專利名稱：圖像診斷裝置以及圖像診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及組合PET(Positron Emission Tomography正電子發(fā)射體層顯像)與X射線CT(Computed Tomography計算機斷層掃描)來進行圖像診斷的圖像診斷裝置以及圖像診斷方法。

背景技術(shù)：
存在組合PET與X射線CT來進行圖像診斷的圖像診斷裝置(以下稱作PET-CT裝置)。PET-CT裝置是使用相同的床，將PET裝置與X射線CT裝置一體化得到的裝置。PET圖像的剖面與CT圖像的剖面按照物理上一致的方式來被設(shè)定。
但是，由于PET圖像與CT圖像無法被同時攝影，所以有時因被檢體的體運動或者呼吸運動導(dǎo)致PET圖像與CT圖像上產(chǎn)生偏移。另外，由于裝置設(shè)置的不準確性等，有時PET圖像與CT圖像也會在物理上偏移。
為了消除這樣的位置偏移，以身體搭接件(body lap)來固定被檢體使得無法活動或者設(shè)法使得進行呼吸運動變少那樣的呼吸方法。例如，在CT中被檢體在淺吐氣期間進行攝影，在PET中被檢體則在自由呼吸期間進行攝影等(例如，參照Optical CT Breathing Protocol for CombinedThoracic PET/CT)。另外，物理上的位置對準是測定位置偏移量，并且通過圖像處理移動(shift)(在3維空間中的線性移動)圖像。
但是，有時在上述那樣的方法中不能充分地防止位置偏移。
例如，即使通過身體搭接件來固定身體，有時從脖子向上仍會動。另外，有時即使采用位置偏移較小的呼吸草案(protocol)，也會有其效果不充分的情況?；蛘?，也有時無法實施被檢體被要求的呼吸方法。進而，物理上測定位置偏移量的校正法有時由于PET位置分辨率不足(大約5mm)等而無法進行準確的位置對準。
這樣，雖然提出各種解決PET圖像與CT圖像之間的位置偏移的方法，但是有時無法有效地發(fā)揮作用。而且，在人體中沒有定量地測定PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量的辦法或者指標。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度地校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移的圖像診斷裝置以及圖像診斷方法。
本發(fā)明的第1方面是一種圖像診斷裝置，其特征在于，包括 檢測器，檢測從攝影區(qū)域內(nèi)所放射出的γ射線； 收集部，經(jīng)由上述檢測器收集與多個投影角度相關(guān)的多個第1投影數(shù)據(jù)集； 校正部，根據(jù)與上述攝影區(qū)域相關(guān)的第1CT圖像分別進行減弱校正上述多個第1投影數(shù)據(jù)集，生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個第2投影數(shù)據(jù)集； 計算部，根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集，計算出與在收集與上述第1CT圖像相關(guān)的多個第3投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域、和在收集上述多個第1投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域之間的位置偏移程度相應(yīng)的指標。
本發(fā)明的第2方面是一種圖像診斷方法，其特征在于，包括 通過檢測器檢測從攝影區(qū)域內(nèi)所放射出的γ射線； 通過收集部經(jīng)由上述檢測器收集與多個投影角度相關(guān)的多個第1投影數(shù)據(jù)集； 為了生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個第2投影數(shù)據(jù)集，通過減弱校正部根據(jù)與上述攝影區(qū)域相關(guān)的第1CT圖像分別進行減弱校正上述多個第1投影數(shù)據(jù)集； 根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集，通過計算部來計算與在收集與上述第1CT圖像相關(guān)的多個第3投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域、和在收集上述多個第1投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域之間的位置偏移程度相應(yīng)的指標。
在下面的描述中將提出本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，部分內(nèi)容可以從說明書的描述中變得明顯，或者通過實施本發(fā)明可以明確上述內(nèi)容。通過下文中詳細指出的手段和組合可以實現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點。



引入說明書并構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述本發(fā)明當前優(yōu)選的實施方式，并且與上述的大體說明以及下面的對于優(yōu)選實施方式的詳細描述一同用來說明本發(fā)明的原理。
圖1為概略地表示本發(fā)明的第1實施方式的圖像診斷裝置的外觀的側(cè)視圖。
圖2為圖1的圖像診斷裝置的系統(tǒng)框圖。
圖3為表示以圖1的系統(tǒng)控制部的控制為基礎(chǔ)所進行的位置偏移校正處理的典型的流程的圖。
圖4為表示在PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量為8mm時的圓柱模型(phantom)的位置偏移的圖。
圖5為表示在PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量為16mm時的圓柱模型的位置偏移的圖。
