JP6009755B2 - 画像診断装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、画像診断装置及び方法に関する。

従来、医療分野では、診断対象の被検体内を画像化する医用画像診断装置が一般的に用いられている。例えば、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、Ｘ線ＣＴ（ＣＴ；Computed Tomography）装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置などが用いられている。

また、近年、複数の医用画像診断装置を一体化させた装置が実用化されている。例を挙げると、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。

ところで、上述したような複数の医用画像診断装置を一体化させた装置においては、各医用画像診断装置で画像を撮像する際に異なる撮像方式が用いられる場合がある。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ヘリカルスキャン（helical scan）方式によってＸ線ＣＴ画像が撮像される。

特開２０１０−９９３９６号公報

しかしながら、従来技術においては、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることにより、画像の精度が悪化する場合があった。

実施の形態の画像診断装置は、曝射されるＸ線により天板上の被検体を撮像する第１の撮像装置と、前記被検体の撮像位置を体軸方向に所定の間隔ずつ移動させた各位置で撮像する第２の撮像装置と、推定部と、位置補正部とを備える。推定部は、前記第１の撮像装置によって得られた再構成後の複数の画像に基づく前記天板の撓み情報から前記第２の撮像装置における撮像位置ごとの天板の位置を推定する。位置補正部は、前記推定部によって推定された天板の位置の情報を、各撮像装置で得られる再構成後の画像の位置補正に用いる。前記推定部は、前記第１の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第１の画像において、複数の第１の画像それぞれに描出された前記天板と沈み込みの挙動が同一の挙動を示す構造物の位置を、前記天板の撓み情報として算出し、算出した構造物の位置を用いて、前記第２の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第２の画像における天板の位置を推定する。前記位置補正部は、前記推定部によって推定された前記第２の画像における天板の位置を、前記第１の画像及び前記第２の画像の位置補正に用いる。

図１は、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の全体構成を説明するための図である。 図２Ａは、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。 図２Ｂは、ＰＥＴ検出器の構成を説明するための図である。 図３は、ＣＴ用架台装置の構成を説明するための図である。 図４は、寝台装置を説明するための図である。 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。 図６は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像における天板だれを説明するための図である。 図７は、ステップアンドシュート方式によって撮像された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は、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像における天板の位置を説明するための図である。 図９は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像とヘリカルスキャン方式によって撮像された画像との間の位置のずれを説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態に係る補正部の構成を説明するための図である。 図１１は、第１の実施形態に係る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１２は、位置修正部による処理の一例を模式的に示す図である。 図１３は、位置推定部による処理の一例を模式的に示す図である。 図１４は、補正処理部によるＰＥＴ画像に対するＸ線ＣＴ画像の位置合わせの一例を模式的に示す図である。 図１５は、補正処理部によるＸ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像の位置合わせの一例を模式的に示す図である。 図１６は、第１の実施形態に係る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１７は、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像の補正処理の手順を示すフローチャートである。 図１８Ａは、天板に１２０ｋｇの加重を施した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図１８Ｂは、天板に２００ｋｇの加重を施した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図１９は、装置間のずれを説明するための図である。 図２０は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像と、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像との間のＸ軸方向における位置のずれを説明するための図である。 図２１は、第２の実施形態に係る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２２Ａは、ＣＴ用架台装置２に天板３１を挿入した場合の上面図である。 図２２Ｂは、ベッドごとに撮像した画像のコロナル面を示す図である。 図２３Ａは、第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄによる位置合わせの第１の例を模式的に示す図である。 図２３Ｂは、第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄによる位置合わせの第２の例を模式的に示す図である。 図２４は、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ軸方向の補正処理の手順を示すフローチャートである。 図２５は、第３の実施形態に係る位置推定部４６ｃによる処理の一例を模式的に示す図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態においては、撮像方式が異なる医用画像診断装置を一体化させた装置として、ＰＥＴ−ＣＴ装置を用いる場合を例に挙げて説明する。まず、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係る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。

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２Ａは、ＰＥＴ用架台装置の構成を説明するための図である。

ＰＥＴ用架台装置１は、図２Ａ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。

図２Ｂは、ＰＥＴ検出器の構成を説明するための図である。例えば、ＰＥＴ検出器モジュール１１１は、図２Ｂに示すように、シンチレータ１１１ａと、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）１１１ｃとを有するアンガー型の検出器である。

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２Ｂ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２Ｂに示すように、稠密に複数個配置されている。

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。

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。

そして、図２Ａ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の上側の図に示すように天板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方式によりＸ線ＣＴ画像を撮像する。

また、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像の撮像を行った後、図４の下側の図に示すように、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の下側の図に示すように、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以上、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像と、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像との位置合わせに関する補正処理を実行する。

具体的には、第１の実施形態に係る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。

ここで、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像と、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像との天板だれに起因する画像間の位置のずれについて説明する。以下では、まず、各撮像方式によって撮像された画像それぞれに対する天板だれの影響を説明した後、画像間の位置のずれについて説明する。

図６は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像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ＰＥＴ画像の撮像位置を示している。すなわち、図６においては、ベッド１〜ベッド３の撮像位置それぞれで複数の断層画像を撮像するスキャンを実行する。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。

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の上段の図に示すように、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の中段の図及び下段の図に示すように、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。

図７は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像における天板の位置を説明するための図である。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。ステップアンドシュート方式で画像を撮像した場合には、ベッドごとに天板だれの程度が異なることから、天板３１の位置は、図７に示すように、ベッド間で段差が生じた状態となる。

図８は、ヘリカルスキャン方式によって撮像された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においては、天板３１をヘリカルスキャン方式によって連続的に繰り出しながらＣＴ画像を撮像した場合の天板の位置を示している。また、図８においては、ヘリカルスキャン方式によって撮像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８に示す矢印は、天板３１の移動方向を示している。また、図８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。また、図８に示す直線Ｌ１は、各断面画像における天板３１の中心を通る直線を示している。

