JP6556460B2 - 医用画像処理装置および医用画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像を画像処理する医用画像処理装置および医用画像処理方法に関する。

昨今、被検体置と、上記核医学診断装置の１つであるＰＥＴ（Positron Emission Tomの解剖学的形態を示す形態画像を撮像する医用画像撮像装置と、被検体に投与された放射性核種の集積分布を示す機能画像を撮像する核医学診断装置とを組み合わせた医用画像診断装置が普及している。上記医用画像診断装置として、例えば、上記医用画像診断装置の１つであるＸ線ＣＴ装置と、上記核医学診断装置の１つであるＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置とを組み合わせたＰＥＴ／ＣＴ装置が普及している。

ＰＥＴ／ＣＴ装置は、ＣＴ画像と、ＰＥＴ画像とを融合したフュージョン画像を発生している。当該フュージョン画像は、観察者の負担を軽減しつつＣＴ画像とＰＥＴ画像との表示特性を最大限に発揮させる画像である。例えば、ＰＥＴ画像において、腫瘍が早期に発見され、それが腫瘍かをＣＴ画像と合わせて判断することで、腫瘍と診断するための正確度の向上に役立っている。従来のＰＥＴ／ＣＴ装置は、例えば、上記フュージョン画像のサイズを画面サイズに合わせて補間し、フュージョン画像における高輝度領域（例えば、生理的に投与された薬剤が集積しやすい領域等）に合わせて画面の輝度を落として、フュージョン画像を表示させている。

従来のＰＥＴ／ＣＴ装置は、画面の輝度をフュージョン画像における高輝度領域を含めて調整している。このため、例えば、当該高輝度領域よりも輝度の小さい領域（例えば、病変部位または病変候補部位の存在により薬剤が集積しやすい領域等）の視認性が低下する。これにより、病変候補の検査漏れが生じる可能性がある。

本実施形態の目的は、病変候補の検査漏れが生じる可能性を低減することができる医用画像処理装置および医用画像処理方法を提供することにある。

実施形態によれば、医用画像処理装置は、被検体に投与された放射線源の空間的な集積分布を示す機能画像から、前記被検体における前記放射線源の集積度が所定の基準値を超える高集積領域を抽出する領域抽出部と、前記高集積領域を前記機能画像から切り抜いた切り抜き画像を発生し、前記被検体の解剖学的形態を示す形態画像と前記切り抜き画像とを前記高集積領域において前記形態画像を表示させるように重畳処理したフュージョン画像を発生する画像発生部とを具備する。

実施形態に係る医用画像処理装置を備える医用画像診断装置の一例を示すブロック図。 実施形態に係る医用画像処理装置における処理の流れを示すフローチャート。 図１に示す第２再構成部にて再構成されたＰＥＴ画像と、切り出し画像発生部にて発生された切り出し画像と、切り抜き画像発生部にて発生された切り抜き画像との一例を示す図。 図１に示す記憶部に記憶される領域データベースを示す図。 図１に示すフュージョン画像発生部にて発生されたフュージョン画像を示す図。 第１、第２、および第３フュージョン画像の表示形態の一例を示す図。 ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、第３フュージョン画像、およびＭＩＰ画像の表示形態の一例を示す図。

以下、本実施形態に係る医用画像処理装置２００について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能および構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、実施形態に係る医用画像処理装置２００を備える医用画像診断装置３００の一例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、上記医用画像診断装置３００の一例として、ＰＥＴ−ＣＴ（Positron Emission computed Tomography−Computed Tomography）装置の構成を示す。

図１に示すように、医用画像診断装置３００は、医用画像撮像装置１００と、医用画像処理装置２００とを備える。

医用画像撮像装置１００は、ガントリ（架台）３０の内部に、スリップリング１０、高電圧発生部１１、Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１３、投影データ収集部（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１４、非接触データ伝送部１５、第１前処理部１６、第１再構成部１７、および第１走査制御部１８を備える。また、医用画像撮像装置１００は、ガントリ３０の内部に、ガンマ線収集部２０、第２前処理部２１、エネルギー弁別部２２、同時計数回路２３、第２再構成部２４、および第２走査制御部２５を備える。