圖6為表示在圖4的情況中的PET圖像的圖。
圖7為表示在圖5的情況中的PET圖像的圖。
圖8為表示在圖4的情況中的PET投影數(shù)據(jù)集的積分值(0次矩)的曲線圖。
圖9為表示在圖5的情況中的PET投影數(shù)據(jù)集的積分值(0次矩)的曲線圖。
圖10為表示與胸部區(qū)域相關(guān)的人體模型的圖。
圖11為表示在圖10的情況中的與投影方向相應(yīng)的PET投影數(shù)據(jù)集的積分值(0次矩)的變化的曲線圖。
圖12為表示第2實施方式的圖像診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13為表示以圖12的系統(tǒng)控制部的控制為基礎(chǔ)所進行的位置偏移校正處理的典型的流程的圖。

具體實施例方式 以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
(第1實施方式) 圖1為概略地表示本發(fā)明的第1實施方式的圖像診斷裝置(PET-CT裝置)的外觀的側(cè)視圖。
如圖1所示，圖像診斷裝置1具有X射線CT(ComputedTomography)裝置10、PET(Positron Emission Tomography)裝置20和床裝置30。
X射線CT裝置10裝載有CT架臺11。PET裝置20裝載有PET架臺21。CT架臺11與PET架臺21保持規(guī)定的位置關(guān)系并相鄰，并且以能夠分離的方式連結(jié)在一起。在CT架臺11中形成中空部12。在PET架臺21中形成中空部22。以中空部12的中心線與中空部22的中心線大概一致的方式配置CT架臺11與PET架臺21。
這樣，構(gòu)成圖像診斷裝置1的X射線CT裝置10與PET裝置20具有共同的有效視野。
圖2為圖1的圖像診斷裝置1的系統(tǒng)框圖。
圖像診斷裝置1包括CT架臺11、PET架臺21、床裝置30、高電壓產(chǎn)生部40、機構(gòu)部50、頂板位置檢測部60、PET位置檢測部70、圖像生成部80、顯示部91、操作部92、以及系統(tǒng)控制部93。
CT架臺11利用X射線對攝影區(qū)域內(nèi)的被檢體P進行CT攝影。CT架臺11包括X射線管13、X射線檢測器14、以及CT投影數(shù)據(jù)集(dataset)收集部15。另外，CT架臺11如上述那樣，具有能夠送入頂板31上的被檢體P的大致圓筒形狀的中空部12。X射線管13、X射線檢測器14、以及CT投影數(shù)據(jù)集收集部15通過未圖示的旋轉(zhuǎn)環(huán)(ring)能夠進行旋轉(zhuǎn)地被保持在中空部12的周圍。CT架臺11通過未圖示的保持部能夠傾斜(tilt)地被保持在通過中空部12的中心的水平軸周圍。X射線管13與X射線檢測器14夾著中空部12相對地配置。X射線管13接受來自于高電壓產(chǎn)生部40的高電壓的施加，產(chǎn)生X射線。X射線檢測器14檢測透過了被檢體P的X射線。X射線檢測器14生成與所檢測出的X射線的強度相應(yīng)的電信號。CT投影數(shù)據(jù)集收集部15對由X射線檢測器14所生成的電信號進行前處理等，生成與CT攝影相關(guān)的投影數(shù)據(jù)集(以下稱作CT投影數(shù)據(jù)集)。這樣，CT投影數(shù)據(jù)集收集部15在CT攝影期間經(jīng)由X射線檢測器14收集與多個投影角度相關(guān)的多個CT投影數(shù)據(jù)集。然后將所收集到的CT投影數(shù)據(jù)集提供給圖像生成部80。
PET架臺21通過從攝影區(qū)域內(nèi)的被檢體P內(nèi)所放射出的γ(gamma)射線來對被檢體P進行PET攝影。更詳細地來講，對被檢體P投放藥劑(放射性同位素)。通過放射出正電子(positron)的放射性同位素來標識藥劑。由藥劑所放射出的正電子與電子相互抵消，產(chǎn)生γ射線。PET架臺21包括檢測器25與PET投影數(shù)據(jù)集收集部26。PET架臺21如上述那樣，具有能夠送入頂板31上的被檢體P的大致圓筒形狀的中空部22。檢測器25以圓周狀被排列在中空部22的外圍。檢測器25檢測從被檢體P內(nèi)所放射出的γ射線，生成與所檢測到的γ射線的強度相應(yīng)的電信號。PET投影數(shù)據(jù)集收集部26對由檢測器25所生成的電信號進行信號處理，生成與PET攝影相關(guān)的投影數(shù)據(jù)集(以下稱作PET投影數(shù)據(jù)集)。具體來講，PET投影數(shù)據(jù)集收集部26對來自于檢測器25的電信號進行位置計算處理、能量(energy)計算處理、符合計數(shù)處理(同時計數(shù)處理)、前處理等，生成PET投影數(shù)據(jù)集。前處理包括例如隨機(random)校正或者散射線校正等。這樣，PET投影數(shù)據(jù)集收集部26在PET投影期間經(jīng)由檢測器25收集與多個投影角度相關(guān)的多個PET投影數(shù)據(jù)集。然后將收集到的PET投影數(shù)據(jù)集提供給圖像生成部80。另外，雖然設(shè)PET投影數(shù)據(jù)集收集部26包含在PET架臺21中，但是第1實施方式不僅僅限定于此。例如，PET投影數(shù)據(jù)集收集部26(特別是進行符合計數(shù)處理的構(gòu)成要素與進行前處理的構(gòu)成要素)也可以設(shè)置在PET架臺21的外部(例如計算機(computer))。
以中空部12的中心軸與中空部22的中心軸呈同一直線狀地排列的方式配置CT架臺11與PET架臺21。因此，通過向頂板31上的一個方向進行移動，能夠使被檢體P連續(xù)地通過中空部12與中空部22。
床裝置30包括載置有被檢體P的頂板31。
高電壓產(chǎn)生部40產(chǎn)生CT架臺21的X射線照射所需要的高電壓。高電壓產(chǎn)生部40包括高電壓產(chǎn)生器41和X射線控制部42。高電壓產(chǎn)生器41為了加速從X射線管13的陰極所產(chǎn)生的熱電子，產(chǎn)生用于施加到陽極與陰極之間的高電壓。X射線控制部42控制高電壓產(chǎn)生器41，以使得按照來自于系統(tǒng)(system)控制部93的指示調(diào)整X射線管13中的管電流、管電壓、以及照射時間等的X射線照射條件。