ヘリカルスキャン方式で画像を撮像した場合には、天板３１の繰り出し量の増加に比例して天板だれの程度が大きくなることから、各断面画像における天板３１の位置は、図８の直線Ｌ１に示すように、天板３１の繰り出し量の増加に伴い徐々に低くなる。ここで、ヘリカルスキャン方式によって撮像されたＣＴ画像をサジタル面で見た場合のスライス幅は、実際には、図８に示すような厚みはなく、非常に薄い。そこで、図８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の中心を通る直線Ｌ１が、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像における天板の位置となる。

図９は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像とヘリカルスキャン方式によって撮像された画像との間の位置のずれを説明するための図である。ここで、図９においては、図７に示すステップアンドシュート方式によって撮像された画像における天板の位置（直線Ｌ２）と、図８に示すヘリカルスキャン方式によって撮像された画像における天板の位置（直線Ｌ１）とを示している。

図９の直線Ｌ１及び直線Ｌ２に示すように、各撮像方式によって撮像された画像それぞれの天板は、傾きが異なることで、位置がずれることとなる。すなわち、天板だれが生じることによって、各撮像方式によって撮像された画像間に位置のずれが生じる。このような位置のずれは、ＰＥＴ−ＣＴ装置などによって生成される画像の精度を悪化させる。

例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置では、ＰＥＴ画像の減衰補正や散乱補正にＣＴ画像を用いる。ここで、ＰＥＴ画像とＣＴ画像との間に位置のずれが生じていると、正確な補正が行うことができない。また、ＰＥＴ−ＣＴ装置によって生成されるフュージョン画像に位置のずれが発生することとなり、読影者によるフュージョン画像の読影を困難なものにする。

そこで、第１の実施形態に係る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、画像の精度が悪化することを抑止することを可能にする。図１０は、第１の実施形態に係る補正部４６の構成を説明するための図である。図１０に示すように、補正部４６は、位置算出部４６ａと、位置修正部４６ｂと、位置推定部４６ｃと、補正処理部４６ｄ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。

位置算出部４６ａは、ヘリカルスキャン方式によって撮像された複数の画像において、各画像に描出された体軸方向に直線的であり、天板の沈み込みと同一の挙動を示す構造物の位置を算出する。具体的には、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画像に描出された天板をそれぞれ検出し、各Ｘ線ＣＴ画像における検出した天板の位置を算出する。

図１１は、第１の実施形態に係る位置算出部４６ａによる処理の一例を模式的に示す図である。図１１においては、ヘリカルスキャン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断面画像を示している。例えば、位置算出部４６ａは、図１１に示すように、まず、断面画像に描出された天板３１を検出して、検出した天板３１を含む領域を切り出す。そして、位置算出部４６ａは、切り出した領域に含まれる天板３１の表面３１ａのＹ軸方向の座標を算出する。

一例を挙げると、位置算出部４６ａは、断面画像のＹ軸方向のピクセル（pixel）に番号を付与しておき、天板３１の表面３１ａが描出されたピクセルの番号をＹ軸方向の座標として算出する。そして、位置算出部４６ａは、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すべての断面画像に対して、天板の検出処理及び天板位置の算出処理を実行する。なお、位置算出部４６ａは、画像のプロファイルを用いた方法や、天板形状のテンプレートを用いたパターンマッチング法などにより画像中の天板を検出する。

図１０に戻って、位置修正部４６ｂは、各断面画像において、位置算出部４６ａによって算出された天板の位置が誤っているか否かを判定し、誤っていると判定した場合に、天板の位置を修正する。具体的には、位置修正部４６ｂは、位置算出部４６ａによって算出された天板の位置を示す値が推定される値から所定の閾値を超えた値である場合に、当該天板の位置を示す値が誤っていると判定する。

図１２は、位置修正部４６ｂによる処理の一例を模式的に示す図である。ここで、図１２における縦軸は、ピクセル番号で算出した天板の位置を示している。また、図１２における横軸は、１つのＸ線ＣＴ画像が撮像される部分であるスライスを示している。すなわち、図１２においては、位置算出部４６ａによってスライスごとに算出された天板の位置を示している。

例えば、位置修正部４６ｂは、位置算出部４６ａによって図１２の上側の図に示す天板の位置が算出されると、スライスごとの天板の位置の値に基づいて、天板の位置としてとりうる値を推定する。例を挙げると、位置修正部４６ｂは、スライスごとの天板の位置の値に基づく多項式を用いた近似（例えば、最小二乗法など）により、天板の位置としてとりうる値を推定する。そして、位置修正部４６ｂは、推定した値と、位置算出部４６ａによって算出された値とを比較し、２つの値の差が所定の閾値を超えていた場合に、当該位置算出部４６ａによって算出された値が誤っていると判定する。

例えば、所定の閾値が「１ピクセル」であった場合には、位置修正部４６ｂは、図１２の上側の図に示す「ｒ」の値が「１ピクセル」を超えていることから、位置「Ｐ１」の値が誤っていると判定する。なお、図１２の上側の図に示す「ｒ」は、位置修正部４６ｂによって算出された近似曲線（図示せず）上の値と、位置「Ｐ１」の値との差を示している。そして、位置修正部４６ｂは、図１２の下側の図に示すように、位置「Ｐ１」の値を図示しない近似曲線上の値に修正する。同様に、位置修正部４６ｂは、図１２の下側の図に示すように、図１２の上側の図の位置「Ｐ２」及び「Ｐ３」の値を図示しない近似曲線上の値に修正する。

