に対して垂直に設定されるように、光源４５と光検出器４７とが配置されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、輪郭収集の撮像視野がＰＥＴ収集の撮像視野にオーバラップしなければ、線Ｌが天板に平行な面においてＺ軸に対して斜めに設定されるように、光源４５と光検出器４７とが配置されてもよい。

〔第２の収集方法：光源４５と光検出器４７とを回転する方法〕 第２の収集方法の場合、光源４５から光が繰り返し照射されている期間、光源４５と光検出器４７とをＺ軸回りに回転させる。すなわち、第２の収集方法の場合、１回の輪郭収集において、複数の照射角度に関する輪郭データが輪郭データ発生部４９により発生される。例えば、光源４５は、Ｚ軸回りを回転しながら既定の照射角度毎に光を発生し、輪郭データ発生部４９は、各照射角度に関する輪郭データを発生する。輪郭画像発生部１２は、複数の照射角度に関する輪郭データに基づいて被検体に関する１枚の輪郭画像を再構成する。輪郭画像の画像再構成法は、基本的にはＣＴの画像再構成法と同様である。しかしながら、輪郭データセットに基づく画像再構成は、ＣＴの画像再構成よりも簡便に行うことができる。例えば、輪郭データセットに基づく画像再構成は、少なくともコンボリューションとバックプロジェクションとにより実現可能である。

次に、システム制御部２２による制御のもとに行われるＰＥＴ画像の発生処理について詳細に説明する。

図６は、スキャン制御部１０の制御のもとに行われる第１実施形態に係るスキャンのスキャンシーケンスを示す図である。図６に示すように、まず、ＰＥＴ収集前の基準時刻ｔ（０）において、輪郭収集部４は、上述の方法により輪郭データＩｍＤａｔａ（０）を収集する。輪郭データＩｍＤａｔａ（０）は、第１の収集方法の場合、１つの照射角度に関する輪郭データを含み、第２の収集方法の場合、複数の照射角度に関する輪郭データを含む。ここで、ＰＥＴ収集前に収集された輪郭データを基準輪郭データと呼ぶことにする。基準輪郭データＩｍＤａｔａ（０）が収集されると輪郭画像発生部１２は、基準輪郭データＩｍＤａｔａ（０）に基づいて基準輪郭画像Ｉｍ（０）を発生する。

次にＰＥＴ収集部２は、ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａを収集する。ＰＥＴ収集は、長時間にわたるので被検体の体動を誘発する。ＰＥＴ収集中、輪郭収集部４は、上述のように、既定の時間間隔（十数秒に数秒の時間間隔）毎に輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）を収集する。なおＰＥＴ収集の開始後に収集された輪郭データを比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）と呼ぶことにする。換言すれば、比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）は、基準時刻ｔ（０）とは異なる他の時刻に収集された輪郭データである。なお１≦ｋ≦ｎであり、ｋ及びｎは、１以上の整数である。比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）が収集されると輪郭画像発生部１２は、比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）に基づいて比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）を発生する。比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）は、ＰＥＴ生データの収集中であっても、ＰＥＴ生データの一時的な中断時において収集されても良い。また、体動補正の精度向上のため輪郭収集部４は、既定の時間間隔毎ではなく、常に比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）を収集しても良い。

比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）が発生されるとＰＥＴ画像発生部１４によりＰＥＴ画像の発生処理が行われる。ＰＥＴ画像発生部１４は、輪郭画像（基準輪郭画像Ｉｍ（０）及び比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ））を利用して、体動補正されたＰＥＴ画像を発生する。ＰＥＴ画像発生部１４には、処理方法に応じて２つのタイプがある。第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａは、ＰＥＴ画像に体動補正を施す。第２のＰＥＴ画像発生部１４Ｂは、ＰＥＴ生データに体動補正を施す。以下、第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａと第２のＰＥＴ画像発生部１４Ｂとに分けて体動補正されたＰＥＴ画像の発生処理について詳細に説明する。

図７は、第１実施形態に係る第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａの構成を示す図である。図７に示すように、第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａは、変換行列算出部５１、ＰＥＴ生データ区分部５３、ＰＥＴ画像再構成部５５、ＰＥＴ画像体動補正部５７、及びＰＥＴ画像加算部５９を有する。

変換行列算出部５１は、基準輪郭画像Ｉｍ（０）と比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）との変換行列Ｍ（ｋ）を算出する。具体的には、変換行列算出部５１は、比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）の被検体領域の輪郭を基準輪郭画像Ｉｍ（０）の被検体領域の輪郭に合わせ、比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）から基準輪郭画像Ｉｍ（０）への平行移動・回転移動のための変換行列Ｍ（ｋ）を算出する。このように、変換行列Ｍ（ｋ）は、比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）から基準輪郭画像Ｉｍ（０）への座標変換を表す行列である。なお輪郭の位置合わせの方法として、例えば、変換行列算出部５１は、輪郭を楕円で近似し、楕円上の代表的な数点を利用して変換行列Ｍ（ｋ）を算出する。

ＰＥＴ生データ区分部５３は、図６に示すように、ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａを時系列に沿ってｋ＋１個のＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）に区分する。ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）の数は、典型的には、基準輪郭画像Ｉｍ（０）と比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）との合計数に等しい。具体的には、ＰＥＴ生データ区分部５３は、基準時刻ｔ（０）を含む第１の所定期間に収集されたＰＥＴ生データを基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）に分類する。第１の所定期間は、基準時刻ｔ（０）から、基準時刻ｔ（０）と比較輪郭データＩｍＤａｔａ（１）の収集時刻ｔ（１）との中間時刻ｔ´（１）までの時間間隔ｔ´（１）−ｔ（０）に規定される。なお、中間時刻ｔ´（１）は、ｔ（０）＜ｔ´（１）＜ｔ（１）であれば、如何なる時刻でもよい。これは、ｔ（ｋ−１）＜ｔ´（ｋ）＜ｔ（ｋ）でも同様である。ＰＥＴ生データ区分部５３は、比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）の収集時刻ｔ（ｋ）を含む第２の所定期間に収集されたＰＥＴ生データを比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）に分類する。換言すれば、ＰＥＴ生データ区分部５２は、時刻ｔ´（１）からＰＥＴ収集の終了時刻ｔ（ｚ）までに収集されたＰＥＴ生データを検出時刻のデータを参照してｎ個に分割する。第２の所定期間ｔ´（ｋ＋１）−ｔ´（ｋ）は、隣り合う比較輪郭データＩｍＤａｔａ（ｋ）の収集時刻の差分ｔ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ）と同一の時間間隔に規定される。