機構(gòu)部50傾斜CT架臺11、移動PET架臺21、或者移動頂板31。機構(gòu)部50包括CT架臺傾斜機構(gòu)51、頂板移動機構(gòu)52、PET架臺移動機構(gòu)53、床移動機構(gòu)54、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)55、以及機構(gòu)控制部56。CT架臺傾斜機構(gòu)51使CT架臺11傾斜。頂板移動機構(gòu)52使頂板31沿著上下方向以及長度方向移動。PET架臺移動機構(gòu)53使PET架臺21沿著被檢體P的體軸方向移動。床移動機構(gòu)54為了利用CT架臺11進行CT攝影或利用PET架臺21進行PET攝影而移動床裝置30。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)55轉(zhuǎn)動設(shè)置在CT架臺11上的旋轉(zhuǎn)環(huán)。機構(gòu)控制部56控制CT架臺傾斜機構(gòu)51、頂板移動機構(gòu)52、PET架臺移動機構(gòu)53、床移動機構(gòu)54、以及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)55。
PET架臺21與頂板31也可以設(shè)成只能使其中任意一方移動的結(jié)構(gòu)。
頂板位置檢測部60檢測床裝置30上的頂板31的位置。頂板位置檢測部60包括CT用頂板位置檢測器61和PET用頂板位置檢測器62。CT用頂板位置檢測器61檢測為了進行CT攝影從PET攝影位置向CT攝影位置移動的頂板31的位置。檢測出的頂板31的位置被利用于用于進行CT攝影的床裝置30的定位。PET用頂板位置檢測器62檢測為了進行PET攝影從CT攝影位置向PET攝影位置移動的頂板31的位置。檢測出的頂板31的位置被利用于用于進行PET攝影的床裝置30的定位。
PET架臺位置檢測部70檢測PET架臺21的位置。為了PET架臺21的定位而使用PET架臺位置檢測部70的檢測結(jié)果。PET架臺位置檢測部70包括PET架臺攝影位置檢測器71和PET架臺待機位置檢測器72。PET架臺攝影位置檢測器71檢測從待機位置向攝影位置移動的PET架臺21的位置。PET架臺待機位置檢測器72檢測從攝影位置向待機位置移動的PET架臺21的位置。
在頂板位置檢測部60與PET架臺位置檢測部70中所檢測出的位置信號被發(fā)送至由伺服放大器(servo amplifier)等構(gòu)成的機構(gòu)控制部56中。為了通過機構(gòu)控制部56控制床移動機構(gòu)54而使用來自于頂板位置檢測部60的位置信號。為了通過機構(gòu)控制部56控制PET架臺移動機構(gòu)53而使用來自于PET位置檢測部70的位置信號。
圖像生成部80針對PET投影數(shù)據(jù)集進行本實施方式中特有的位置偏移校正處理。通過該位置偏移校正處理生成校正了相互的位置偏移之后的PET圖像的數(shù)據(jù)與CT圖像的數(shù)據(jù)。該PET圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。另外，通過圖像生成部80計算出表示在CT投影數(shù)據(jù)取得時的攝影區(qū)域與在PET投影數(shù)據(jù)取得時的攝影區(qū)域之間的位置偏移程度的指標(以下稱作位置偏移指標)。該位置偏移指標的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。
具體來講，圖像生成部80包括CT圖像重建部81、減弱校正部83、指標計算部85、判定部87、以及PET圖像重建部89。
CT圖像重建部81根據(jù)與多個投影角度相關(guān)的多個CT投影數(shù)據(jù)集，重建與規(guī)定的剖面位置相關(guān)的CT圖像。然后將CT圖像的數(shù)據(jù)提供給減弱校正部83與顯示部91。
減弱校正部83根據(jù)CT圖像分別減弱校正與多個投影角度相關(guān)的多個PET投影數(shù)據(jù)集，生成與多個投影角度相關(guān)的多個減弱校正后的PET投影數(shù)據(jù)集(以下稱作減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集)。將多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集提供給指標計算部85與PET圖像重建部89。
指標計算部85根據(jù)多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集來計算在與減弱校正中所利用的CT圖像相關(guān)的多個CT投影數(shù)據(jù)集收集時的攝影區(qū)域和在PET投影數(shù)據(jù)集收集時的攝影區(qū)域之間的位置偏移指標。位置偏移指標表示CT圖像的重建剖面與PET圖像的重建剖面之間的位置偏移程度。與本實施方式相關(guān)的位置偏移的范疇設(shè)為包含重建剖面內(nèi)的被檢體的位置偏移與重建剖面的空間上的位置偏移這兩方。在重建剖面內(nèi)的被檢體的位置偏移起因于例如被檢體的呼吸運動。重建剖面的空間上的位置偏移起因于例如CT架臺11與PET架臺21的定位精度不良。位置偏移指標的數(shù)據(jù)被提供給判定部87。
判定部87對CT圖像與PET圖像的位置偏移量是否在容許范圍內(nèi)進行判定。實際上，判定部87判定位置偏移指標是否在閾值以下。在判定為位置偏移指標不是在閾值以下的情況下，判定部87將減弱校正中所利用的CT圖像的剖面位置移動至CT圖像重建部81。另一方面，在判定為位置偏移指標在閾值以下的情況下，判定部87使PET圖像重建部89重建PET圖像。