なお、上記した例では、近似曲線上の値と位置算出部４６ａによって算出された値との差が所定の閾値を超えたもののみを修正する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、位置算出部４６ａによって算出されたすべての値を近似曲線上の値に置き換える修正をする場合であってもよい。

図１０に戻って、位置推定部４６ｃは、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像の天板の位置に基づいて、ステップアンドシュート方式で撮像された画像における天板の位置を推定する。具体的には、位置推定部４６ｃは、まず、位置修正部４６ｂによって修正された各Ｘ線ＣＴ画像における天板の位置の値を用いて、ベッドごとにＸ線ＣＴ画像における天板の傾きを算出する。そして、位置推定部４６ｃは、算出したＸ線ＣＴ画像における天板の傾きに基づいて、ステップアンドシュート方式で撮像されたＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。そして、位置推定部４６ｃは、算出した天板の傾きに基づいて天板の位置を推定する。以下では、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きをマイナススケーリングする方法を用いて天板の位置を推定する場合について説明する。

例えば、位置推定部４６ｃは、以下に示す式（１）により、ＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。なお、式（１）における「ｇｒａｄ_PET(ｚ₎」は、zを変数としたＰＥＴ画像における天板の傾きを示している。また、式（１）における「ｇｒａｄ_CT」は、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きを示している。また、式（１）における「ｇｒａｄ_init」は、荷重なしの時の天板初期の傾き（以下、荷重なしの時の天板初期傾きを、基準線の傾きと記す）を示している。また、式（１）における「Ａ(z)」は、ｚを変数とする関数を示している。

式（１）に示すように、位置推定部４６ｃは、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きに変数を乗算し、タンジェント（基準線の傾き）の２倍の値を加算することで、ＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。例えば、位置推定部４６ｃは、ｚの値として、天板の繰り出し量及び天板だれに関する変数を用いる。或いは、位置推定部４６ｃは、以下に示す式（２）により、ＰＥＴ画像における天板の傾きを算出してもよい。なお、式（２）における「Ａ」は、任意の定数を示している。

すなわち、位置推定部４６ｃは、式（２）に示すように、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きに任意の定数を乗算することで、ＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。例えば、位置推定部４６ｃは、以下に示す式（３）によりＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。

例えば、位置推定部４６ｃは、式（３）に示すように、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きに「−１」を乗算することで、ＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。なお、Ｘ線ＣＴ画像における天板の傾きに乗算する変数或いは定数は、ＰＥＴ−ＣＴ装置の設計者や操作者によって任意に決定される。かかる場合には、例えば、ＣＴ用架台装置２でヘリカルスキャン方式及びステップアンドシュート方式それぞれの画像を撮像し、撮像した画像に描出された天板の位置から、変数或いは定数を予め決定することが可能である。

図１３は、位置推定部４６ｃによる処理の一例を模式的に示す図である。例えば、位置推定部４６ｃは、図１３に示すように、ベッドごとにＸ線ＣＴ画像における天板の傾きとして直線Ｌ１の傾きを算出する。そして、位置推定部４６ｃは、算出した直線Ｌ１の傾きと、上述した式（１）〜（３）のいずれか１つを用いてＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。その後、位置推定部４６ｃは、図１３に示すように、ベッドの中心のスライスにおいて直線Ｌ１と交差し、かつ、算出した傾きを有する直線Ｌ２をＰＥＴ画像における天板の位置として推定する。

ここで、位置推定部４６ｃによって推定されるＰＥＴ画像における天板の位置は、上述した式を用いることにより、基準線が考慮された天板の位置となる。基準線は、上述したように、荷重なしの時の天板初期の傾きを示す線である。天板は、荷重なしのときに水平にスライドすることが理想的であるが、実際には、被検体が乗ったときに水平となるように、荷重なしの時は少し競りあがるように設計されている。そこで、本実施形態では、この競りあがりを考慮するために、基準線を用いて天板の位置を推定する。

例えば、位置推定部４６ｃは、図１３に示すように、Ｘ線ＣＴ画像の天板の位置を示す直線Ｌ１を基準線である直線Ｌ１０に対して折り返した直線Ｌ２を、ＰＥＴ画像の天板の位置を示す直線として推定する。なお、図１３の点線Ｌ２０は、水平面を示す。また、図１３のθ₁は、直線Ｌ１と基準線である直線Ｌ１０との角度を示す。また、図１３のθ₂は、直線Ｌ２と基準線である直線Ｌ１０との角度を示す。また、図１３のθ₃は、直線Ｌ１と水平面である点線Ｌ４との角度を示す。

すなわち、位置推定部４６ｃは、図１３の「θ₂」の値を「θ₁」及び「θ₃」の値から算出し、基準線Ｌ１０から算出した「θ₂」の値だけ傾けた直線Ｌ２を、ＰＥＴ画像における天板の位置として推定する。

上述したように、本実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、寝台３２が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と同一距離を移動する。すなわち、各検出器の中心においては、天板だれの程度が同一であり、Ｙ軸方向の天板の位置も同一となる。従って、位置推定部４６ｃは、ベッドの中心のスライスにおいて直線Ｌ１と交差し、かつ、算出した傾きを有する直線Ｌ２をＰＥＴ画像における天板の位置として推定することが可能である。

図１０に戻って、補正処理部４６ｄは、位置推定部４６ｃによって推定された複数のＰＥＴ画像における天板の位置に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との位置のずれを補正するための補正量を算出する。そして、補正処理部４６ｄは、算出した補正量を用いてＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像との位置のずれを補正する。

具体的には、補正処理部４６ｄは、位置推定部４６ｃによって推定された複数のＰＥＴ画像における天板の位置と位置修正部４６ｂによって修正された後の複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置とに基づいて、被検体の略同一位置のスライスごとのＹ軸方向の移動量を算出する。そして、補正処理部４６ｄは、ＰＥＴ画像に対するＸ線ＣＴ画像の位置の補正及びＸ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像の位置の補正を実行する。