ＰＥＴ画像再構成部５５は、基準時刻ｔ（０）に関する基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）に基づいて基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）を再構成する。同様に、ＰＥＴ画像再構成部５５は、基準時刻ｔ（０）外の他の収集時刻ｔ（ｋ）に関する比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）に基づいて比較ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（ｋ）を再構成する。

ＰＥＴ画像体動補正部５７は、比較ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（ｋ）に変換行列Ｍ（ｋ）を適用して比較ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）を座標変換する。座標変換により比較ＰＥＴ画像Ｉｍ（ｋ）は、体動補正される。すなわち、座標変換により比較ＰＥＴ画像Ｉｍ（ｋ）上の体動アーチファクトが低減される。この詳細については、以下に説明する。座標変換後のＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）を補正比較ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）と呼ぶことにする。補正比較ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）の座標系は、基準輪郭画像Ｉｍ（０）の座標系に一致しているので、補正比較ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）は、基準時刻ｔ（０）からの被検体の体動に起因する体動アーチファクトが低減される。なお基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）は基準時刻ｔ（０）に関する画像であるので、基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）の座標系は基準輪郭画像Ｉｍ（０）の座標系に一致しているとみなされる。すなわち、基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）は、体動アーチファクトを含まないとみなされる。

ＰＥＴ画像加算部５９は、基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）と全ての補正比較ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍ（ｋ）とを加算して、体動補正されたＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍを発生する。ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍは、基準時刻ｔ（０）からの被検体の体動に起因する体動アーチファクトを多く含まない。

図８は、第１実施形態に係る第２のＰＥＴ画像発生部１４Ｂの構成を示す図である。図８に示すように、第２のＰＥＴ画像発生部１４Ｂは、変換行列算出部５１、ＰＥＴ生データ区分部５３、ＰＥＴ生データ体動補正部６１、ＰＥＴ生データ加算部６３、及びＰＥＴ画像再構成部６５を有する。なお以下の説明において、第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａと略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、説明を省略する。

ＰＥＴ生データ体動補正部６１は、比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）に変換行列Ｍ（ｋ）を適用して比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）を座標変換する。座標変換により比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）に含まれる体動アーチファクト成分が低減される。これにより比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）が体動補正される。座標変換後の比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）を補正比較ＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａ（ｋ）と呼ぶことにする。各補正比較ＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａ（ｋ）の座標系は、基準輪郭画像Ｉｍ（０）の座標系に一致しているので、体動アーチファクトが低減されている。なお基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）は基準時刻ｔ（０）に関するＰＥＴ生データであるので、基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）の座標系は基準輪郭画像Ｉｍ（０）の座標系に一致しているものとみなされる。すなわち、基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）は、体動アーチファクト成分を含まないとみなされる。

ＰＥＴ生データ加算部６３は、基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）と全ての補正比較ＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａ（ｋ）とを加算して、体動補正されたＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａを発生する。ＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａは、オリジナルのＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａに比して体動アーチファクト成分を含まない。

ＰＥＴ画像再構成部６５は、体動補正されたＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａに基づいて、体動補正されたＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍを再構成する。ＰＥＴ画像ＣＰＥＴＩｍは、オリジナルのＰＥＴ画像に比して体動アーチファクトを多く含まない。

かくして第１実施形態によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ装置を提供することが可能となる。

（変形例１）
第１実施形態に係るＰＥＴ装置は、複数の検出器リングがＺ軸に沿って空間的に分離されていない標準的なＰＥＴ装置であるとした。変形例１に係るＰＥＴ装置は、複数の検出器リングがＺ軸に沿って空間的に分離されている開放型のＰＥＴ装置（ＯｐｅｎＰＥＴ装置）である。以下、変形例１に係るＰＥＴ装置について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図９は、変形例１に係るＰＥＴ装置のＰＥＴガントリ３１と光ガントリ３３との配置を示す図である。図９に示すように、光ガントリ３３は、第１のＰＥＴガントリ３１―１と第２のＰＥＴガントリ３１―２との間に設けられている。各ＰＥＴガントリ３１―１，３１―２は、Ｚ軸に沿って配列された複数の検出器リング３５を有している。光ガントリ３３は、第１実施形態と同様に光源４５と光検出器４７とを有している。ＰＥＴ収集の撮像視野は、各ＰＥＴガントリ３１―１，３１―２内の検出器リング３５の開口部内のみならず、２つのＰＥＴガントリ３１―１，３１―２の間、すなわち、光ガントリ３３内をも包含する。すなわち、ＰＥＴ収集の撮像視野は、輪郭収集の撮像視野を含んでいる。換言すれば、ＰＥＴ収集の撮像視野は輪郭収集の撮像視野にオーバラップする。従って、ＰＥＴ画像上の被検体領域と輪郭画像上の被検体領域とを完全に位置整合させることができるので、変形例１に係るＰＥＴ装置は、第１実施形態に比して、高精度の体動補正を実現できる。

かくして変形例１によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ装置を提供することが可能となる。

なお光源４５と光検出器４７とを搭載する光ガントリ３３は、１台のみに限定されず、２台以上設けられても良い。この場合、各光ガントリ３３は、Ｚ軸に沿って、検出器リング３５、光ガントリ３３、検出器リング３５、光ガントリ３３、検出器リング３５、・・・・のように、複数箇所の検出器リング３５間に設けられても良い。

（変形例２）
第１実施形態に係るＰＥＴ画像発生部１４は、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データを基準ＰＥＴ生データと比較ＰＥＴ生データとに区分するとした。変形例２に係るＰＥＴ画像発生部は、オリジナルのＰＥＴ生データを区分しない。以下、変形例２に係るＰＥＴ装置について説明する。

変形例２に係る第１のＰＥＴ画像発生部１４Ａ´は、変換行列算出部５１´、ＰＥＴ画像再構成部５５´、及びＰＥＴ画像体動補正部５７´を有する。

変換行列算出部５１´は、基準輪郭画像と比較輪郭画像との変換行列を算出する。なお変形例２に係る比較輪郭画像は、１枚である。この比較輪郭画像は、ＰＥＴ収集開始からＰＥＴ収集終了後までの期間において任意のタイミングで輪郭収集部４により収集された輪郭データに基づく画像である。