PET圖像重建部89在通過判定部87判定為位置偏移指標在閾值以下的情況下，根據(jù)多個減弱校正后投影數(shù)據(jù)集來重建PET圖像。重建后的PET圖像的剖面位置與CT圖像的剖面位置之間的位置偏移量包含在容許范圍內(nèi)。因此，重建后的PET圖像其結(jié)果能夠被校正與CT圖像之間的位置偏移。PET圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。
顯示部91具備液晶或者CRT等監(jiān)視器(monitor)。顯示部91重疊顯示來自圖像生成部80的CT圖像與PET圖像。
操作部92具備開關(guān)(switch)、鍵盤(keyboard)、軌跡球(trackball)、操縱桿(joystick)、鼠標(mouse)等輸入設(shè)備(device)。操作部92按照例如來自于操作者的指示經(jīng)由輸入設(shè)備輸入被檢體信息或者攝影位置、指令等。作為被檢體信息列舉為例如年齡、性別、體型、檢查部位、檢查方法、過去的診斷履歷等。作為攝影條件可以列舉出例如攝影對象部位(對象臟器)、CT架臺11的傾斜位置、PET架臺21的位置、頂板31的位置等。
系統(tǒng)控制部93綜合地控制圖像診斷裝置1中所具備的各部。例如，系統(tǒng)控制部93控制各部，執(zhí)行與第1實施方式相關(guān)的位置偏移校正處理。
在此，說明PET圖像與CT圖像之間的位置偏移校正的思路。
在完全消除了噪音(noise)的系統(tǒng)中，減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集滿足Radon定理“投影數(shù)據(jù)集的積分值(0次矩(moment))不管投影角度如何都是固定的”。另一方面，CT圖像是將X射線的透射系數(shù)圖像化后得到的圖像。因此，CT圖像通過應(yīng)用適當?shù)淖儞Q式，能夠被使用于PET投影數(shù)據(jù)集的減弱校正中。
在PET圖像與CT圖像的剖面位置完全一致的情況下，減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集滿足radon定理。即、針對全投影角度而言，減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)的0次矩是相同值。換言之，減弱校正后投影數(shù)據(jù)的0次矩不會因投影角度而不同。但是，在PET圖像與CT圖像存在位置偏移的情況下，減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集不滿足radon定理。即，減弱校正后投影數(shù)據(jù)集的0次矩會因投影角度而不同。圖像診斷裝置1利用上述的radon定理來校正PET圖像與CT圖像的位置偏移。
以下，說明與第1實施方式相關(guān)的圖像診斷裝置1的動作。另外，由于X射線CT裝置10與PET裝置20的通常的攝影動作是眾所周知的，所以省略說明。
圖3為表示在第1實施方式的系統(tǒng)控制部93的控制下所進行的位置偏移校正處理的典型的流程的圖。
以操作者經(jīng)由操作部92要求開始為契機，由系統(tǒng)控制部93開始進行位置偏移校正處理。
當開始位置偏移校正處理時，系統(tǒng)控制部93控制CT裝置10來進行CT攝影。在CT攝影中，系統(tǒng)控制部93使CT投影數(shù)據(jù)集收集部15進行收集處理(步驟S1)。在步驟S1中，CT投影數(shù)據(jù)集收集部15收集與多個投影角度相關(guān)的多個CT投影數(shù)據(jù)集(步驟S1)。然后將所收集到的多個CT投影數(shù)據(jù)集提供給CT圖像重建部81與顯示部91。
當進行了步驟S1時，系統(tǒng)控制部93使CT圖像重建部81進行重建處理(步驟S2)。在步驟S2中，CT圖像重建部81根據(jù)多個CT投影數(shù)據(jù)集來重建與規(guī)定的重建剖面相關(guān)的CT圖像。然后將重建后的CT圖像提供給減弱校正部83。
當進行了步驟S2時，系統(tǒng)控制部93控制PET裝置20來進行PET攝影。在PET攝影中，系統(tǒng)控制部93使PET投影數(shù)據(jù)集收集部26進行收集處理(步驟S3)。在步驟S3中，PET投影數(shù)據(jù)集收集部26收集與多個投影角度相關(guān)的多個PET投影數(shù)據(jù)集(步驟S3)。
當進行了步驟S3時，系統(tǒng)控制部93使PET投影數(shù)據(jù)集收集部26進行前處理(步驟S4)。在步驟S4中，PET投影數(shù)據(jù)集收集部26對多個PET投影數(shù)據(jù)集進行隨機(random)校正或者散射線校正等前處理。該隨機校正或者散射線校正是為了實現(xiàn)無噪音的系統(tǒng)而針對PET投影數(shù)據(jù)集進行的。另外，與第1實施方式相關(guān)的位置偏移校正使用PET投影數(shù)據(jù)集的0次矩。因此，能夠假設(shè)為統(tǒng)計噪音相對位置偏移校正的影響較小。另外，在本實施方式中設(shè)為減弱校正不包含在前處理中。將前處理后的多個PET投影數(shù)據(jù)集提供給減弱校正部83。
上述的CT裝置10一側(cè)的動作(步驟S1與步驟S2)與PET裝置20一側(cè)的動作(步驟S3與步驟S4)并不限定于該順序。例如PET裝置20的動作也可以在CT裝置10一側(cè)的動作之前進行。
當進行了步驟S4時，系統(tǒng)控制部93使減弱校正部83進行減弱校正處理(步驟S5)。在步驟S5中，減弱校正部83根據(jù)來自CT圖像重建部81的CT圖像來減弱校正來自PET投影數(shù)據(jù)集收集部26的多個PET投影數(shù)據(jù)集。通過減弱校正能夠分別生成與多個投影角度相關(guān)的多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集。將減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集提供給指標計算部85與PET圖像重建部89。另外，根據(jù)CT圖像生成減弱校正用數(shù)據(jù)。因此，針對位置偏移校正的減弱校正的統(tǒng)計噪音也較小。