以下では、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係る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。ここで、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像は、補正データ４７に格納される。

ＣＴ画像再構成部４２によって再構成された複数のＸ線ＣＴ画像に対して、位置算出部４６ａが天板の位置を算出する。そして、位置修正部４６ｂが、位置算出部４６ａによって算出された複数のＸ線ＣＴ画像おける天板の位置を修正する。その後、位置推定部４６ｃが、位置修正部４６ｂによって修正された後の複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置から複数のＰＥＴ画像における天板の位置を推定する。ここで、位置修正部４６ｂによって修正された後の複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置と、位置推定部４６ｃによって推定された複数のＰＥＴ画像における天板の位置とは、補正データ４７によって記憶される。

補正処理部４６ｄは、補正データ４７によって記憶された複数のＸ線ＣＴ画像における天板の位置と複数のＰＥＴ画像における天板の位置とを読み出し、被検体の略同一位置のスライスごとのＹ軸方向の移動量を算出する。そして、補正処理部４６ｄは、ＣＴ画像再構成部４２によって再構成された複数のＸ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像に位置合わせする補正を実行する。ここで、補正処理部４６ｄによって算出された被検体の略同一位置のスライスごとのＹ軸方向の移動量は補正データ４７によって記憶される。

図１４は、補正処理部４６ｄによるＰＥＴ画像に対するＸ線ＣＴ画像の位置合わせの一例を模式的に示す図である。例えば、補正処理部４６ｄは、図１４に示すように、位置修正部４６ｂによって修正された後のＸ線ＣＴ画像における天板位置Ｌ１と位置推定部４６ｃによって推定されたＰＥＴ画像における天板位置Ｌ２とに基づいて、ベッド１〜３それぞれにおけるスライスごとの移動量を算出する。

そして、補正処理部４６ｄは、Ｘ線ＣＴ画像の天板位置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Ｘ線ＣＴ画像をスライドさせて、ＰＥＴ画像との位置合わせを実行する。そして、補正処理部４６ｄは、位置合わせが行われたＸ線ＣＴ画像を補正データ４７に格納する。

減弱マップ生成部４３は、補正データ４７によって記憶された位置合わせ後のＸ線ＣＴ画像を読み出し、読み出したＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する。ここで、減弱マップ生成部４３によって生成された減弱マップは、補正データ４７に格納される。

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補正データ４７によって記憶された減弱マップとを用いて、ＰＥＴ画像を再構成する。すなわち、ＰＥＴ画像再構成部４５は、画像間の位置のずれを補正した減弱マップを用いてＰＥＴ画像を再構成することとなる。ここで、ＰＥＴ画像再構成部４５によって再構成されたＰＥＴ画像は、補正データ４７に格納される。

ＰＥＴ画像再構成部４５によってＰＥＴ画像が再構成されると、補正処理部４６ｄは、補正データ４７によって記憶されたＰＥＴ画像を読み出し、読み出したＰＥＴ画像をＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像に位置合わせする補正を実行する。

具体的には、補正処理部４６ｄは、補正データ４７によって記憶されたＸ線ＣＴ画像、ＰＥＴ画像及び被検体の略同一位置のスライスごとのＹ軸方向の移動量を読み出し、ＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像に位置合わせする補正を実行する。図１５は、補正処理部４６ｄによるＸ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像の位置合わせの一例を模式的に示す図である。

例えば、補正処理部４６ｄは、図１５に示すように、スライスごとにＰＥＴ画像を移動量分だけ移動させることで、ＰＥＴ画像の天板位置Ｌ２をＸ線ＣＴ画像の天板位置Ｌ１と一致させる位置合わせを実行する。そして、補正処理部４６ｄは、位置合わせが行われた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ＣＴ画像再構成部４２によって再構成されたＸ線ＣＴ画像と、Ｘ線ＣＴ画像に対する位置合わせが実行されたＰＥＴ画像とを読み出し、読み出したＸ線ＣＴ画像とＰＥＴ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。

このように、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ画像における天板の位置からＰＥＴ画像における天板の位置を推定し、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、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれた場合でも、画像の精度が悪化することを抑止することを可能にする。

次に、図１６を用いて、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置の処理について説明する。図１６は、第１の実施形態に係る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１６においては、被検体に対してヘリカルスキャン方式による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１６に示すように、第１の実施形態に係る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）。

そして、補正部４６が、ＰＥＴ画像に対するＸ線ＣＴ画像のずれを補正する（ステップＳ１０２）。その後、減弱マップ生成部４３が、補正されたＸ線ＣＴ画像を用いて減弱マップを生成する（ステップＳ１０３）。そして、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Ｓ１０４）。

続いて、補正部４６が、Ｘ線ＣＴ画像に対するＰＥＴ画像のずれを補正する（ステップＳ１０５）。その後、制御部４８が、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、フュージョン画像を図示しない表示装置に表示させて（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

次に、図１７を用いて、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ画像の補正処理について説明する。図１７は、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ線ＣＴ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１７に示す処理は、図１６のステップＳ１０２に対応する。

図１７に示すように、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、位置算出部４６ａが、Ｘ線ＣＴ画像において天板が描出された領域を切り出し（ステップＳ２０１）、天板の位置を算出する（ステップＳ２０２）。

続いて、位置修正部４６ｂが、位置算出部４６ａによって算出されたＸ線ＣＴ画像における天板の位置の語算出を修正する（ステップＳ２０３）。そして、位置推定部４６ｃが、Ｘ線ＣＴ画像の天板の位置に基づいて、ＰＥＴ画像における天板の位置を推定する（ステップＳ２０４）。その後、補正処理部４６ｄが、Ｘ線ＣＴ画像における天板の位置と位置推定部４６ｃによって推定されたＰＥＴ画像における天板の位置とから、補正量を算出する（ステップＳ２０５）。補正処理部４６ｄは、算出した補正量に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像の位置に補正して（ステップＳ２０６）、処理を終了する。