ＰＥＴ画像再構成部５５´は、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データに基づいてオリジナルのＰＥＴ画像を再構成する。

ＰＥＴ画像体動補正部５７´は、時系列の輪郭画像を利用して、オリジナルのＰＥＴ画像から、体動補正されたＰＥＴ画像を発生する。具体的には、ＰＥＴ画像体動補正部５７´は、変換行列算出部５１からの変換行列を、オリジナルのＰＥＴ画像に適用し、オリジナルのＰＥＴ画像を座標変換する。座標変換によりオリジナルのＰＥＴ画像は体動補正される。

変形例２に係る第２のＰＥＴ画像発生部１４Ｂ´は、変換行列算出部５１´、ＰＥＴ生データ体動補正部６１´、及びＰＥＴ画像再構成部６５´を有する。

ＰＥＴ生データ体動補正部６１´は、時系列の輪郭画像を利用して、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データから、体動補正されたＰＥＴ生データを発生する。具体的には、ＰＥＴ生データ体動補正部６１´は、変換行列算出部５１´からの変換行列をオリジナルのＰＥＴ生データに適用し、オリジナルのＰＥＴ生データを座標変換する。座標変換によりオリジナルのＰＥＴ生データは、体動補正される。

ＰＥＴ画像再構成部６５´は、体動補正されたＰＥＴ生データに基づいて体動補正されたＰＥＴ画像を再構成する。

このように、変形例２に係るＰＥＴ画像発生部１４´は、オリジナルのＰＥＴ生データを複数のＰＥＴ生データに区分すること無しに、時系列の輪郭画像を利用して体動補正されたＰＥＴ画像を発生することができる。しかしながら、区分処理の省略により、変形例２に係るＰＥＴ画像の体動補正の精度は、第１実施形態に比して低減してしまう。そのかわり、区分処理の省略に伴って、変形例２に係るＰＥＴ画像発生部１４´は、区分処理や加算処理に伴う処理時間を無くすことができ、体動補正の処理時間を低減することができる。

かくして変形例２によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ装置を提供することが可能となる。

（変形例３）
第１実施形態に係る光源４５と光検出器４７とは、輪郭収集の撮像視野がＰＥＴ収集の撮像視野にオーバラップしないように配置されるとした。変形例３においては、光源４５と光検出器４７とは、輪郭収集の撮像視野がＰＥＴ収集の撮像視野にオーバラップするように配置される。

図１０は、変形例３に係る光源４５と光検出器４７との配置を示す図である。図１０に示すように、光源４５と光検出器４７とは、線Ｌが天板に平行な面においてＺ軸に対して傾斜し、ＰＥＴ収集の撮像視野を挟んで対向するように配置される。すなわち、光源４５と光検出器４７とは、ＰＥＴガントリ３１を挟んで互いに対向する位置に配置される。この場合、光源４５と光検出器４７とは、１つの筐体（光ガントリ３３）に搭載されていない。このように、光源４５と光検出器４７とがＰＥＴ収集の撮像視野を挟んで対向するように配置されることで、ＰＥＴ収集の撮像視野を輪郭収集の撮像視野にオーバラップさせることができる。従って変形例１と同様に、ＰＥＴ画像上の被検体領域と輪郭画像上の被検体領域とを解剖学的に位置整合させることができるので、変形例３に係るＰＥＴ装置は、第１実施形態に比して、高精度の体動補正を実現できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴ装置について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態や変形例１、変形例２、変形例３と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図１１は、第２実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１００の構成を示す図である。図１１に示すように、ＰＥＴ／ＣＴ装置１００は、ＰＥＴ収集部２、輪郭収集部４、ＰＥＴ収集制御部６、輪郭収集制御８、ＣＴ収集部１０２、ＣＴ収集制御部１０４、及びスキャン制御部１０６を有する。

ＣＴ収集部１０２は、ＣＴ収集制御部１０４による制御に従って、被検体に関するＣＴ生データ（投影データ）を収集する。ＣＴ収集部１０２は、Ｘ線検出機構であるＣＴガントリ１２１を有している。なお簡便のため、ＣＴ収集部１０２によるＣＴ生データの収集をＣＴ収集（ＣＴスキャン）と呼ぶことにする。

ＣＴガントリ１２１は、Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とを有している。Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とは、被検体を挟んで対向し、Ｚ軸回りに回転可能にＣＴガントリ１２１内の回転フレーム（図示せず）により支持されている。Ｘ線管１２３は、図示しない高電圧発生部からの高電圧の印加によりＸ線を発生する。Ｘ線検出器１２５は、Ｘ線管１２３から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号は、ＣＴ生データ発生部１２７に供給される。

ＣＴ生データ発生部１２７は、図示しないＤＡＳ（data acquisition system）と前処理部とを有している。ＤＡＳは、Ｘ線検出器１２５から出力された電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された電気信号をＣＴ生データと呼ぶことにする。前処理部は、ＤＡＳからのＣＴ生データに対数変換や感度補正等の前処理を施す。前処理が施されたＣＴ生データは、記憶部１１６に記憶される。

ＣＴ収集制御部１０４は、スキャン制御部１０６による制御に従って、ＣＴ収集部１０４を制御する。上述のようにＣＴ収集部１０２は、収集制御部１０４により制御に従って、被検体に関するＣＴ生データを収集する。

スキャン制御部１０６は、所定のスキャンシーケンスに従ってＰＥＴ収集と輪郭収集とＣＴ収集とを行うように、ＰＥＴ収集制御部６と輪郭収集制御部８とＣＴ収集制御部１０４とを制御する。なお、第２実施形態に係るスキャンは、概念的に、ＰＥＴ収集部２によるＰＥＴ収集と輪郭収集部４による輪郭収集とＣＴ収集部１０２によるＣＴ収集とを含んでいるとする。スキャンシーケンスは、ＰＥＴ生データと輪郭データとＣＴ生データとの収集タイミング等を規定している。

図１１に示すように、ＰＥＴ／ＣＴ装置１００は、さらに、ＣＴ画像再構成部１０８、減弱係数マップ発生部１１０、ＰＥＴ画像発生部１１２、表示部１１４、操作部１８、記憶部１１６、及びシステム制御部１１８を有する。