當進行了步驟S5時，系統(tǒng)控制部93使指標計算部85進行0次矩的計算處理(步驟S6)。在步驟S6中，指標計算部85針對各投影角度將減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集的投影值沿著空間位置進行積分，計算出0次矩。0次矩針對全部的投影角度被計算出。因此，在步驟S6中能夠分別計算出與多個投影角度相關(guān)的多個0次矩。
當進行了步驟S6時，系統(tǒng)控制部93使指標計算部85進行位置偏移指標的計算處理(步驟S7)。在步驟S7中，指標計算部85根據(jù)多個0次矩計算出與在步驟S5中所利用的CT圖像與PET圖像相關(guān)的位置偏移指標。該PET圖像是根據(jù)在步驟S3中所收集到的多個PET投影數(shù)據(jù)集來重建的圖像。在步驟S7的時刻中，未重建該PET圖像。位置偏移指標是例如定量地表示0次矩的變動程度的指標。具體來講，位置偏移指標優(yōu)選是作為表示變動程度的統(tǒng)計指標的標準偏差或者方差。以下，為了具體進行說明，設(shè)為位置偏移指標是標準偏差。即、指標計算部85計算出多個0次矩的標準偏差。將標準偏差的數(shù)據(jù)提供給判定部87。
當進行了步驟S7時，系統(tǒng)控制部93使判定部87進行判定處理(步驟S8)。在步驟S8中，判定部87為了判定PET圖像的重建剖面與CT圖像的重建剖面之間的位置偏移量是否在容許范圍內(nèi)而對來自指標計算部85的標準偏差是否在閾值以下進行判定。換言之，判定0次矩是否表示標準偏差以上的變動。另外，預(yù)先由操作者等經(jīng)由操作部92來設(shè)定閾值。在判定為標準偏差不是在閾值以下的情況下(在0次矩表示標準偏差以上的變動的情況下)，判定為PET圖像的重建剖面與CT圖像的重建剖面之間的位置偏移量在容許范圍外。另一方面，在判定為標準偏差是閾值以下的情況下(在0次矩止于標準偏差以內(nèi)的變動的情況下)，判定為PET圖像的重建剖面與CT圖像的重建剖面之間的位置偏移量在容許范圍內(nèi)。
在判定為標準偏差不是在閾值以下的情況下(步驟S8NO)，系統(tǒng)控制部93使CT圖像重建部81進行重建剖面的移動處理(步驟S9)。在步驟S9中，CT圖像重建部81移動在步驟S5中所利用的CT圖像的重建剖面的位置。具體來講，將重建剖面進行3維移動或者進行旋轉(zhuǎn)。由此，CT圖像重建部81根據(jù)多個CT投影數(shù)據(jù)集來重建移動了重建剖面的位置之后的CT圖像。之后，系統(tǒng)控制部93進入步驟S5。這樣，在標準偏差變?yōu)殚撝狄韵聻橹狗磸?fù)進行步驟S5至步驟S9。
在判定為標準偏差是閾值以下的情況下(步驟S8YES)，系統(tǒng)控制部93使PET圖像重建部89進行重建處理(步驟S10)。在步驟S10中，PET圖像重建部89根據(jù)與在步驟S5中所生成的多個投影角度相關(guān)的多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集來重建PET圖像。根據(jù)步驟S8的判定處理，PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量包含在容許范圍內(nèi)。因此，重建后的PET圖像從結(jié)果看與CT圖像之間的位置偏移得到了校正。在這樣利用標準偏差并且考慮了位置偏移的基礎(chǔ)上重建PET圖像。被重建后的PET圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。
當進行了步驟S10時，系統(tǒng)控制部93使顯示部91進行融合(fusion)顯示處理(步驟S11)。在步驟S11中，顯示部91重疊顯示在步驟S10中重建后的PET圖像以及與該PET圖像大概一致的CT圖像。如上述那樣顯示對象的PET圖像與CT圖像進行良好地位置匹配。因此，醫(yī)師等通過觀察該重疊圖像能夠高精度地進行圖像診斷。
當進行了步驟S11時，系統(tǒng)控制部93結(jié)束位置偏移校正處理。這樣在位置偏移校正處理中，每當移動CT圖像的剖面位置就生成減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集，計算出0次矩，并計算出標準偏差，將所計算出的標準偏差與閾值進行比較。此間，PET圖像的重建剖面是不動的。即、位置偏移校正處理在固定了PET圖像的剖面位置的狀態(tài)下通過移動CT圖像的剖面位置來校正PET圖像的剖面位置與CT圖像的剖面位置之間的位置偏移。
像這樣根據(jù)第1實施方式的位置偏移校正處理，能夠自動地校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移。即、不需要操作者的手動操作。因此，本位置偏移校正處理能夠不對操作者造成負擔地容易地校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移。另外，本位置偏移校正處理由于不經(jīng)由操作者的手，所以能夠?qū)⑽恢闷菩Ｕ胁僮髡叩闹饔^排除。與此同時，本位置偏移校正處理與手動操作相比能夠提供穩(wěn)定的位置偏移精度。另外，本位置偏移校正處理中所利用的位置偏移指標并不是對圖像處理PET圖像或CT圖像這一情況計算出來的，而是根據(jù)對PET投影數(shù)據(jù)集數(shù)學(xué)上嚴密地成立的radon定理來計算出的。因此，本位置偏移指標客觀并且正確地表示出在PET投影數(shù)據(jù)集收集時的攝影區(qū)域與在CT投影數(shù)據(jù)集收集時的攝影區(qū)域之間的位置偏移程度。
在上述的位置偏移校正處理的步驟S8中，設(shè)為判定部87比較標準偏差與閾值。但是，位置偏移校正處理不僅僅限定于此。例如，也可以設(shè)為判定標準偏差是否最小值。