上述したように、第１の実施形態によれば、位置算出部４６ａは、天板を体軸方向に連続的に移動させながら断層撮像された被検体のＸ線ＣＴ画像それぞれに描出された天板の位置を算出する。位置推定部４６ｃは、被検体を体軸方向に所定の間隔で移動させて断層撮像された被検体のＰＥＴ画像それぞれにおける算出部によって算出された天板の位置を推定する。補正処理部４６ｄは、位置算出部４６ａによって算出された天板の位置と位置推定部４６ｃによって推定された天板の位置とに基づいて、被検体の略同一位置を撮像したＸ線ＣＴ画像およびＰＥＴ画像の位置合わせを行なう。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることによる画像精度の悪化を抑止することを可能にする。

図１８Ａ及び図１８Ｂを用いて、シミュレーション結果を説明する。図１８Ａは、天板に１２０ｋｇの加重を施した場合のシミュレーション結果を示す図である。図１８Ｂは、天板に２００ｋｇの加重を施した場合のシミュレーション結果を示す図である。図１８Ａ及び図１８Ｂにおいては、ヘリカルスキャン方式によって撮像した場合の天板の位置及びステップアンドシュート方式によって撮像した場合の天板の位置を、Ｘ線ＣＴ装置を用いて測定した測定結果と、開示の技術を用いてステップアンドシュート方式によって撮像した場合の天板の位置を推定した結果とを示している。なお、Ｘ線ＣＴ装置は、ヘリカルスキャン方式及びステップアンドシュート方式で画像を撮像することが可能である。

また、図１８Ａ及び図１８Ｂにおける縦軸は、ピクセルを示している。また、図１８Ａ及び図１８Ｂにおける横軸は、スライスを示している。また、図１８Ａ及び図１８Ｂにおける「ステップアンドシュート（推定値）」は、開示の技術を用いて推定した結果を意味している。また、図１８Ａ及び図１８Ｂにおける「ステップアンドシュート（実測値）」は、Ｘ線ＣＴ装置を用いて測定した測定結果を意味している。

図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、１２０ｋｇの加重及び２００ｋｇの加重のどちらの場合においても、ステップアンドシュート（推定値）を示すＬ５とステップアンドシュート（実測値）を示すＬ６とはほとんど重なっている。すなわち、開示の技術を用いることでステップアンドシュートにおける天板の位置を高精度で推定することができ、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることによる画像精度の悪化を抑止することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、位置算出部４６ａは、天板のＹ軸方向の位置を算出する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ヘリカルスキャン方式で撮像された画像とステップアンドシュート方式によって撮像された画像とにおいて、天板だれに起因する位置のずれを補正することができ、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることによる画像精度の悪化を抑止することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、位置修正部４６ｂは、位置算出部４６ａによって算出された複数のＸ線ＣＴ画像それぞれにおける天板の位置に基づいて、各Ｘ線ＣＴ画像における天板の位置を修正する。そして、位置推定部４６ｃは、ＰＥＴ画像における位置修正部４６ｂによって修正された天板の位置を推定する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＰＥＴ画像における天板の位置をより正確に推定することができる。

また、第１の実施形態によれば、制御部４８は、補正処理部４６ｄによって位置合わせが実行されたＰＥＴ画像を、Ｘ線ＣＴ画像と融合して表示させるように制御する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、読影者に対して違和感のない画像を提供することができ、正確な読影を行わせることを可能にする。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、天板だれによるＹ軸方向の位置のずれを補正する場合について説明した。第２の実施形態では、Ｙ軸方向の位置のずれに加え、装置を据え置く際に発生する装置間のずれなどに起因するＸ軸方向の位置のずれを補正する場合について説明する。なお、以下で説明するＸ軸方向の補正は、上述したように、装置に据え置き時などに発生する装置間のずれなどに起因する。すなわち、Ｘ軸方向のずれは装置ごとにそれぞれ異なることから、Ｘ軸方向のずれは、すべての装置において実行される補正である。第２の実施形態においては、位置算出部４６ａ及び補正処理部４６ｄによる処理内容が、第１の実施形態と異なる。以下では、これらを中心に説明する。

まず、装置間のずれについて説明する。図１９は、装置間のずれを説明するための図である。なお、図１９においては、天板３１がＰＥＴ用架台装置に挿入された場合の上面図を示している。例えば、装置間のずれとしては、図１９に示すように、ＰＥＴ用架台装置１のスキャン領域に対して、天板３１が垂直ではなく、斜めの角度で挿入されることが挙げられる。このような場合に、ステップアンドシュート方式で撮像された画像における天板の位置は、図２０に示すようになる。

図２０は、ステップアンドシュート方式によって撮像された画像と、ヘリカルスキャン方式によって撮像された画像とのＸ軸方向における位置のずれを説明するための図である。図２０においては、ベッドごとに撮像した画像のコロナル（coronal；冠状）面を示している。すなわち、図２０においては、被検体の体軸方向の断面を示している。また、図２０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た画像における天板の位置（直線Ｌ４）と、図８に示すヘリカルスキャン方式によって撮像された画像における天板の位置（直線Ｌ３）とを示している。

天板３１がＰＥＴ用架台装置１のスキャン領域に斜めに挿入されることで、図２０の直線Ｌ３及び直線Ｌ４に示すように、各撮像方式によって撮像された画像それぞれの天板は、挿入角度の違いから、位置がずれることとなる。

そこで、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、図２０に示す画像間の位置のずれを補正する。具体的には、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、設計者や操作者によって取得されたステップアンドシュート方式によって撮像された画像における天板の位置を予め記憶する。

