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JP4387758B2 - SPECT apparatus and SPECT image reconstruction method - Google Patents

SPECT apparatus and SPECT image reconstruction method Download PDF

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Description

本発明は、被検体に投与した核種から放出される放射線を検出して画像を得る核医学診断装置のうち、シングルフォトンECT(single photon emission computed tomography: SPECT)と呼ばれる断層撮影法を実行するSPECT装置に係り、とくに、検出器に設けたコリメータからの距離に依存した解像度の劣化を排除又は抑制した画像再構法を実行するSPECT装置に関する。   The present invention is a SPECT for performing tomography called single photon emission computed tomography (SPECT) among nuclear medicine diagnostic apparatuses that obtain images by detecting radiation emitted from nuclides administered to a subject. The present invention relates to an apparatus, and more particularly, to a SPECT apparatus that executes an image reconstruction method that eliminates or suppresses resolution degradation depending on a distance from a collimator provided in a detector.

近年のハードウェア及びソフトウェアの技術進歩に相俟って、医用機器としての核医学診断装置も大きな進歩を見せており、とくに、断層面の画像を得るエミッションCT(ECT)装置でその感が強い。エミッションCTの一形態に、シングルフォトンECT(SPECT)がある。   Coupled with recent technological advances in hardware and software, nuclear medicine diagnostic equipment as medical equipment has also made great progress, especially with an emission CT (ECT) device that obtains tomographic images. . One form of emission CT is single photon ECT (SPECT).

このSPECTを実施するSPECT装置は、基本的に、被検体に投与された核種(RI)から放出されるγ線を検出するためにγ線の入射方向を制御するコリメータと、このコリメータを通過したγ線を光信号に変換するシンチレータと、このシンチレータから出力される光信号から電気信号に変換する光電子倍増管と、この光電子倍増管から得られたデータを投影データとして蓄積するデータ収集部とを備えたガンマカメラと、このガンマカメラから出力される投影データを再構成することにより被検体内の核種の分布像をSPECT像として生成する再構成部とを備える。   A SPECT apparatus for performing SPECT basically passes a collimator that controls the incident direction of γ rays to detect γ rays emitted from a nuclide (RI) administered to a subject, and the collimator. A scintillator that converts γ rays into an optical signal, a photomultiplier tube that converts an optical signal output from the scintillator into an electrical signal, and a data collection unit that accumulates data obtained from the photomultiplier tube as projection data A gamma camera provided; and a reconstruction unit that reconstructs projection data output from the gamma camera to generate a distribution image of nuclides in the subject as a SPECT image.

このSPECT装置では、コリメータから核種までの距離が大きくなるにつれて、その核種の位置の解像度が劣化するという現象が生じる。このため、かかる解像度の劣化を防止するには、補正(これを、コリメータ開口補正と呼ぶ)が必要である。このコリメータ開口補正を伴った再構成法として、従来、いくつかの方法が使用されている。   In this SPECT apparatus, as the distance from the collimator to the nuclide increases, a phenomenon occurs in which the resolution of the position of the nuclide deteriorates. For this reason, correction (this is called collimator aperture correction) is necessary to prevent such resolution degradation. Conventionally, several methods have been used as a reconstruction method with collimator aperture correction.

その一つは、特許文献1に示すように、「無円法ファンビーム高解像度直接再構成法」と呼ばれる方法である。これは、ファンビームコリメータによる投影データを直接再構成法で再構成するときに、ガンマカメラのコリメータ面に遠い方の再構成領域に無円と呼ばれる、円形の逆投影をしない領域を設定し、残りの領域からのコリメータ開口に因るボケの少ないデータのみを用いて再構成する手法である。   One of them is a method called “circular fan beam high-resolution direct reconstruction method” as shown in Patent Document 1. When reconstructing the projection data by the fan beam collimator by the direct reconstruction method, a region not called a circular backprojection is set in the reconstruction region far from the collimator surface of the gamma camera, This is a method of reconstructing using only data with less blur due to the collimator opening from the remaining area.