另外，在上述的位置偏移校正處理中，設(shè)為系統(tǒng)控制部93根據(jù)與閾值以下的標準偏差相關(guān)的減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集來重建PET圖像。但是，位置偏移校正處理不僅僅限定于此。例如，也可以設(shè)為系統(tǒng)控制部93計算出與多個重建剖面相關(guān)的多個標準偏差，根據(jù)與計算出的多個標準偏差中的最小值相關(guān)的減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集來重建PET圖像。由此，能夠?qū)ET圖像與CT圖像之間的位置偏移量設(shè)為最小。
在此，以圓柱形狀的模型為例來說明CT圖像與PET圖像之間的位置偏移。
舉例在直徑20cm的圓柱容器內(nèi)均勻地分布了放射性同位素(RIradio isotope)的圓柱模型。另外，在此顯示無噪音的數(shù)值模擬的結(jié)果。
在圓柱模型中，RI分布的區(qū)域與衰減體(相當于水0.096cm-1)分布的區(qū)域是相同的，是直徑20cm的圓。圖4為表示在PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量為8mm時的圓柱模型的位置偏移的圖。圖4的A1為表示沒有位置偏移、B1為在X方向上偏移了8mm、C1為在Y方向上偏移了8mm、D1為在X方向與Y方向上偏移了8mm的例子。圖5為表示在PET圖像與CT圖像之間的位置偏移量為16mm時的圓柱模型的位置偏移的圖。圖5的A1為表示沒有位置偏移、B1為在X方向上偏移了16mm、C1為在Y方向上偏移了16mm、D1為在X方向與Y方向上偏移了16mm的例子。
圖6為表示在圖4的情況下的PET圖像的圖。圖6的A1為表示在PET圖像與CT圖像之間沒有位置偏移的情況下的PET圖像。圖6的B1為表示PET圖像與CT圖像在X方向上偏移了8mm的情況下的PET圖像。圖6的C1為表示PET圖像與CT圖像在Y方向上偏移了8mm的情況下的PET圖像。圖6的D1為表示PET圖像與CT圖像在X方向與Y方向上偏移了8mm的情況下的PET圖像。另外，圖7為表示在圖5的情況下的PET圖像。圖7的A1為表示在PET圖像與CT圖像之間沒有位置偏移的情況下的PET圖像。圖7的B1為表示PET圖像與CT圖像在X方向上偏移了16mm的情況下的PET圖像。圖7的C1為表示PET圖像與CT圖像在Y方向上偏移了16mm的情況下的PET圖像。圖7的D1為表示PET圖像與CT圖像在X方向與Y方向上偏移了16mm的情況下的PET圖像。如圖6與圖7所示的那樣，由于PET圖像與CT圖像的位置偏移，均勻的RI分布被破壞。
圖8為表示在圖4的情況下的與投影方向相應(yīng)的0次矩的曲線圖。圖9為表示在圖5的情況下的與投影方向相應(yīng)的0次矩的曲線圖。如圖8與圖9所示的那樣，由于PET圖像與CT圖像之間的位置偏移，0次矩由于投影方向而變得不固定。
當通過標準偏差來表示由于投影方向?qū)е碌?次矩的變動時，例如變?yōu)槿缦履菢印?br> (X，Y)＝(0，0)0.07％ (X，Y)＝(8，0)0.35％ (X，Y)＝(0，8)0.35％ (X，Y)＝(8，8)0.64％ (X，Y)＝(16，0)1.11％ (X，Y)＝(0，16)1.08％ (X，Y)＝(16，16)1.91％ 在此，(X，Y)是以mm單位來表示位置偏移量。
也可以在校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移的情況下，找出例如0次矩的標準偏差為最小的X，Y的移動量。
這樣，作為表示PET圖像與CT圖像之間的位置偏移程度的指標能夠使用例如標準偏差。因此，如果在標準偏差為最小的方向上校正位置，則PET圖像與CT圖像之間的位置偏移會被消除或者成為最小。
其次，以人體模型為例來說明CT圖像與PET圖像之間的位置偏移。
在此，舉例說明由于呼吸PET圖像與CT圖像之間發(fā)生位置偏移的可能性高的胸部(肺)區(qū)域。圖10為表示與胸部區(qū)域相關(guān)的人體模型101的圖。如圖10所示，在人體模型101內(nèi)的肋骨部分假設(shè)有12mm×12mm的RI分布(腫瘤)102。
圖11為表示在圖10的情況中的與投影方向相應(yīng)的PET投影數(shù)據(jù)集的積分值(0次矩)的變化的曲線圖。如圖11所示，由于PET圖像與CT圖像之間的位置偏移，0次矩因投影方向而變得不固定。當通過標準偏差來表示由于投影方向?qū)е碌?次矩的變動時，例如變?yōu)槿缦履菢印?br> (X，Y)＝(0，0)0.91％ (X，Y)＝(12，0)8.36％ (X，Y)＝(0，12)15.80％ (X，Y)＝(12，12)16.60％ 在此，(X，Y)是以mm單位來表示位置偏移量。
也可以在校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移的情況下，找出例如0次矩的標準偏差為最小的X，Y的移動量。
另外，作為表示PET圖像與CT圖像之間的位置偏移程度的指標能夠使用例如標準偏差。
這樣，根據(jù)第1實施方式，通過取得使因投影方向?qū)е碌?次矩的變動為最小的PET圖像與CT圖像的位置關(guān)系，能夠校正成兩者的位置偏移為最小。
這樣一來，第1實施方式的圖像診斷裝置與圖像診斷方法能夠高精度地校正PET圖像與CT圖像之間的位置偏移。
(第2實施方式) 其次，說明本發(fā)明的第2實施方式。另外，在以下說明中，對具有與第1實施方式大致相同的功能的結(jié)構(gòu)要素附加同一個符號，僅在必要的情況下進行重復(fù)說明。
圖12為第2實施方式的圖像診斷裝置2的系統(tǒng)框圖。如圖12所示，圖像診斷裝置2的圖像生成部800具有CT圖像重建部81、減弱校正部83、指標計算部85、以及PET圖像重建部89。當與圖2相比較可知，第2實施方式的圖像生成部800沒有安裝第1實施方式的圖像生成部800中所包含的判定部87。