ガントリ３０には、図示していない回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転リング１９と、被検体の体軸（Ｚ軸）を回転軸として回転自在に回転リング１９を支持するリング支持機構と、回転リング１９の回転を駆動する回転駆動部とを有する。回転リング１９および後述する検出器リングの開口部には、被検体Ｐを載置可能な天板Ｔが挿入される。天板Ｔは、回転リング１９および検出器リングの中心軸に沿って移動可能に寝台（図示せず）に支持される。ここで、天板Ｔに載置された被検体Ｐの体軸は、回転リング１９および検出器リングの中心軸に一致するものとする。

回転リング１９には、高電圧発生部１１と、Ｘ線管１２と、ＤＡＳ１４と、非接触データ伝送部１５と、図示していない冷却装置及びガントリ制御装置等とが搭載されている。

高電圧発生部１１は、第１走査制御部１８による制御の下で、スリップリング１０を介して供給された電力を用いて、Ｘ線管１２に印加する管電圧と、Ｘ線管１２に供給する管電流とを発生する。

Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１からの管電圧の印加および管電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点から天板Ｔに載置された被検体ＰへＸ線を放射する。Ｘ線管１２は、高電圧発生部１１により印加される管電圧に対応するエネルギースペクトルを有するＸ線を発生する。Ｘ線の放射範囲は、図１に示す二点鎖線で示されている。

Ｘ線検出器１３は、回転軸を挟んでＸ線管１２に対峙する位置およびアングルで、回転リング１９に取り付けられる。Ｘ線検出器１３は、複数のＸ線検出素子を有する。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸に直交し、かつ放射されるＸ線の焦点を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向との２方向に関して２次元状に配列される。Ｘ線検出器１３の出力側には、ＤＡＳ１４が接続される。

なお、Ｘ線検出器１３は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。このとき、モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。また、複数のＸ線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列させてもよい。すなわち、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するＸ線検出器１３は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。

ＤＡＳ１４は、Ｘ線検出器１３の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩＶ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとを、チャンネルごとに取り付けている。ＤＡＳ１４は、出力したデータ（純生データ（pure raw data））を、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部１５を経由して、第１前処理部１６に伝送する。第１前処理部１６は、ＤＡＳ１４から出力された純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。第１前処理部１６は、前処理を施した再構成処理直前のデータ（生データ（raw data）または、投影データと称される、ここでは投影データという）を、データ収集したときにビューアングルを表すデータと関連付けて、第１再構成部１７および記憶部４８へ伝送する。

なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビューアングルは、Ｘ線管１２が回転軸を中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸から鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号によって識別される。

第１再構成部１７は、第１前処理部１６から伝送された、ビューアングルが３６０°または１８０°＋ファン角の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ法またはコーンビーム再構成法により、略円柱形のボリュームデータを再構成する。第１再構成部１７は、例えば、ファンビーム再構成法（ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう）、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ：Filtered Back Projection）または逐次近似再構成法等により、上記投影データセットから２次元ＣＴ画像（断層画像、以降、単にＣＴ画像と記載）を再構成する。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法であり、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。第１再構成部１７は、再構成されたボリュームデータおよびＣＴ画像を記憶部４８へ伝送する。

第１走査制御部１８は、所定のスキャンシーケンスに従って撮像を行うように、スリップリング１０から高電圧発生部１１への電力供給を制御する。

ガンマ線収集部２０は、ガンマ線検出機構である検出器リング（図示せず）を有する。典型的には、ガントリ３０内は、Ｚ軸に沿って複数の検出器リングが配列される。検出器リングは、Ｚ軸回りに円周状に配列された複数のガンマ線検出器を有する。

複数のガンマ線検出器は、被検体Ｐ内部に注入された放射線源から放出されるガンマ線を検出し、当該ガンマ線のエネルギーに応じた検出信号を発生する。複数のガンマ線検出器は、被検体Ｐの体軸回りに円周状に配列されているため、複数の方向（立体角）において、ガンマ線を検出することが可能である。具体的には、ガンマ線検出器は、複数のシンチレータと、複数の光電変換素子とを有している。シンチレータは、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）を介して光電変換素子に導かれる。光電変換素子は、ライドガイドを介してシンチレータから蛍光を受波し、受波された蛍光の光量を増幅し、光量に応じた検出信号を発生する。光電変換素子は、発生した検出信号を第２前処理部２１およびエネルギー弁別部２２へ出力する。