別の再構成法は、非特許文献1及び2に示すように、「OS−EM(Ordered subsets-expectation maximization)再構成法(又は、ML−EM(maximum likelihood expectation maximization)再構成法)」と呼ばれる手法である。これは、コリメータ開口に因る影響を組み込んだ再構成法であり、具体的には、逐次近似演算の過程にコリメータ開口に因る影響を想定したボケ関数を組み込んで、コリメータ面からの距離に依存した補正、すなわちコリメータ開口補正の機能を含んだ再構成を行うようにしたものである。
特開平4−370784号公報 映像情報(M) 1998年9月 Vol.30 No.18、1118〜1123頁、篠原広行 他、「画像再構成法 ML−EMアルゴリズムの概要と意義」 Hudson HM and Larkin RS: Accelerated image reconstruction using ordered subsets of projection data IEEE Trans Med Imag 1994: MI-13: 601-609
As shown in Non-Patent Documents 1 and 2, another reconstruction method is “OS-EM (Ordered subsets-expectation maximization) reconstruction method (or ML-EM (maximum likelihood expectation maximization) reconstruction method)” It is a technique called. This is a reconstruction method that incorporates the effect due to the collimator aperture. Specifically, it incorporates a blur function that assumes the effect due to the collimator aperture in the process of the successive approximation calculation, and calculates the distance from the collimator surface. Reconfiguration including the function of the dependent correction, that is, the collimator aperture correction is performed.
JP-A-4-370784 Video information (M) September 1998 Vol. 30 No. 18, pp. 1181-1123, Hiroyuki Shinohara et al., “Image Reconstruction Method Outline and Significance of ML-EM Algorithm” Hudson HM and Larkin RS: Accelerated image reconstruction using ordered subsets of projection data IEEE Trans Med Imag 1994: MI-13: 601-609

しかしながら、上述したコリメータ開口補正のうち、「無円法ファンビーム高解像度直接再構成法」の場合、ファンビーム収集による投影データを再構成する手法であり、パラレルビーム収集による投影データは何等考慮されていなかった。   However, among the above-described collimator aperture corrections, the “non-circular fan beam high-resolution direct reconstruction method” is a method of reconstructing projection data by fan beam collection, and projection data by parallel beam collection is not taken into consideration. It wasn't.

また、「無円法ファンビーム高解像度直接再構成法」は、ファンビームに基づく投影データを直接、再構成するものであるため、人体のγ線の減弱を補正することは困難であった。   Further, since the “non-circular fan beam high-resolution direct reconstruction method” directly reconstructs projection data based on the fan beam, it is difficult to correct the attenuation of γ rays of the human body.

一方、前述したOS−EM再構成法(又は、ML−EM再構成法)は、減弱補正を組み込むことができるが、その代わりに、演算量が膨大になり、再構成に要する処理時間が長くなり、ルーチン検査には不向きになる。   On the other hand, the OS-EM reconstruction method (or ML-EM reconstruction method) described above can incorporate attenuation correction, but instead, the amount of computation is enormous and the processing time required for reconstruction is long. It becomes unsuitable for routine inspection.

そこで、本発明は、上述したSPECT装置の現状に鑑みてなされたもので、パラレルビーム収集による投影データに対して、その画像再構成時に、「無円法ファンビーム高解像度直接再構成法」のように再構成領域を限定する手法を用いてコリメータ開口補正を行い、再構成画像の分解能が劣化することを防止したSPECT装置及びSPECT画像再構成方法を提供することを、第1の目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the current state of the SPECT apparatus described above, and the “non-circular fan beam high-resolution direct reconstruction method” is applied to the projection data obtained by parallel beam acquisition at the time of image reconstruction. It is a first object of the present invention to provide a SPECT apparatus and a SPECT image reconstruction method that perform collimator aperture correction using a method for limiting the reconstruction area in this way and prevent the resolution of the reconstructed image from deteriorating. .

さらに、本発明は、上述した目的と同時に、再構成時に減弱補正を行なうことができ、また、OS−EM再構成法(又は、ML−EM再構成法)と比べて、処理時間も短くて済むSPECT装置及びSPECT画像再構成方法を提供することを、第2の目的とする。   Furthermore, the present invention can perform attenuation correction at the time of reconstruction simultaneously with the above-described object, and the processing time is shorter than that of the OS-EM reconstruction method (or ML-EM reconstruction method). A second object is to provide a SPECT apparatus and a SPECT image reconstruction method that can be completed.

上述した第1の目的を達成するために、本発明の1つの態様に係るSPECT用画像再構成方法によれば、被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して放射線検出器で検出して、この検出により得た投影データをFBP法に基づいて再構成領域に逆投影することにより、当該領域の画像を再構成するSPECT用画像再構成方法において、前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を用いて前記投影データを当該再構成領域に逆投影することを特徴とする。また、本発明よれば、これと同等の機能を発揮する構成を備えたSPECT装置も提供される。   In order to achieve the first object described above, according to the SPECT image reconstruction method according to one aspect of the present invention, a radiation detector emits radiation emitted from a nuclide administered into a subject through a collimator. In the SPECT image reconstruction method for reconstructing the image of the area by back projecting the projection data obtained by this detection onto the reconstruction area based on the FBP method, Backprojecting the projection data onto the reconstructed region using a weight function that prioritizes the semicircular region closer to the collimator when the center of the region is the origin than the remaining semicircular region It is characterized by. Further, according to the present invention, a SPECT apparatus having a configuration that exhibits the same function as this is also provided.