CT圖像重建部81重建CT圖像。CT圖像的數(shù)據(jù)被提供給減弱校正部83與顯示部91。減弱校正部83根據(jù)CT圖像生成與多個投影角度相關(guān)的多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集。所生成的減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集被提供給指標計算部85與PET圖像重建部89。指標計算部85分別對多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集進行積分，計算出與多個投影角度相關(guān)的多個0次矩。然后，指標計算部85根據(jù)多個0次矩計算出位置偏移指標(例如標準偏差)。被計算出的位置偏移指標的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。PET圖像重建部89根據(jù)多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集重建PET圖像。PET圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。
顯示部91重疊顯示CT圖像與PET圖像。另外，顯示部91顯示位置偏移指標。
在上述的第1實施方式中，取得使因投影角度(投影方向)導(dǎo)致的0次矩的變動為最小的PET圖像與CT圖像的位置關(guān)系，求出兩者的位置偏移收斂于容許范圍內(nèi)的剖面位置。在第2實施方式中，設(shè)為使用0次矩的變動作為表示PET圖像與CT圖像之間的位置偏移的指標。
圖13為表示在第1實施方式的系統(tǒng)控制部93的控制下所進行的位置偏移校正處理的典型的流程的圖。圖13的步驟S21至步驟S27的處理與圖3的步驟S1至步驟S7的處理相同。因此，省略S27之前的說明。
當在步驟S27中計算出標準偏差后，系統(tǒng)控制部93使PET圖像重建部89進行重建處理(步驟S28)。在步驟S28中，PET圖像重建部89根據(jù)在步驟S25中所生成的多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集來重建PET圖像。重建后的PET圖像的數(shù)據(jù)被提供給顯示部91。
當進行了步驟S28時，系統(tǒng)控制部93使顯示部91進行融合顯示處理(步驟S29)。在步驟S29中，顯示部91重疊顯示在步驟S22中重建后的CT圖像與在步驟S28中重建后的PET圖像。
當進行了步驟S29時，系統(tǒng)控制部93使顯示部91進行位置偏移指標的顯示處理(步驟S30)。在步驟S30中，顯示部91顯示在步驟S27中計算出的位置偏移指標、例如標準偏差。該標準偏差作為表示在步驟S29中所顯示的PET圖像與CT圖像之間的位置偏移程度的指標來顯示。
本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到其他優(yōu)點和變更方式。因此，本發(fā)明就其更寬的方面而言不限于這里出示和說明的具體細節(jié)和代表性的實施方式。因此，在不背離由所附的權(quán)利要求書以及其等同物限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍的情況下，可以進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種圖像診斷裝置，其特征在于，包括
檢測器，檢測從攝影區(qū)域內(nèi)所放射出的γ射線；
收集部，經(jīng)由上述檢測器收集與多個投影角度相關(guān)的多個第1投影數(shù)據(jù)集；
校正部，根據(jù)與上述攝影區(qū)域相關(guān)的第1CT圖像分別對上述多個第1投影數(shù)據(jù)集進行減弱校正，生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個第2投影數(shù)據(jù)集；以及
計算部，根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集，計算出與在收集與上述第1CT圖像相關(guān)的多個第3投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域、和在收集上述多個第1投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域之間的位置偏移程度相應(yīng)的指標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于
上述計算部分別對上述多個第2投影數(shù)據(jù)集進行積分，計算出與上述多個投影角度相關(guān)的多個積分值，根據(jù)上述多個積分值計算出上述指標。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于
上述指標與上述多個積分值的變動程度相應(yīng)地變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于
上述指標是上述多個積分值的標準偏差或者方差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于，還包括
PET圖像重建部，根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集來重建上述第1PET圖像；
顯示部，重疊顯示上述第1PET圖像與上述第1CT圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于，還包括
X射線管，產(chǎn)生X射線；
X射線檢測器，檢測從上述X射線管所產(chǎn)生的X射線；
CT圖像重建部，根據(jù)由來于來自上述X射線檢測器的輸出的上述多個第3投影數(shù)據(jù)集，重建上述第1CT圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像診斷裝置，其特征在于