ここで、ＰＥＴでは、被検体に投与された１つの放射線源から放出される陽電子と電子とが対消滅すると同時に１８０°反対方向にそれぞれ放出される、一対の消滅放射線を複数のガンマ線検出器で検出する。なお、一対の消滅放射線の入射位置同士を結ぶ線は、ＬＯＲ（Line of Response）と呼ばれている。ＰＥＴは、この一対の消滅放射線を弁別して、放射線源の空間分布を発生する。

第２前処理部２１は、ガンマ線検出器から出力された検出信号に基づいて、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算出する。また、第２前処理部２１は、ガンマ線検出器から出力された検出信号に基づいて、ガンマ線検出器に入射されたガンマ線の検出時刻を計測する。第２前処理部２１は、ガンマ線検出器から出力された一対の検出信号に基づいて、光電変換素子にて受波された蛍光の光量の比により、蛍光を発生したシンチレータの位置情報、すなわち当該一対のガンマ線の入射位置を算出する。第２前処理部２１は、上記ガンマ線のエネルギー値情報、検出時刻情報および入射位置情報をエネルギー弁別部２２へ出力する。

エネルギー弁別部２２は、第２前処理部２１から出力されたエネルギー値情報に基づいて、ガンマ線検出器から出力された検出信号を弁別する。具体的には、エネルギー弁別部２２は、ガンマ線のエネルギーピーク５１１ｋｅＶを中心とした、±２０パーセント程度のエネルギーウィンドウ幅以内のエネルギー値を有する検出信号を弁別する。なお、エネルギーウィンドウ下限値（下限閾値、３００〜４００ｋｅＶ程度）よりもエネルギー値が低い場合、ガンマ線の散乱線成分とみなされる。また、エネルギーウィンドウ上限値（上限閾値、６００〜８５０ｋｅＶ程度）よりもエネルギー値が高い場合、パイルアップとみなされる。パイルアップとは、同時あるいは非常に短い時間間隔で入力された信号がお互いに重なり合うことである。

同時計数回路２３は、第２前処理部２１から出力された検出時刻情報に基づいて、エネルギー弁別部２２により弁別された一対の検出信号を、同時性により、計数する。具体的には、エネルギー弁別部２２は、ガンマ線検出器に入射されたガンマ線から、その検出時刻差が２ｎｓｅｃ〜５ｎｓｅｃのタイムウィンドウ幅以内となる、一対の検出信号を上記ＬＯＲごとに計数する。実施形態では、弁別された一対の検出信号を上記ＬＯＲごとに計数した値を、同時計数情報と定義する。同時計数情報には、シンチレータにガンマ線が入射する事象を表すイベントごとに発生した、一対のガンマ線各々の入射位置および入射時間を関連付けたデータセット（イベントデータ）が含まれる。ここで、同時計数回路２３は、複数の医用画像各々の同時計数のカウント数を求める。すなわち、同時計数回路２３は、上記イベントごとに発生したイベントデータのカウント数を求める。本実施形態では、イベントごとに発生したイベントデータのカウント数をイベント数と記載する。同時計数回路２３は、上記弁別された一対の検出信号の計数処理を繰り返し実行することで、複数の方向（立体角）における同時計数情報およびイベント数情報を取得する。同時計数回路２３は、当該複数の方向における同時計数情報を第２再構成部２４および記憶部４８へ出力する。同時計数情報は、第２再構成部２４により再構成されたＰＥＴ画像に関連付けられて、記憶部４８に記憶される。また、同時計数回路２３は、当該イベント数情報を記憶部４８へ出力する。イベント数情報は、第２再構成部２４により再構成されたＰＥＴ画像に関連付けられて、記憶部４８に記憶される。

第２再構成部２４は、同時計数回路２３から出力された複数の方向における同時計数情報に含まれるイベントデータを用いて、複数のＰＥＴ画像を再構成する。ＰＥＴ画像とは、放射性同位体（ポジトロン核種）で標識した薬剤を放射線源として得られる上記データから、放射線源の空間的な集積分布を再構成したものである。具体的には、第２再構成部２４は、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ：Filtered Back Projection）または逐次近似再構成法等を適用して演算処理を実行し、上記同時計数情報からＰＥＴ画像を再構成する。再構成された複数のＰＥＴ画像のデータは、当該複数の方向における同時計数情報と関連付けられて、記憶部４８に記憶される。