ＣＴ画像再構成部１０８は、ＣＴ生データに基づいて被検体に関するＣＴ画像を再構成する。ＣＴ画像の再構成断面は、ＰＥＴ画像の再構成断面に一致するように設定される。

減弱係数マップ発生部１１０は、ＣＴ画像に基づいてガンマ線の減弱係数の分布を表す減弱係数マップを発生する。なお、減弱係数マップ発生部１１０は、ＣＴ生データから直接的に減弱係数マップを発生してもよい。この際、減弱係数マップの断面は、ＰＥＴ画像の再構成断面に一致するように設定される。

ＰＥＴ画像発生部１１２は、時系列の輪郭画像と減弱係数マップとを利用して、ＰＥＴ生データから、体動補正と減弱補正とがなされたＰＥＴ画像を発生する。

表示部１１４は、ＰＥＴ画像とＣＴ画像とを重ね合わせて表示デバイスに表示する。表示デバイスとしては、ＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。

記憶部１１６は、ＰＥＴ生データやＰＥＴ画像のデータ、輪郭データ、輪郭画像のデータ、ＣＴ生データ、ＣＴ画像のデータ、減弱係数マップのデータを記憶する。また、記憶部１１６は、第２実施形態に係るＰＥＴ画像発生のための専用プログラムを記憶する。

システム制御部１１８は、ＰＥＴ／ＣＴ装置１００の中枢として機能する。例えば、システム制御部１１８は、記憶部１１６から専用プログラムを読み出し、この専用プログラムに従って各部を制御することによりスキャンを実行し、減弱補正と体動補正とがなされたＰＥＴ画像を発生する。

以下、第２実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴ装置１００の詳細について説明する。まずは、光源４５と光検出器４７との配置について説明する。第２実施形態は、光源４５と光検出器４７との配置パターンを複数有している。以下、光源４５と光検出器４７との配置パターンについて詳細に説明する。

配置パターン１： 図１２は、配置パターン１における光源４５と光検出器４７（Ｘ線検出器１２５）との配置例を示す図である。図１３は、ＣＴガントリ１２１内のＸ線管１２３、光源４５、及びＸ線検出器１２５（光検出器４７）の配置例を示す図である。図１２に示すように、配置パターン１におけるＰＥＴ／ＣＴ装置１００は、ＯｐｅｎＰＥＴタイプである。ＣＴガントリ１２１は、第１のＰＥＴガントリ３１―１と第２のＰＥＴガントリ３１―２との間に設けられている。ＣＴガントリ１２１は、Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とをＺ軸回りに回転可能に支持するＣＴ回転フレーム（図示せず）を搭載している。Ｘ線管１２３には、光源４５が取り付けられている。光源４５から照射される光は、Ｘ線検出器１２５により検出される。このように配置パターン１においてＸ線検出器１２５は、光検出器４７と兼用である。Ｘ線検出器１２５により光源４５から光を検出する場合、Ｘ線検出器１２５に設けられている遮光板は、外されるとよい。遮光板は、操作者により手動で外されてもよいし、自動取り外し機構により自動的に外されてもよい。配置パターン１の場合、光源４５が光を繰り返し照射している期間において光源４５とＸ線検出器１２５とは、ＣＴ回転フレームにより回転されても固定されていてもどちらでもよい。

配置パターン２： 配置パターン２におけるＰＥＴ／ＣＴ装置１００は、配置パターン１と同様に、ＯｐｅｎＰＥＴタイプである。図１４は、配置パターン２におけるＣＴガントリ１２１内のＸ線管１２３、Ｘ線検出器１２５、光源４５、及び光検出器４７の配置例を示す図である。図１４に示すように、ＣＴガントリ１２１は、Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とをＺ軸回りに回転可能に支持するＣＴ回転フレーム（図示せず）を搭載している。また、ＣＴガントリ１２１は、光源４５と光検出器４７とをＺ軸回りに回転可能に支持する光回転フレーム（図示せず）を搭載している。ＣＴ回転フレームと光回転フレームとは、独立して回転可能である。配置パターン２の場合、光源４５が光を繰り返し照射している期間において光源４５と光検出器４７とは、光回転フレームによりＺ軸回りに回転されても、固定されていてもどちらでもよい。

配置パターン３： 図１５は、配置パターン３における光源４５と光検出器４７との配置例を示す図である。図１５に示すように、配置パターン３におけるＰＥＴ／ＣＴ装置１００は、配置パターン１や配置パターン２と同様に、ＯｐｅｎＰＥＴタイプである。Ｚ軸に沿ってＣＴガントリ１２１、第１のＰＥＴガントリ３１―１、光ガントリ１２１、第２のＰＥＴガントリ３１―２の順に配置されている。ＣＴガントリ１２１は、Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とをＺ軸回りに回転可能に支持するＣＴ回転フレームを搭載している。光ガントリ１２１は、光源４５と光検出器４７とをＺ軸回りに回転可能に支持する光回転フレームを搭載している。配置パターン３の場合、光源４５が光を繰り返し照射している期間において光源４５と光検出器４７とは、光回転フレームによりＺ軸回りに回転されても、固定されていてもどちらでもよい。なお光ガントリ１２１は、１台のみに限定されず、変形例１と同様に、複数台設けられても良い。

配置パターン４： 図１６は、配置パターン４における光源４５と光検出器４７との配置例を示す図である。図１６に示すように、Ｚ軸に沿ってＣＴガントリ１２１、ＰＥＴガントリ３１、光検出器４７の順に配列されている。ＣＴガントリ１２１は、Ｘ線管１２３とＸ線検出器１２５とをＺ軸回りに回転可能に支持するＣＴ回転フレームを搭載している。Ｘ線管１２３には光源４５が取り付けられている。光検出器４７は、光源４５と光検出器４７の検出面中心とを結ぶ線Ｌが天板に平行な面においてＺ軸に対して傾斜し、ＰＥＴ収集の撮像視野を挟んで対向するように配置される。光源４５は、光検出器４７に光が照射されるようにＸ線管１２３に取り付けられている。典型的には、光源４５が被検体の側方から光を照射するように光源４５と光検出器４７とは配置される。配置パターン４の場合、光源４５が光を繰り返し照射している期間において光源４５と光検出器４７とは、固定されている。