上述CT圖像重建部在上述指標是閾值以下的情況下，根據(jù)來自上述X射線檢測器的輸出來重建與按規(guī)定位置以及規(guī)定方向被移動后的剖面位置相關(guān)的第2CT圖像；
上述校正部根據(jù)上述第2CT圖像分別對上述多個第1投影數(shù)據(jù)集進行減弱校正，分別生成與上述多個投影角度相關(guān)的第4投影數(shù)據(jù)集；
上述計算部根據(jù)上述多個第4投影數(shù)據(jù)集計算出上述指標。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像診斷裝置，其特征在于，還包括
PET圖像重建部，在上述指標是閾值以上的情況下，根據(jù)上述多個第3投影數(shù)據(jù)集來重建第2PET圖像；
顯示部，重疊顯示上述第2PET圖像與上述第2CT圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于，還包括
顯示部，顯示上述指標。
10.一種圖像診斷方法，其特征在于，包括
通過檢測器檢測從攝影區(qū)域內(nèi)所放射出的γ射線；
通過收集部經(jīng)由上述檢測器收集與多個投影角度相關(guān)的多個第1投影數(shù)據(jù)集；
為了生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個第2投影數(shù)據(jù)集，通過減弱校正部根據(jù)與上述攝影區(qū)域相關(guān)的第1CT圖像分別對上述多個第1投影數(shù)據(jù)集進行減弱校正；
根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集，通過計算部來計算與在收集與上述第1CT圖像相關(guān)的多個第3投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域、和在收集上述多個第1投影數(shù)據(jù)集時的上述攝影區(qū)域之間的位置偏移程度相應(yīng)的指標。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像診斷方法，其特征在于
在進行上述計算的過程中，為了計算出與上述多個投影角度相關(guān)的多個積分值，分別對上述多個第2投影數(shù)據(jù)集進行積分，根據(jù)上述多個積分值計算出上述指標。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像診斷方法，其特征在于
上述指標與上述多個積分值的變動程度相應(yīng)地變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像診斷方法，其特征在于
上述指標是上述多個積分值的標準偏差或者方差。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像診斷方法，其特征在于，還包括
通過重建部根據(jù)上述多個第2投影數(shù)據(jù)集來重建上述第1PET圖像；
通過顯示部重疊顯示上述第1PET圖像與上述第1CT圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像診斷方法，其特征在于，還包括
通過X射線管產(chǎn)生X射線；
通過X射線檢測器檢測從上述X射線管所產(chǎn)生并透射過上述被檢體的X射線；
通過重建部根據(jù)來自上述X射線檢測器的輸出來重建上述第1CT圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像診斷方法，其特征在于，還包括
在上述指標是閾值以下的情況下，根據(jù)來自上述X射線檢測器的輸出，通過上述重建部來重建與按規(guī)定位置以及規(guī)定方向被移動后的剖面位置相關(guān)的第2CT圖像；
為了分別生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個第4投影數(shù)據(jù)集，根據(jù)上述第2CT圖像，通過減弱校正部分別對上述多個第1投影數(shù)據(jù)集進行減弱校正；
根據(jù)上述多個第4投影數(shù)據(jù)集通過計算部計算出指標。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像診斷方法，其特征在于，還包括
在上述指標是閾值以上的情況下，根據(jù)上述多個第4投影數(shù)據(jù)集通過重建部來重建第2PET圖像；
通過顯示部重疊顯示上述第2PET圖像與上述第2CT圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像診斷方法，其特征在于，還包括
通過顯示部顯示上述指標。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像診斷裝置以及圖像診斷方法。檢測器檢測由攝影區(qū)域內(nèi)所放射出的γ射線。PET投影數(shù)據(jù)集收集部經(jīng)由檢測器收集與多個投影角度相關(guān)的多個PET投影數(shù)據(jù)集。減弱校正部根據(jù)與被檢體相關(guān)的CT圖像來分別進行減弱校正多個PET投影數(shù)據(jù)集，生成與上述多個投影角度相關(guān)的多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集。指標計算部根據(jù)多個減弱校正后PET投影數(shù)據(jù)集，計算出與在收集與CT圖像相關(guān)的CT投影數(shù)據(jù)集時的攝影區(qū)域、和在收集多個PET投影數(shù)據(jù)集時的攝影區(qū)域之間的位置偏移程度相應(yīng)地變化的指標。
文檔編號A61B6/03GK101756698SQ20091026636
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者本村信篤, 金田明義 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社