例えば、設計者や操作者は、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置にＸ線ＣＴ画像をステップアンドシュート方式で撮像させ、撮像させたＸ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を予め記憶させる。そして、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ヘリカルスキャン方式によるＸ線ＣＴ検査が行われるごとに、記憶していた天板の位置を読み出して、画像間におけるＸ軸方向の位置のずれを補正する。

第２の実施形態に係る位置算出部４６ａは、Ｘ軸方向の天板の位置のずれを検出するために、天板の位置を算出する対象領域として、Ｘ線ＣＴ画像に描出される天板においてスライスごとにＸ軸方向の移動が検出できる領域を用いる。

図２１は、第２の実施形態に係る位置算出部４６ａによる処理の一例を模式的に示す図である。図２１においては、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断面画像を示している。例えば、位置算出部４６ａは、図２１に示すように、まず、断面画像に描出された天板３１のへり３１ｂを検出して、検出した天板３１のへり３１ｂを含む領域を切り出す。そして、位置算出部４６ａは、切り出した領域に含まれる天板３１のへり３１ｂのＸ軸方向の座標を算出する。

位置算出部４６ａは、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すべての断面画像に対して、天板のへりの検出処理及び天板のへりのＸ軸方向の位置の算出処理を実行する。すなわち、位置算出部４６ａは、ステップアンドシュート方式によって撮像された複数のＸ線ＣＴ画像及びヘリカルスキャン方式によって撮像された複数のＸ線ＣＴ画像に対して、Ｘ軸方向の位置の算出処理を実行する。そして、位置算出部４６ａは、算出したＸ軸方向の位置を補正データ４７に格納する。なお、位置算出部４６ａは、画像のプロファイルを用いた方法や、天板のへりの形状のテンプレートを用いたパターンマッチング法などにより画像中の天板のへりを検出する。

第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄは、位置算出部４６ａによって算出された天板の位置に基づいて、ヘリカルスキャン方式で撮像された画像と、ステップアンドシュート方式で撮像された画像との間のＸ軸方向の位置のずれを補正する。具体的には、補正処理部４６ｄは、補正データ４７によって記憶された各撮像方式ごとの天板のへりのＸ軸方向の位置を読み出し、読み出した位置に基づいてＸ軸方向の位置のずれを補正する。

図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて、第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄによる処理の一例を説明する。図２２Ａは、ＣＴ用架台装置２に天板３１を挿入した場合の上面図である。図２２Ｂは、ベッドごとに撮像した画像のコロナル面を示す図である。

例えば、補正処理部４６ｄは、図２２Ａに示すように、補正データ４７によって記憶されたステップアンドシュート方式で撮像された画像における天板のへりの位置を示す直線Ｌ４と計測位置（スライス面）との角度「α」をベッドごとに計測する。さらに、補正処理部４６ｄは、図２２Ａに示すように、補正データ４７によって記憶されたヘリカルスキャン方式で撮像された画像における天板のへりの位置を示す直線Ｌ３と計測位置（スライス面）との角度「β」をベッドごとに計測する。

そして、補正処理部４６ｄは、図２２Ｂに示すように、ベッドごとに、計測した角度「α」と「β」との差である「θ」を算出する。すなわち、補正処理部４６ｄは、Ｘ軸方向の位置のずれの程度を示す値として「θ」を算出する。そして、補正処理部４６ｄは、以下に示す式（４）により、スライスごとのＸ軸方向の補正量を算出する。なお、式（４）における「Ｘ’（slice）」は、スライスごとのＸ軸方向の補正量を示している。また、式（４）における「Ｚ’（slice）」は、ベッドの中心のスライスからのＺ軸方向の距離を示している。

すなわち、補正処理部４６ｄは、式（４）に示すように、ベッドの中心からの距離に位置のずれの角度を乗算することで、スライスごとのＸ軸方向の補正量を算出する。そして、補正処理部４６ｄは、算出したスライスごとの補正量に基づいて、Ｘ軸方向の位置のずれを補正する。図２３Ａは、第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄによる位置合わせの第１の例を模式的に示す図である。図２３Ｂは、第２の実施形態に係る補正処理部４６ｄによる位置合わせの第２の例を模式的に示す図である。図２３Ａ及び図２３Ｂにおいては、ベッドごとに撮像した画像のコロナル面を示している。

例えば、補正処理部４６ｄは、図２３Ａに示すように、ベッド１〜３それぞれにおいてステップアンドシュート方式によって撮像されたＰＥＴ画像をヘリカルスキャン方式で撮像されたＸ線ＣＴ画像に一致させるようにＸ軸方向の補正を実行する。また、補正処理部４６ｄは、図２３Ｂに示すように、ベッド１〜３それぞれにおいてヘリカルスキャン方式で撮像されたＸ線ＣＴ画像をステップアンドシュート方式によって撮像されたＰＥＴ画像に一致させるようにＸ軸方向の補正を実行する。

次に、図２４を用いて、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ軸方向の補正処理について説明する。なお、図２４に示す処理は、図１６のステップＳ１０２に対応する。なお、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順は、第１の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置による画像処理の手順と同様であるので、説明を省略する。

図２４は、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置によるＸ軸方向の補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、図２４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たＸ線ＣＴ画像を用いて天板の位置が算出され、その後、被検体に対してヘリカルスキャン方式による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２４に示すように、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置においては、位置算出部４６ａが、Ｘ線ＣＴ画像において天板のへりが描出された領域を切り出し（ステップＳ３０１）、天板の位置を算出する（ステップＳ３０２）。

続いて、補正処理部４６ｄが、補正データ４７によって記憶されたステップアンドシュート方式で撮像された画像における天板の位置と、位置算出部４６ａによって算出されたＸ線ＣＴ画像における天板の位置とを用いて角度の差を算出する（ステップＳ３０３）。