第２走査制御部２５は、所定のスキャンシーケンスに従ってガンマ線収集を行うように、ガンマ線収集部２０を制御する。スキャンシーケンスは、ガンマ線の収集タイミング等を規定している。

医用画像処理装置２００は、領域抽出部４０と、画像発生部４１と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４５と、入力部４６と、表示部４７と、記憶部４８と、システム制御部４９とを有する。

領域抽出部４０は、上記ＰＥＴ画像から、放射線源の集積度が所定の基準値を超える高集積領域を抽出する。領域抽出部４０は、当該高集積領域として、例えば、被検体Ｐにおける生理的要因により放射線源の集積度が高い生理的高集積領域を当該ＰＥＴ画像から抽出する。また、領域抽出部４０は、被検体Ｐにおける病変部位または病変候補部位の存在により放射線源の集積度が高い病変候補領域を当該ＰＥＴ画像から抽出する。領域抽出部４０は、抽出した生理的高集積領域および病変候補領域のデータを画像発生部４１へ伝送する。

ここで、上記第１再構成部１７または第２再構成部２４における再構成処理、または記憶部４８におけるＣＴ画像またはＰＥＴ画像の記憶処理において、ＣＴ画像における位置座標系と、ＰＥＴ画像における位置座標系とが関連付けられている。このため、領域抽出部４０は、上記ＣＴ画像から得られる生理的高集積領域に対応する領域の輪郭データを基に、生理的高集積領域をＰＥＴ画像から抽出してもよい。なお、生理的高集積領域とは、例えば、脳、心臓、膀胱、および腎臓等のことである。

画像発生部４１は、切り抜き画像発生部４２と、切り出し画像発生部４３と、フュージョン画像発生部４４とを有する。

切り抜き画像発生部４２は、領域抽出部４０から伝送された生理的高集積領域および病変候補領域のデータに基づいて、上記高集積領域をＰＥＴ画像から切り抜いた切り抜き画像を発生する。切り抜き画像発生部４２は、発生した切り抜き画像をフュージョン画像発生部４４および表示部４７へ伝送する。

切り出し画像発生部４３は、領域抽出部４０から伝送された生理的高集積領域および病変候補領域のデータに基づいて、上記生理的高集積領域および病変候補領域をＰＥＴ画像から切り出した切り出し画像を発生する。切り出し画像発生部４３は、発生した切り出し画像をフュージョン画像発生部４４および表示部４７へ伝送する。なお、切り抜き画像発生部４２は、上記生理的高集積領域のみ、または病変候補領域のみをＰＥＴ画像から切り出した切り出し画像を発生してもよい。

フュージョン画像発生部４４は、上記ＣＴ画像と、上記ＰＥＴ画像とを重畳処理した第１フュージョン画像を発生する。また、フュージョン画像発生部４４は、当該ＣＴ画像と、切り出し画像発生部４３により発生された切り出し画像とを重畳処理した第２フュージョン画像を発生する。また、フュージョン画像発生部４４は、当該ＣＴ画像と、切り抜き画像発生部４２により発生された切り抜き画像とを重畳処理した第３フュージョン画像を発生する。フュージョン画像発生部４４は、第１フュージョン画像と、第２フュージョン画像と、第３フュージョン画像とを表示部４７へ伝送する。

なお、画像発生部４１における画像生成においては、ウィンドウ変換の際、例えば、上記切り出し画像における複数の高集積領域の少なくともいずれか１つに合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルとを調整してもよい。これにより、上記切り出し画像を表示する際に、当該複数の高集積領域各々に合わせて個々に最適なウィンドウを設定することが可能になる。すなわち、ＰＥＴ画像における全ての領域をウィンドウ変換することなく、病変部位または病変候補部位を最適なウィンドウで観察することが可能になる。

また、画像発生部４１は、上記ボリュームデータを最大値投影法で投影処理することで得られるＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）画像を発生してもよい。また、画像発生部４１は、上記ボリュームデータを最小値投影法で投影処理することで得られるＭｉｎＩＰ（Minimum Intensity Projection）画像を発生してもよい。また、画像発生部４１は、上記ボリュームデータを総和値投影法で投影処理することで得られるレイサム（Ray Summation）画像を発生してもよい。これにより、画像の雑音成分の受けにくく、高いコントラストの画像を得られる。