次に、第２実施形態に係るＰＥＴ画像の発生処理の流れについて説明する。

まずＣＴ収集部１０２は、ＰＥＴ収集前において、被検体に関するＣＴ生データを収集する。ＣＴ生データの収集は、Ｘ線管１２３の回転中に、天板を移動させるヘリカルスキャン方式で行われても、天板を移動させない円軌道スキャン方式で行われても良い。ＣＴ生データが収集されるとＣＴ画像再構成部１０８は、ＣＴ生データに基づいてＣＴ画像を発生する。そして減弱係数マップ発生部１１０は、発生されたＣＴ画像に基づいて減弱係数マップＭａｐ（０）を発生する。なおＣＴ画像の再構成断面がＰＥＴ画像の再構成断面に一致している必要がある。このため、円軌道スキャン方式の場合、ＣＴ収集の撮像視野がＰＥＴ画像の再構成断面を含むように天板位置が設定される。

ＣＴ生データの収集は、輪郭収集部４による基準輪郭データの収集前に行われても、収集後に行われてもどちらでもよい。配置パターン２、配置パターン３、及び配置パターン４の場合は、ＣＴ収集部１０２によるＣＴ生データの収集と輪郭収集部４による基準輪郭データの収集とが同時に行われても良い。

検出器リング３５間にＣＴガントリ１２１が設けられている配置パターン１や配置パターン２の場合、上述のように、円軌道スキャンでＣＴ収集を行う場合に限り、ＰＥＴ収集とＣＴ収集とを同時に行うことができる。この場合、ＣＴ収集の撮像視野がＰＥＴ収集の撮像視野に含まれるので、ＣＴ画像とＰＥＴ画像との再構成断面を一致させるための天板の移動は不要である。検出器リング３５間にＣＴガントリ１２１が設けられていない配置パターン３や配置パターン４の場合、ＰＥＴ収集の撮像視野がＰＥＴ画像の再構成断面を含むように天板が移動される。ＰＥＴ画像やＣＴ画像の再構成断面の位置は、操作者により操作部１８を介して任意に設定可能である。

ＰＥＴ収集部２によるＰＥＴ生データの収集と輪郭収集部４による輪郭データの収集は、第１実施形態と同様に行われる。従ってこれらの説明は省略する。

第１実施形態と同様にして輪郭画像発生部１２により比較輪郭画像Ｉｍ（ｋ）が発生されると、ＰＥＴ画像発生部１１２によりＰＥＴ画像の発生処理が行われる。ＰＥＴ画像発生部１１２は、時系列の輪郭画像（基準輪郭画像Ｉｍ（０）及び比較輪郭画像（ｋ））と減弱係数マップＭａｐ（０）とを利用して、体動補正と減弱補正とがなされたＰＥＴ画像を発生する。ＰＥＴ画像発生部１１２は、第１実施形態と同様に、処理方法に応じて２つのタイプがある。第１のＰＥＴ画像発生部１１２Ａは、ＰＥＴ画像に体動補正を施す。第２のＰＥＴ画像発生部１１２Ｂは、ＰＥＴ生データに体動補正を施す。以下、第１のＰＥＴ画像発生部１１２Ａと第２のＰＥＴ画像発生部１１２Ｂとに分けて体動補正と減弱補正とがなされたＰＥＴ画像の発生処理について詳細に説明する。

図１７は、第２実施形態に係る第１のＰＥＴ画像発生部１１２Ａの構成を示す図である。図１７に示すように、第１のＰＥＴ画像発生部１１２Ａは、変換行列算出部５１、ＰＥＴ生データ区分部５３、減弱係数マップ位置整合部１３１、ＰＥＴ画像再構成部１３３、ＰＥＴ画像体動補正部１３５、及びＰＥＴ画像加算部１３７を有する。なお以下の説明において、ＰＥＴ画像発生部１４Ａと略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、説明を省略する。

減弱係数マップ位置整合部１３１は、変換行列算出部５１により算出された変換行列Ｍ（ｋ）を利用して、減弱係数マップＭａｐ（０）から、ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（ｋ）と位置整合していると推定される減弱係数マップＭａｐ（ｋ）を発生する。具体的には、減弱係数マップ位置整合部１３１は、まず、変換行列Ｍ（ｋ）の逆行列Ｍ^−１（ｋ）を算出する。逆行列Ｍ^−１（ｋ）が算出されると減弱係数マップ位置整合部１３１は、ｋ個の逆行列Ｍ^−１（ｋ）を減弱係数マップＭａｐ（０）に適用し、ｋ個の減弱係数マップＭａｐ（ｋ）を発生する。逆行列Ｍ^−１（ｋ）が減弱係数マップに適用されることにより、減弱係数マップＭａｐ（ｋ）は輪郭画像Ｉｍ（ｋ）に位置整合する。換言すれば、減弱係数マップＭａｐ（ｋ）はＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（ｋ）に位置整合しているとみなされる。

ＰＥＴ画像再構成部１３３は、補正減弱係数マップＭａｐ（ｋ）を利用して比較ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（ｋ）から、減弱補正された比較ＰＥＴ画像ＡＰＥＴＩｍ（ｋ）を再構成する。また、ＰＥＴ画像再構成部１３３は、減弱係数マップＭａｐ（０）を利用して基準ＰＥＴ生データＰＥＴＤａｔａ（０）から減弱補正された基準ＰＥＴ画像ＡＰＥＴＩｍ（０）を再構成する。

ＰＥＴ画像体動補正部１３５は、減弱補正された比較ＰＥＴ画像ＡＰＥＴＩｍ（ｋ）に変換行列Ｍ（ｋ）を適用して比較ＰＥＴ画像ＡＰＥＴＩｍ（ｋ）を座標変換する。座標変換により比較ＰＥＴ画ＡＣＰＥＴＩｍ（ｋ）が体動補正される。従って、座標変換により、比較ＰＥＴ画像ＡＰＥＴＩｍ（ｋ）は、体動補正と減弱補正とがなされている。座標変換後のＰＥＴ画像を、補正比較ＰＥＴ画像ＣＡＰＥＴＩｍ（ｋ）と呼ぶことにする。