さらに、補正処理部４６ｄは、算出した角度とベッドの中心のスライスからの距離とを用いて補正量を算出する（ステップＳ３０４）。その後、補正処理部４６ｄは、算出した補正量に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像をＰＥＴ画像の位置に補正して（ステップＳ３０５）、処理を終了する。なお、ＰＥＴ画像をＸ線ＣＴ画像の位置に合わせる補正は、図１６のステップＳ１０５において、Ｙ軸方向の補正と同様に実行される。

上述したように、第２の実施形態によれば、位置算出部４６ａは、天板のＸ軸方向の位置を算出する。従って、第２の実施形態に係るＰＥＴ−ＣＴ装置は、ヘリカルスキャン方式で撮像された画像とステップアンドシュート方式によって撮像された画像とにおいて、装置据付時などに生じる装置間のずれに起因する位置のずれを補正することができ、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることによる画像精度の悪化を抑止することを可能にする。

（第３の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

(１)モダリティ
上述した第１及び第２の実施形態では、撮像方式が異なる医用画像診断装置を一体化させた装置としてＰＥＴ−ＣＴ装置を用いる場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、ＳＰＥＣＴ―ＣＴ装置などの装置を用いる場合であってもよい。言い換えれば、ヘリカルスキャン方式で撮像するモダリティとステップアンドシュート方式で撮像するモダリティとを一体化させた装置であればどのような装置を用いる場合であってもよい。

(２)補正量の算出
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査が実行されるごとに補正量を算出する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、予め補正量を算出し、算出した補正量をＰＥＴ−ＣＴ装置が記憶しておく場合であってもよい。かかる場合には、検査が実行されると、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、記憶している補正量を用いて画像間の位置のずれの補正を実行する。

(３)減弱マップの作成
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ画像に対して位置合わせを実行した後に減弱マップを生成する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線ＣＴ画像から減弱マップを生成した後に、生成した減弱マップに対して位置合わせを実行してもよい。

(４)位置合わせの対象物
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板の位置を用いて位置合わせを行う場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、治療計画時などに用いられるワイヤーの位置を用いて位置合わせを実行する場合であってもよい。

(５)天板位置の算出
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ画像に描出された天板領域を切り出した後に天板の位置を算出する場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、再構成されたＸ線ＣＴ画像をそのまま用いる場合であってもよい。

(６)撮像方式
上述した第１及び第２の実施形態では、ヘリカルスキャン方式によってＸ線ＣＴ画像が撮像される場合について説明した。しかしながら、開示の技術はこれに限定されるものではなく、例えば、ステップアンドシュート方式によってＸ線ＣＴ画像が撮像される場合であってもよい。ステップアンドシュート方式によってＸ線ＣＴ画像を撮像するＸ線ＣＴ装置としては、面検出器を備えたエリアディテクターＣＴ装置がある。

エリアディテクターＣＴ装置は、例えば、０．５ｍｍのスライス幅で３２０列を同時に検出することができる３２０列面検出器を備え、１６０ｍｍの幅ごとにスキャンを実行する。図２５は、第３の実施形態に係る位置推定部４６ｃによる処理の一例を模式的に示す図である。図２５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たＸ線ＣＴ画像のサジタル面（上側の図）と、ステップアンドシュート方式によって撮像されたＰＥＴ画像のサジタル面（下側の図）とを示す。また、図２５におけるベッドａ〜ｄは、ステップアンドシュート方式によるＸ線ＣＴ画像の撮像位置を示す。また、図２５におけるベッド１〜３は、ステップアンドシュート方式によるＰＥＴ画像の撮像位置を示す。

ＰＥＴ装置の検出器の幅が、Ｘ線ＣＴ装置の面検出器の幅（例えば、１６０ｍｍ）よりも大きいため、ベッド１〜３の各幅は、図２５に示すように、ベッドａ〜ｄの各幅よりも大きくなる。そこで、第３の実施形態に係る位置推定部４６ｃは、まず、ＰＥＴ画像のベッドに対応するＸ線ＣＴ装置のベッドを抽出する。例えば、図２５に示すように、位置推定部４６ｃは、ＰＥＴ画像のベッド２に対応するＸ線ＣＴ装置のベッドとしてベッドｂ及びベッドｃを抽出する。

そして、位置推定部４６ｃは、抽出したＸ線ＣＴ装置のベッドにおけるＰＥＴ画像のベッドの中心のスライスの位置を特定する。例えば、位置推定部４６ｃは、図２５に示すように、抽出したベッドｂ及びベッドｃにおけるベッド２の中心のスライスの位置５１を特定する。そして、位置推定部４６ｃは、特定した位置から各ベッドの中心のスライスまでの距離の比を算出する。例えば、位置推定部４６ｃは、図２５に示すように、ベッドｂの中心のスライスの位置５２とベッドｃの中心のスライスの位置５３との距離を「１」とし、位置５１から位置５２までの距離と、位置５１から位置５３までの距離との比「ｘ：（１−ｘ）」を算出する。

そして、位置推定部４６ｃは、算出した距離の比と、抽出したＸ線ＣＴ装置の各ベッドにおける天板の傾きとを用いてＰＥＴ画像における天板の傾きを算出する。例えば、位置推定部４６ｃは、以下に示す式（５）によりＰＥＴ画像における天板の傾きをベッドごとに算出する。なお、式（５）における「β_１」は、ベッド２における天板の角度を示す。また、式（５）における「α₁」は、ベッドｂにおける天板Ｌ７の角度を示す。また、式（５）における「α₂」は、ベッドｃにおける天板Ｌ８の角度を示す。