インターフェイス４５は、有線あるいは無線にて外部装置と通信する。外部装置は、例えば、上記ＰＥＴ−ＣＴ装置以外のモダリティ、放射線部門情報管理システム（ＲＩＳ：Radiological Information System）、病院情報システム（ＨＩＳ：Hospital Information System）およびＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等のシステムに含まれるサーバ、あるいは他のワークステーション等である。

入力部４６は、ユーザの操作に応じたコマンド等を入力するインターフェイスである。入力部４６は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、トラックボールおよび各種ボタン等を含む。

表示部４７は、上記ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、切り抜き画像、切り出し画像、第１フュージョン画像、第２フュージョン画像、第３フュージョン画像、ＭＩＰ画像、ＭｉｎＩＰ画像およびレイサム画像等を表示デバイスに表示する。表示部４７は、例えば、切り抜き画像に合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とを調整して、当該切り抜き画像を表示する。すなわち、ＰＥＴ画像における画素値の高い部分を除いてからウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とが調整される。これにより、ＰＥＴ画像における上記高集積領域よりも輝度の小さい領域の視認性が向上する。表示デバイスとしては、ＣＲＴディスプレイ（Cathode Ray Tube Display）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）あるいはプラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。

なお、表示部４７は、画像の表示領域ごとに、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とを調整してもよい。

記憶部４８は、比較的大容量のデータを記憶可能なＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等である。記憶部４８は、第２再構成部２４で再構成された複数のＰＥＴ画像のデータを記憶する。また、記憶部４８は、同時計数回路２３から出力された複数の方向における同時計数情報と、当該イベント数情報とをそれぞれ関連付けて記憶する。また、記憶部４８は、第１再構成部１７から伝送されるＣＴ画像における位置座標系と、第２再構成部２４から伝送されるＰＥＴ画像における位置座標系とを関連付けて、当該ＣＴ画像のデータを記憶する。なお、記憶部４８は、第１再構成部１７から伝送されるＣＴ画像における位置座標系と、第２再構成部２４から伝送されるＰＥＴ画像における位置座標系とを関連付けて、当該ＰＥＴ画像のデータを記憶してもよい。記憶部４８は、第１前処理部１６から伝送された投影データおよび第１再構成部１７で再構成されたボリュームデータを記憶する。

記憶部４８は、領域抽出部４０で抽出された高集積領域（生理的高集積領域および病変候補領域）に関連付けられる領域情報を付帯情報として付帯させて、当該高集積領域のデータを各々登録する。例えば、記憶部４８は、ＰＥＴ画像における高集積領域の位置座標と、当該高集積領域における最大画素値と、当該高集積領域の最大径と、当該領高集積域の種類とを付帯情報として付帯させて、領域抽出部４０で抽出された高集積領域のデータを各々登録する。すなわち、記憶部４８内には、当該生理的高集積領域および病変候補領域に関する領域データベースが構築される。これにより、例えば、フォローアップ検査において、上記領域データベースを検索して、治療開始前および治療後の経過観察で得られた高集積領域のデータを参照することが可能になる。

なお、記憶部４８は、ＨＤＤ等の磁気ディスク以外にも、光磁気ディスクやＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標） Disc）等の光ディスクを利用してもよい。また、記憶部４８の保存領域は、医用画像処理装置２００内にあってもよいし、上記ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。

システム制御部４９は、医用画像撮像装置１００と、領域抽出部４０と、画像発生部４１と、インターフェイス４５と、入力部４６と、表示部４７と、記憶部４８との動作を制御する。

ここで、実施形態に係る医用画像処理装置２００による処理の流れについて、具体例を挙げて説明する。

図２は、実施形態に係る医用画像処理装置２００における処理の流れを示すフローチャートである。図３は、図１に示す第２再構成部２４にて再構成されたＰＥＴ画像と、切り出し画像発生部４３にて発生された切り出し画像と、切り抜き画像発生部４２にて発生された切り抜き画像との一例を示す図である。図４は、図１に示す記憶部４８に記憶される領域データベースを示す図である。

図２に示すように、領域抽出部４０にて、図３（ａ）に示すＰＥＴ画像から生理的高集積領域（例えば、脳、心臓、膀胱、腎臓等）と病変候補領域とが抽出される（ステップＳＴ１）。上記生理的高集積領域および病変候補領域の抽出方法として、次の方法が挙げられる。