ＰＥＴ画像加算部１３７は、基準ＰＥＴ画像ＰＥＴＩｍ（０）と全ての補正比較ＰＥＴ画像ＣＡＰＥＴＩｍ（ｋ）とを加算してＰＥＴ画像を発生する。発生されたＰＥＴ画像は、減弱補正と体動補正とがなされている。

図１８は、第２実施形態に係る第２のＰＥＴ画像発生部１１２Ｂの構成を示す図である。図１８に示すように、第２のＰＥＴ画像発生部１１２Ｂは、変換行列算出部５１、ＰＥＴ生データ区分部５３、ＰＥＴ生データ体動補正部６１、ＰＥＴ生データ加算部６３、及びＰＥＴ画像再構成部１３９を有する。なお以下の説明において、ＰＥＴ画像発生部１４Ｂと略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、説明を省略する。

ＰＥＴ画像再構成部１３９は、減弱係数マップＭａｐ（０）を利用して、補正ＰＥＴ生データＣＰＥＴＤａｔａからＰＥＴ画像ＣＡＰＥＴＩｍを再構成する。再構成されたＰＥＴ画像ＣＡＰＥＴＩｍは、体動補正と減弱補正とがなされている。

かくして第２実施形態によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ／ＣＴ装置を提供することが可能となる。

（変形例４）
変形例４に係るＰＥＴ／ＣＴ装置は、時系列の輪郭画像をＸ線による呼吸同期スキャンに利用する。以下、変形例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置について説明する。なお以下の説明において、第１及び第２実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

変形例４に係るＣＴ収集制御部１０４は、Ｘ線で呼吸同期スキャンを実行するために、時系列の輪郭画像に含まれる被検体領域の輪郭の位置に応じてＸ線管１２３からのＸ線の発生タイミングを制御する。具体的には、ＣＴ収集制御部１０４は、輪郭画像が発生される毎に輪郭画像から被検体領域の輪郭を抽出する。そしてＣＴ収集制御部１０４は、輪郭画像上における輪郭の位置を計測する。輪郭画像上の位置と実際の被検体の輪郭の位置（高さ）との関係は、予め対応付けられている。従って輪郭画像上の輪郭の位置を計測することにより、実際の被検体の輪郭の位置（高さ）を計測することができる。このようにしてＣＴ収集制御部１０４は、時系列の輪郭画像を利用して被検体の呼吸動をモニタリングする。そして輪郭の位置が既定の値に到達したことを契機としてＣＴ収集制御部１０４は、Ｘ線管１２３からＸ線を発生させる。例えば、被検体が最も深く息を吸い込んでいる時にＸ線を発生する場合、既定の値は、被検体領域の輪郭が到達しうる略最大値に設定される。また、被検体が最も深く息を吐き出している時にＸ線を発生する場合、既定の値は、被検体領域の輪郭が到達しうる略最小値に設定される。

このように呼吸同期スキャンすることにより、第２実施形態に比して、減弱係数マップとＰＥＴ画像とがより正確に位置整合される。従って、減弱係数マップを利用したＰＥＴ画像の減弱補正の精度が向上する。

かくして変形例４によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ／ＣＴ装置を提供することが可能となる。

（変形例５）
変形例５においては、時系列の輪郭画像を利用した呼吸同期スキャンを行うＸ線ＣＴ装置について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態や第２実施形態、変形例１、変形例２、変形例３、変形例４と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図１９は、変形例５に係るＸ線ＣＴ装置２００の構成を示す図である。図１９に示すように、Ｘ線ＣＴ装置２００は、輪郭収集部４、輪郭収集制御部８、ＣＴ収集部１０２、ＣＴ収集制御部１０４、スキャン制御部１０８、ＣＴ画像発生部１０８、表示部１１４、操作部１８、記憶部１１６、及びシステム制御部１１８を有している。

変形例５に係るＸ線ＣＴ装置の光源４５と光検出器４７とは、例えば、以下の配置をとる。図２０は、変形例５に係る光源４５と光検出器４７との配置例を示す図である。図２０に示すように、図２０に示すように、Ｚ軸に沿って光源４５、ＣＴガントリ１２１、光検出器４８の順に配列されている。典型的には、光源が被検体の側方から光を照射するように光源４５と光検出器４７とは配置される。また、光源４５と光検出器４７とは、線Ｌが天板に平行な面においてＺ軸に対して傾斜し、ＣＴ収集の撮像視野を挟んで対向するように配置される。このように、光源４５と光検出器４７とがＰＥＴ収集の撮像視野を挟んで対向するように配置されることで、ＣＴ収集の撮像視野を輪郭収集の撮像視野にオーバラップさせることができる。

変形例５に係るＣＴ収集制御部１０４は、変形例４と同様にして、時系列の輪郭画像を利用して呼吸同期スキャンを行う。このように呼吸同期スキャンを行うことにより、ＣＴ画像上の呼吸動に起因する体動アーチファクトを低減することができる。

かくして変形例５によれば、画質向上を可能とするＸ線ＣＴ装置を提供することが可能となる。

（変形例６）
第２実施形態に係るＰＥＴ画像発生部１１２は、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データを基準ＰＥＴ生データと比較ＰＥＴ生データとに区分するとした。変形例６に係るＰＥＴ画像発生部１１２Ａ´、及び１１２Ｂ´は、オリジナルのＰＥＴ生データを区分しない。以下、変形例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置について説明する。

変形例６に係る第１のＰＥＴ画像発生部１１２Ａ´は、変換行列算出部５１´、ＰＥＴ画像再構成部１３３´、及びＰＥＴ画像体動補正部１３５´を有する。

変換行列算出部５１´は、基準輪郭画像と比較輪郭画像との変換行列を算出する。なお変形例６に係る比較輪郭画像は、１枚である。この比較輪郭画像は、ＰＥＴ収集開始からＰＥＴ収集終了後までの期間において任意のタイミングで輪郭収集部４により収集された輪郭データに基づく画像である。

ＰＥＴ画像再構成部１３３´は、減弱係数マップを利用して、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データに基づいて、減弱補正されたＰＥＴ画像を再構成する。

ＰＥＴ画像体動補正部１３５´は、時系列の輪郭画像を利用して、減弱補正されたＰＥＴ画像から、体動補正と減弱補正とがなされたＰＥＴ画像を発生する。具体的には、ＰＥＴ画像体動補正部１３５´は、変換行列算出部５１からの変換行列を、減弱補正されたＰＥＴ画像に適用して座標変換する。座標変換により、減弱補正されたＰＥＴ画像は体動補正される。