すなわち、位置推定部４６ｃは、ＰＥＴ画像のベッドに対応するＸ線ＣＴ画像の各ベッドにおける天板の角度「α_１」に距離の比「（１−ｘ）」を乗算し、天板の角度「α₂」に距離の比「ｘ」を乗算する。そして、位置推定部４６ｃは、乗算後の値を合算した値をＰＥＴ画像における天板の角度（傾き）「β_１」として算出する。

そして、位置推定部４６ｃは、算出した角度で中心のスライスを通る直線Ｌ９をベッド２における天板の位置として決定する。位置推定部４６ｃは、ＰＥＴ画像におけるベッドごとに上述した処理を実行して、ベッドごとの天板の位置を推定する。なお、ＰＥＴ画像のベッドに対応するＸ線ＣＴ装置のベッドが３つ以上ある場合には、ＰＥＴ画像のベッドの中心のスライスの位置を含むベッド及び隣接するベッドの２つのベッドを抽出する。

上述したように、第１〜３の実施形態に係る画像診断装置は、ＰＥＴ画像におけるベッド（撮像位置）ごとの天板の位置を、当該ベッドの中心及び近傍のＸ線ＣＴ画像における天板の位置から推定する。そして、第１〜３の実施形態に係る画像診断装置は、推定した天板の位置を用いてＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像との位置補正を行う。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。

以上説明したとおり、第１〜３の実施形態によれば、異なる撮像方式で撮像した画像間で位置がずれることによる画像精度の悪化を抑止することが可能になる。

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、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 位置算出部
４６ｂ 位置修正部
４６ｃ 位置推定部
４６ｄ 補正処理部

Claims (12)

1. 曝射されるＸ線により天板上の被検体を撮像する第１の撮像装置と、
   前記被検体の撮像位置を体軸方向に所定の間隔ずつ移動させた各位置で撮像する第２の撮像装置と、
   前記第１の撮像装置によって得られた再構成後の複数の画像に基づく前記天板の撓み情報から前記第２の撮像装置における撮像位置ごとの天板の位置を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された天板の位置の情報を、各撮像装置で得られる再構成後の画像の位置補正に用いる位置補正部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記第１の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第１の画像において、複数の第１の画像それぞれに描出された前記天板と沈み込みの挙動が同一の挙動を示す構造物の位置を、前記天板の撓み情報として算出し、算出した構造物の位置を用いて、前記第２の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第２の画像における天板の位置を推定し、
   前記位置補正部は、前記推定部によって推定された前記第２の画像における天板の位置を、前記第１の画像及び前記第２の画像の位置補正に用いることを特徴とする画像診断装置。
2. 前記第１の撮像装置は、前記天板上の被検体に対して螺旋状のスキャンを実行することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 前記第１の撮像装置は、前記被検体の撮像位置を体軸方向に所定の間隔ずつ移動させた各位置で撮像し、
   前記第２の撮像装置は、前記第１の撮像装置にて移動された間隔よりも大きい間隔で前記被検体の撮像位置を体軸方向に移動させた各位置で撮像することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
4. 前記推定部は、前記構造物の位置として、前記構造物の鉛直方向の位置を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像診断装置。
5. 前記推定部は、前記構造物の位置として、前記構造物の水平方向の位置を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像診断装置。
6. 前記推定部によって算出された前記複数の第１の画像における各構造物の位置と、前記構造物の位置としてとりうる位置とをそれぞれ比較して、前記各構造物の位置のうち前記とりうる位置との間に所定の相異を有する構造物の位置を、前記各構造物の位置に基づいて修正する修正部をさらに有し、
   前記推定部は、前記修正部による修正後の各構造物の位置を用いて、前記第２の画像における天板の位置を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像診断装置。
7. 前記位置補正部によって位置補正が実行された前記第１の画像又は前記第２の画像を、位置補正前の第２の画像又は第１の画像それぞれと融合して、所定の表示部に表示されるように制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像診断装置。
8. 前記推定部は、前記天板の撓み情報と荷重されていない状態の前記天板の傾きを示す初期傾きの情報とから前記第２の撮像装置における撮像位置ごとの天板の傾きを算出し、前記第２の撮像装置における撮像位置ごとに、撮像位置に対応する範囲に含まれる複数の第１の画像の天板の位置を、算出した天板の傾きとなるようにそれぞれ変化させ、変化後の位置を前記第２の撮像装置によって収集された第２の画像における天板の位置として推定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像診断装置。
9. 前記推定部は、前記第１の撮像装置によって得られたアキシャル画像に基づいて、前記天板の撓み情報を取得することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像診断装置。
10. 前記第１の撮像装置はＸ線ＣＴ装置であり、前記第２の撮像装置はＰＥＴ装置であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像診断装置。
11. 前記第１の撮像装置はＸ線ＣＴ装置であり、前記第２の撮像装置はＳＰＥＣＴ装置であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像診断装置。
12. 曝射されるＸ線により天板上の被検体を撮像する第１の撮像装置によって得られた再構成後の複数の画像に基づく前記天板の撓み情報から前記被検体の撮像位置を体軸方向に所定の間隔ずつ移動させた各位置で撮像する第２の撮像装置における撮像位置ごとの天板の位置を推定する推定工程と、
    前記推定工程によって推定された天板の位置の情報を、各撮像装置で得られる再構成後の画像の位置補正に用いる位置補正工程と、
    を含み、
    前記推定工程は、前記第１の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第１の画像において、複数の第１の画像それぞれに描出された前記天板と沈み込みの挙動が同一の挙動を示す構造物の位置を、前記天板の撓み情報として算出し、算出した構造物の位置を用いて、前記第２の撮像装置にて撮像された再構成後の画像である第２の画像における天板の位置を推定し、
    前記位置補正工程は、前記推定工程によって推定された前記第２の画像における天板の位置を、前記第１の画像及び前記第２の画像の位置補正に用いることを特徴とする方法。

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