第１の抽出方法として、フィルタ処理（雑音の除去・低減、集積値の変動範囲の調整等）が実行される。フィルタ処理後、ＰＥＴ画像上に、ユーザによる任意点が設定される（ポインティング）。任意点の設定後、当該任意点を基準としたＲＯＩ（Region Of Interest）が設定される。さらに、セグメンテーション（特徴抽出およびエッジ抽出等）が実行される。セグメンテーション後、抽出した領域が編集（拡大・縮小・分割・統合・削除等）される。

また、第２の抽出方法として、フィルタ処理（雑音の除去・低減、集積値の変動範囲の調整等）が実行される。フィルタ処理後、ＰＥＴ画像における各高集積領域の最大画素値を検出した位置を示す極大点が抽出される。極大点の抽出後、当該極大点を基準としたＲＯＩが設定される。さらに、セグメンテーション（特徴抽出およびエッジ抽出等）が実行される。セグメンテーション後、抽出した領域が編集（拡大・縮小・分割・統合・削除等）される。

上記抽出方法により、領域抽出部４０は、ＰＥＴ画像における生理的高集積領域および病変候補領域を抽出する。

ＰＥＴ画像から生理的高集積領域と病変候補領域とを抽出後、切り出し画像発生部４３にて、ＰＥＴ画像から生理的高集積領域と病変候補領域とを切り出した切り出し画像が発生される（ステップＳＴ２）。切り出し画像は、図３（ｂ）に示されている。ＰＥＴ画像から切り出された生理的高集積領域および病変候補領域各々には、例えば、図４に示す領域番号、ＰＥＴ画像における高集積領域の位置座標、当該高集積領域の最大画素値、当該高集積領域の最大径、当該高集積領域の種類、および部位の名称（例えば、脳皮質、心臓、肝臓、膀胱、腎臓等）等が付帯情報として付帯されている。

ここで、上記再構成処理または記憶処理において、ＣＴ画像における位置座標系と、ＰＥＴ画像における位置座標系とが関連付けられている。これにより、ＰＥＴ画像上で、生理的高集積領域と、病変候補領域とを区別することが可能となっている。このため、生理的高集積領域には、上記部位の名称が付帯情報として付帯されている。

また、切り抜き画像発生部４２にて、ＰＥＴ画像から生理的高集積領域と病変候補領域とを切り抜いた切り抜き画像が発生される（ステップＳＴ３）。切り抜き画像は、図３（ｃ）に示されている。なお、上記生理的高集積領域と病変候補領域とを切り抜いた部分の画素には、特定の値（例えば、０）を設定してもよい。

図５は、図１に示すフュージョン画像発生部４４にて発生された、上記第１、第２および第３フュージョン画像を示す図である。

フュージョン画像発生部４４にて、上記ＣＴ画像と、上記ＰＥＴ画像とを重畳処理した第１フュージョン画像が発生される。第１フュージョン画像は、図５（ａ）に示されている。また、フュージョン画像発生部４４にて、当該ＣＴ画像と、切り出し画像発生部４３により発生された切り出し画像とを重畳処理した第２フュージョン画像が発生される。第２フュージョン画像は、図５（ｂ）に示されている。また、フュージョン画像発生部４４にて、当該ＣＴ画像と、切り抜き画像発生部４２により発生された切り抜き画像とを重畳処理した第３フュージョン画像が発生される。第３フュージョン画像は、図５（ｃ）に示されている（ステップＳＴ４）。

上記処理により、切り抜き画像、切り出し画像、第１フュージョン画像、第２フュージョン画像、および第３フュージョン画像が得られる。

なお、ステップＳＴ４でのフュージョン画像生成においては、例えば、第２フュージョン画像における複数の高集積領域の少なくともいずれか１つに合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルとを調整してもよい。これにより、上記第２フュージョンを表示する際に、当該複数の高集積領域各々に合わせて個々に最適なウィンドウを設定することが可能になる。すなわち、第２フュージョン画像における全ての領域をウィンドウ変換することなく、病変部位または病変候補部位を最適なウィンドウで観察することが可能になる。

図６は、上記第１、第２、および第３フュージョン画像の表示形態の一例を示す図である。図７は、上記ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、第３フュージョン画像、およびＭＩＰ画像の表示形態の一例を示す図である。