変形例６に係る第２のＰＥＴ画像発生部１１２Ｂ´は、変換行列算出部５１´、ＰＥＴ生データ体動補正部６１´、及びＰＥＴ画像再構成部１３９´を有する。

ＰＥＴ生データ体動補正部６１´は、時系列の輪郭画像を利用して、ＰＥＴ生データ発生部４３からのオリジナルのＰＥＴ生データから、体動補正されたＰＥＴ生データを発生する。

ＰＥＴ画像再構成部１３９´は、減弱係数マップ発生部１１０からの減弱係数マップを利用して、体動補正されたＰＥＴ生データから、減弱補正と体動補正とがなされたＰＥＴ画像を再構成する。

このように、変形例６に係るＰＥＴ画像発生部１１２´は、オリジナルのＰＥＴ生データを複数のＰＥＴ生データに区分すること無しに、時系列の輪郭画像を利用して体動補正されたＰＥＴ画像を発生することができる。しかしながら、区分処理の省略により、変形例６に係るＰＥＴ画像の体動補正の精度は、第２実施形態に比して低減してしまう。そのかわり、区分処理の省略に伴って、変形例６に係るＰＥＴ画像発生部１１２´は、区分処理や加算処理に伴う処理時間を無くすことができ、体動補正の処理時間を低減することができる。

かくして変形例６によれば、画質向上を可能とするＰＥＴ／ＣＴ装置を提供することが可能となる。

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ものである。

１…ＰＥＴ装置、２…ＰＥＴ収集部、４…輪郭収集部、６…ＰＥＴ収集制御部、８…輪郭収集制御部、１０…スキャン制御部、１２…輪郭画像発生部、１４…ＰＥＴ画像発生部、１６…表示部、１８…操作部、２０…記憶部、２２…システム制御部、３１…ＰＥＴガントリ、３３…光ガントリ、３５…検出器リング、４３…ＰＥＴ生データ発生部、４５…光源、４７…光検出器、４９…輪郭データ発生部

Claims (21)