図６において、表示部４７の表示領域が９つに分割されている。表示部４７には、一行目に、アキシャル断面、コロナル断面、およびサジタル断面各々の第１フュージョン画像が表示されている。また、表示部４７には、二行目に、アキシャル断面、コロナル断面、およびサジタル断面各々の第２フュージョン画像が表示されている。また、表示部４７には、三行目に、アキシャル断面、コロナル断面、およびサジタル断面各々の第３フュージョン画像が表示されている。

図７において、表示部４７の表示領域が４つに分割されている。表示部４７には、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、第３フュージョン画像、およびＭＩＰ画像が表示されている。表示部４７は、画像ごとに、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とを調整して表示してもよい。表示部４７は、例えば、切り出し画像および第２フュージョン画像における複数の高集積領域の少なくともいずれか１つに合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とを調整して表示をしてもよい。これにより、表示部４７は、上記切り出し画像および第２フュージョン画像を表示する際に、切り出し画像および第２フュージョン画像における複数の高集積領域各々に合わせて個々に最適なウィンドウを設定することが可能になる。すなわち、表示部４７は、ＰＥＴ画像および第２フュージョン画像における全ての領域をウィンドウ変換することなく、病変部位または病変候補部位を最適なウィンドウで表示することが可能になる。

なお、図６および図７に示す表示は一例であり、これに限定されない。表示部４７は、上記ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、切り抜き画像、切り出し画像、第１フュージョン画像、第２フュージョン画像、第３フュージョン画像、ＭＩＰ画像、ＭｉｎＩＰ画像およびレイサム画像等をユーザの指示に応じて適宜表示してもよい。また、表示部４７は、上記ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、切り抜き画像、切り出し画像、第１フュージョン画像、第２フュージョン画像、第３フュージョン画像、ＭＩＰ画像、ＭｉｎＩＰ画像およびレイサム画像等を、２次元および３次元の少なくともいずれか１つで表示してもよい。また、表示部４７は、画像ごとのウィンドウサイズを変更して表示してもよい。また、表示部４７は、上記ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、切り抜き画像、切り出し画像、第１フュージョン画像、第２フュージョン画像、第３フュージョン画像、ＭＩＰ画像、ＭｉｎＩＰ画像およびレイサム画像等の領域の一部を編集した画像を表示してもよい。表示部４７は、例えば、切り出し画像における高集積領域の少なくともいずれか１つを拡大して表示してもよい。

上記構成によれば、本実施形態に係る医用画像処理装置２００では、領域抽出部４０は、被検体Ｐに投与された放射線源の空間的な集積分布を示すＰＥＴ画像から、放射線源の集積度が所定の基準値を超える高集積領域（例えば、生理的高集積領域および病変候補領域）を抽出する。切り抜き画像発生部４３は、領域抽出部４０で抽出された高集積領域をＰＥＴ画像から切り抜いた切り抜き画像を発生する。これにより、画面の輝度に影響されず、高集積領域の視認性を向上させることが可能になる。

したがって、医用画像処理装置２００は、病変部位または病変候補部位の検査漏れが生じる可能性を低減することができる。

また、医用画像処理装置２００は、画面の輝度を切り抜き画像に合わせて調整することで、生理的高集積領域および病変候補領域より輝度の小さい領域の視認性を向上させることが可能になる。

また、医用画像処理装置２００は、フュージョン画像においても、ＣＴ画像と、ＰＥＴ画像から生理的高集積領域および病変候補領域を切り抜いた切り抜き画像とを重畳処理しているため、生理的高集積領域および病変候補領域の輝度を考慮せず画面の輝度を調整することが可能になる。すなわち、医用画像処理装置２００は、フュージョン画像を表示させる場合に、生理的高集積領域および病変候補領域より輝度の小さい領域の視認性を向上させることが可能になる。

また、画像発生部４１における画像生成においては、ウィンドウ変換の際、例えば、上記切り出し画像における複数の高集積領域の少なくともいずれか１つに合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルとを調整してもよい。これにより、上記切り出し画像を表示する際に、当該複数の高集積領域各々に合わせて個々に最適なウィンドウを設定することが可能になる。すなわち、ＰＥＴ画像における全ての領域をウィンドウ変換することなく、病変部位または病変候補部位を最適なウィンドウで観察することが可能になる。

また、医用画像処理装置２００は、記憶部４８に、ＰＥＴ画像における高集積領域の位置座標と、当該高集積領域における最大画素値と、当該高集積領域の最大径と、当該領高集積域の種類とを付帯情報として付帯させて、領域抽出部４０で抽出された高集積領域のデータを各々登録している。すなわち、記憶部４８内には、当該生理的高集積領域および病変候補領域に関する領域データベースが構築される。これにより、例えば、フォローアップ検査において、上記領域データベースを検索して、治療開始前および治療後の経過観察で得られた高集積領域のデータを参照することが可能になる。

なお、上記実施形態では、医用画像診断装置の一例として、ＰＥＴ／ＣＴ装置を示しているが、これに限定されない。実施形態に係る医用画像処理装置２００は、上記Ｘ線ＣＴ装置と上記核医学診断装置の１つであるＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置とを組み合わせたＳＰＥＣＴ／ＣＴ装置にも適用可能である。また、実施形態に係る医用画像処理装置２００は、上記医用画像撮像装置の１つである磁気共鳴イメージング診断装置（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）と上記ＰＥＴ装置とを組み合わせたＰＥＴ／ＭＲＩ装置にも適用可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。

３００…医用画像診断装置、１００…医用画像撮像装置、１０…スリップリング、１１…高電圧発生部、１２…Ｘ線管、１３…Ｘ線検出器、１４…データ収集部（ＤＡＳ）、１５…非接触データ伝送部、１６…第１前処理部、１７…第１再構成部、１８…第１走査制御部、１９…回転リング、２０…ガンマ線収集部、２１…第２前処理部、２２…エネルギー弁別部、２３…同時計数回路、２４…第２再構成部、２５…第２走査制御部、３０…ガントリ、Ｐ…被検体、Ｔ…天板、２００…医用画像処理装置、４０…領域抽出部、４１…画像発生部、４２…切り抜き画像発生部、４３…切り出し画像発生部、４４…フュージョン画像発生部、４５…インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、４６…入力部、４７…表示部、４８…記憶部、４９…システム制御部。

Claims (8)

1. 被検体に投与された放射線源の空間的な集積分布を示す機能画像から、前記被検体における前記放射線源の集積度が所定の基準値を超える高集積領域を抽出する領域抽出部と、
   前記高集積領域を前記機能画像から切り抜いた切り抜き画像を発生し、前記被検体の解剖学的形態を示す形態画像と前記切り抜き画像とを前記高集積領域において前記形態画像を表示させるように重畳処理したフュージョン画像を発生する画像発生部と
   を具備する医用画像処理装置。
2. 前記領域抽出部は、前記高集積領域として、生理的要因により前記放射線源の集積度が高い生理的高集積領域を前記機能画像から抽出する請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記領域抽出部は、前記被検体の解剖学的形態を示す形態画像から得られる前記生理的高集積領域に対応する領域の輪郭データを基に、前記機能画像から前記生理的高集積領域を抽出する請求項２記載の医用画像処理装置。
4. 前記領域抽出部は、前記高集積領域として、病変部位または病変候補部位の存在により前記放射線源の集積度が高い病変候補領域を前記機能画像から抽出する請求項１乃至３のいずれか１項記載の医用画像処理装置。
5. 前記画像発生部は、前記形態画像と前記高集積領域を前記機能画像から切り出した切り出し画像とを重畳処理したフュージョン画像を発生する請求項１乃至４のいずれか１項記載の医用画像処理装置。
6. 前記切り抜き画像に合わせて、ウィンドウ幅と、ウィンドウレベルと、オパシティと、表示色とを調整して前記切り抜き画像を表示する表示部をさらに具備する請求項１記載の医用画像処理装置。
7. 前記高集積領域に関連付けられる領域情報を付帯させて、前記高集積領域のデータを登録する領域データベースをさらに具備する請求項１記載の医用画像処理装置。
8. 被検体に投与された放射線源の空間的な集積分布を示す機能画像から、前記被検体における前記放射線源の集積度が所定の基準値を超える高集積領域を抽出し、
   前記高集積領域を前記機能画像から切り抜いた切り抜き画像を発生し、
   前記被検体の解剖学的形態を示す形態画像と前記切り抜き画像とを前記高集積領域において前記形態画像を表示させるように重畳処理したフュージョン画像を発生する医用画像処理方法。