1. 被検体内から放出されたガンマ線を検出する複数のガンマ線検出器を介して、前記検出されたガンマ線に応じたＰＥＴ生データを収集するＰＥＴ収集部と、
   前記ＰＥＴ生データの収集中において、前記被検体に向けて光を繰り返し照射する光源と、
   前記被検体を挟んで前記光源に対向する位置に設けられ、前記光源からの光を検出する光検出器と、
   前記光検出器からの出力信号に基づいて、前記ＰＥＴ生データの収集中における前記被検体の輪郭に関する時系列の輪郭画像を発生する輪郭画像発生部と、
   前記時系列の輪郭画像を利用して、前記ＰＥＴ生データから前記被検体の体動によるアーチファクトが低減されたＰＥＴ画像を発生するＰＥＴ画像発生部と、
   を具備するＰＥＴ装置。
2. 前記光源と前記光検出器とを前記被検体を挟んで互いに向き合わせて支持し、前記光源から光が繰り返し照射されている期間、前記光源と前記光検出器との位置を固定する支持機構をさらに備える、請求項１記載のＰＥＴ装置。
3. 前記光源と前記光検出器とを前記被検体を挟んで互いに向き合わせて支持し、前記光源から光が繰り返し照射されている期間、前記光源と前記光検出器とを前記被検体回りに回転する支持機構をさらに備える、請求項１記載のＰＥＴ装置。
4. 前記被検体回りに円周上に配列された複数の前記ガンマ線検出器を有する検出器リングをさらに備え、前記検出器リングは、前記検出器リングの中心軸に沿って配列された第１の検出器リングと第２の検出器リングとを含み、
   前記支持機構は、前記第１の検出器リングと前記第２の検出器リングとの間に配置される、
   請求項１記載のＰＥＴ装置。
5. 前記ＰＥＴ画像発生部は、
   前記ＰＥＴ生データに基づいて前記被検体に関するオリジナルのＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
   前記時系列の輪郭画像を利用して前記オリジナルのＰＥＴ画像を体動補正し、前記ＰＥＴ画像を発生する体動補正部と、
   を備える請求項１記載のＰＥＴ装置。
6. 前記時系列の輪郭画像は、基準時刻に関する基準輪郭画像と他の時刻に関する比較輪郭画像とを含み、
   前記ＰＥＴ画像発生部は、
   前記ＰＥＴ生データを、前記基準時刻を含む所定期間に収集された基準生データと前記他の時刻を含む所定期間に収集された比較生データとに区分する区分部と、
   前記基準生データに基づいて基準ＰＥＴ画像を再構成し、前記比較生データに基づいて比較ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
   前記比較ＰＥＴ画像に前記基準輪郭画像と前記比較輪郭画像との変換行列を適用し、前記比較ＰＥＴ画像から前記被検体の体動に起因するアーチファクトが低減された補正ＰＥＴ画像を発生する体動補正部と、
   前記補正ＰＥＴ画像と前記基準ＰＥＴ画像とを加算し、前記ＰＥＴ画像を発生する加算部と、を備える、
   請求項１記載のＰＥＴ装置。
7. 前記ＰＥＴ画像発生部は、
   前記時系列の輪郭画像を利用して前記ＰＥＴ生データから前記被検体の体動に起因するアーチファクト成分が低減された補正ＰＥＴ生データを発生する体動補正部と、
   前記補正ＰＥＴ生データに基づいて前記ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
   を備える請求項１記載のＰＥＴ装置。
8. 前記時系列の輪郭画像は、基準時刻に関する基準輪郭画像と他の時刻に関する比較輪郭画像とを含み、
   前記ＰＥＴ画像発生部は、
   前記ＰＥＴ生データを前記基準時刻を含む所定期間に収集された基準生データと前記他の時刻を含む所定期間に収集された比較生データとに区分する区分部と、
   前記比較生データに前記基準輪郭画像と前記比較輪郭画像との変換行列を適用し、前記比較生データから前記被検体の体動に起因するアーチファクト成分が低減された補正生データを発生する体動補正部と、
   前記補正生データと前記基準生データとを加算し、加算生データを発生する加算部と、
   前記加算生データに基づいて前記ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、を備える、
   請求項１記載のＰＥＴ装置。
9. 被検体にＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じたＣＴ生データを収集するＣＴ収集部と、
   前記ＣＴ生データに基づいて減弱係数の分布を表す減弱係数マップを発生する減弱係数マップ発生部と、
   前記被検体回りに配列され前記被検体内から放出されたガンマ線を検出する複数のガンマ線検出器を有する検出器リングと、
   前記複数のガンマ線検出器を介して前記検出されたガンマ線に応じたＰＥＴ生データを収集するＰＥＴ生データ収集部と、
   前記ＰＥＴ生データの収集中において、前記被検体の輪郭に関する時系列の輪郭データを、光を利用して収集する輪郭データ収集部と、
   前記時系列の輪郭データに基づいて前記被検体の輪郭に関する時系列の輪郭画像を発生する輪郭画像発生部と、
   前記減弱係数マップと前記時系列の輪郭画像とを利用して、前記ＰＥＴ生データから体動補正と減弱補正とがなされたＰＥＴ画像を発生するＰＥＴ画像発生部と、
   を具備するＰＥＴ／ＣＴ装置。
10. 前記輪郭データ収集部は、
    前記被検体に向けて光を繰り返し照射する光源と、
    前記被検体に向けて照射された光を検出する光検出器と、
    前記光検出器からの出力に基づいて前記時系列の輪郭データを発生する輪郭画像発生部と、を備える、
    請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
11. 前記ＣＴ収集部は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持するＣＴ支持機構と、を有するＣＴガントリを有し、
    前記ＣＴガントリは、さらに、前記光源と前記光検出器とを備える、
    請求項１０記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
12. 前記ＣＴ収集部は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持するＣＴ支持機構と、を有するＣＴガントリを有し、
    前記光源は、前記Ｘ線管に取り付けられ、
    前記Ｘ線検出器は、前記光源から前記被検体に向けて照射された光を検出する前記光検出器と兼用である、
    請求項１０記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
13. 前記検出器リングは、前記被検体の体軸に沿って配列された第１の検出器リングと第２の検出器リングとを有し、
    前記ＣＴガントリは、前記第１の検出器リングと前記第２の検出器リングとの間に設けられる、
    請求項１１又は１２に記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
14. 前記ＣＴ収集部は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持するＣＴ支持機構と、を有するＣＴガントリを有し、
    前記ＣＴガントリと前記検出器リングを搭載するＰＥＴガントリとの両方から独立して設けられ、前記光源と前記光検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持する光支持機構を搭載する光ガントリをさらに備える、
    請求項１０記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
15. 前記ＣＴ収集部は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持するＣＴ支持機構と、を有するＣＴガントリを有し、
    前記光源は、前記Ｘ線管に取り付けられ、
    前記光検出器は、前記ＣＴガントリを挟んで前記光源に対向する位置に設けられる、
    請求項１０記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
16. 前記ＰＥＴ画像発生部は、
    前記減弱係数マップを利用して前記ＰＥＴ生データから減弱補正された減弱補正ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
    前記時系列の輪郭画像を利用して前記減弱補正ＰＥＴ画像から前記ＰＥＴ画像を発生するＰＥＴ体動補正部と、を備える、
    請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
17. 前記時系列の輪郭画像は、基準時刻に関する基準輪郭画像と他の時刻に関する比較輪郭画像とを含み、
    前記ＰＥＴ画像発生部は、
    前記ＰＥＴ生データを、前記基準時刻を含む所定期間に収集された基準生データと前記他の時刻を含む所定期間に収集された比較生データとに区分する区分部と、
    前記減弱係数マップを利用して、前記基準生データから、減弱補正された基準ＰＥＴ画像を再構成し、前記比較生データから、減弱補正された比較ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
    前記減弱補正された比較ＰＥＴ画像に前記基準輪郭画像と前記比較輪郭画像との変換行列を適用し、前記減弱補正された比較ＰＥＴ画像から前記被検体の体動に起因するアーチファクトが低減された補正ＰＥＴ画像を発生する体動補正部と、
    前記補正ＰＥＴ画像と前記減弱補正された基準ＰＥＴ画像とを加算し、前記ＰＥＴ画像を発生する加算部と、を備える、
    請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
18. 前記ＰＥＴ画像発生部は、
    前記時系列の輪郭画像を利用して前記ＰＥＴ生データから前記被検体の体動に起因するアーチファクト成分が低減された補正ＰＥＴ生データを発生する体動補正部と、
    前記減弱係数マップを利用して前記補正ＰＥＴ生データから前記ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、
    を備える請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
19. 前記時系列の輪郭画像は、基準時刻に関する基準輪郭画像と他の時刻に関する比較輪郭画像とを含み、
    前記ＰＥＴ画像発生部は、
    前記ＰＥＴ生データを前記基準時刻を含む所定期間に収集された基準生データと前記他の時刻を含む所定期間に収集された比較生データとに区分する区分部と、
    前記比較生データに前記基準輪郭画像と前記比較輪郭画像との変換行列を適用し、前記比較生データから前記被検体の体動に起因するアーチファクト成分が低減された補正生データを発生する体動補正部と、
    前記補正生データと前記基準生データとを加算し、加算生データを発生する加算部と、
    前記減弱係数マップを利用して前記加算生データから前記ＰＥＴ画像を再構成する再構成部と、を備える、
    請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
20. 前記時系列の輪郭画像に含まれる被検体領域の輪郭の位置に応じてＸ線で呼吸同期撮影を行うために前記ＣＴガントリを制御する制御部をさらに備える請求項９記載のＰＥＴ／ＣＴ装置。
21. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体回りに回転可能に支持する支持機構と、
    前記Ｘ線検出器を介して前記被検体に関するＣＴ生データを収集するデータ収集部と、
    前記収集されたＣＴ生データに基づいて前記被検体に関するＣＴ画像データを再構成する再構成部と、
    前記被検体に向けて光を照射する光源と、
    前記被検体を挟んで前記光源に対向する位置に設けられ、前記光源から前記被検体に向けて照射された光を検出する光検出器と、
    前記光検出信号からの出力信号に基づいて前記被検体の輪郭に関する輪郭画像を発生する輪郭画像発生部と、
    前記輪郭画像に含まれる被検体領域の輪郭の位置に応じて前記Ｘ線管からのＸ線の発生タイミングを制御する制御部と、
    を具備するＸ線ＣＴ装置。

Images