上述した第2の目的を達成するために、本発明の別の態様に係るSPECT用画像再構成方法によれば、被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して放射線検出器で検出して、この検出により得た投影データをChang逐次近似法に基づいて再構成領域の画像を再構成するSPECT用画像再構成方法において、前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を求め、前記重み関数及び減弱補正マップを用いて前記投影データから限定領域減弱補正マップを求め、前記限定領域減弱補正マップを用いてChang逐次近似法に基づいて前記再構成領域の画像を再構成することを特徴とする。また、本発明よれば、これと同等の機能を発揮する構成を備えたSPECT装置も提供される。 In order to achieve the second object described above, according to the SPECT image reconstruction method according to another aspect of the present invention, a radiation detector emits radiation emitted from a nuclide administered into a subject via a collimator. In the image reconstruction method for SPECT in which the projection data obtained by this detection is reconstructed based on the Chang successive approximation method, the center of the region of the reconstruction region is determined. A semicircular area closer to the collimator at the time of the origin is obtained with a weight function that gives priority over the remaining semicircular area, and a limited area attenuation correction map is obtained from the projection data using the weight function and the attenuation correction map. The image of the reconstruction area is reconstructed based on the Chang sequential approximation method using the limited area attenuation correction map. Further, according to the present invention, a SPECT apparatus having a configuration that exhibits the same function as this is also provided.

本発明によれば、上述した1つの態様に係る構成によって、パラレルビーム収集による投影データに対して、その画像再構成時に、「無円法ファンビーム高解像度直接再構成法」のように再構成領域を限定する手法を用いてコリメータ開口補正を行い、再構成画像の分解能が劣化することを防止することができる。   According to the present invention, with the configuration according to the above-described one aspect, the projection data obtained by parallel beam acquisition is reconstructed as “non-circular fan beam high-resolution direct reconstruction method” at the time of image reconstruction. Collimator aperture correction can be performed using a method for limiting the region, and deterioration of the resolution of the reconstructed image can be prevented.

また、上述した別の態様に係る構成によって、上述の効果に加え、再構成時に減弱補正を行なうことができ、また、OS−EM再構成法(又は、ML−EM再構成法)と比べて、処理時間も短くて済む。   In addition to the above-described effect, the configuration according to another aspect described above can perform attenuation correction at the time of reconstruction, and compared with the OS-EM reconstruction method (or ML-EM reconstruction method). The processing time can be shortened.

以下、本発明の係るSPECT装置及びSPECT画像再構成方法の実施形態を説明する。   Embodiments of a SPECT apparatus and a SPECT image reconstruction method according to the present invention will be described below.

(第1の実施形態)
図1に、第1の実施形態に係るSPECT装置の構成の概要を示す。同図に示すように、このSPECT装置は、架台11、前処理装置12、画像再構成装置13、表示器14、入力器15、及びデータ収集制御装置16を備える。なお、図1において、参照符号Fは仮想焦点を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an outline of the configuration of the SPECT apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the SPECT apparatus includes a gantry 11, a preprocessing device 12, an image reconstruction device 13, a display device 14, an input device 15, and a data collection control device 16. In FIG. 1, reference numeral F indicates a virtual focus.

このうち、架台11は、被検体Pに投与された核種(RI)から放出されるγ(ガンマ)線に対応した信号を投影データとして検出するための、検出面を有するガンマカメラ20を備える。このガンマカメラ20は、例えば前述したシンチレータを用いた2次元の検出部を有し、検出面に入射するγ線を検出し、その検出信号を処理して2次元画素領域(検出面)の投影データを収集することができる。なお、このガンマカメラ20は、半導体セルを2次元アレイ状に配列した検出部を備えた構成であってもよい。   Among these, the gantry 11 includes a gamma camera 20 having a detection surface for detecting a signal corresponding to γ (gamma) rays emitted from the nuclide (RI) administered to the subject P as projection data. The gamma camera 20 has a two-dimensional detection unit using, for example, the above-described scintillator, detects γ-rays incident on the detection surface, processes the detection signal, and projects a two-dimensional pixel region (detection surface). Data can be collected. The gamma camera 20 may be configured to include a detection unit in which semiconductor cells are arranged in a two-dimensional array.

このガンマカメラ20検出面には、コリメータ21が取り付けられている。ガンマカメラ20及びコリメータ21は、一体に被検体の周囲を回転しながら、その360度の方向からγ線を検出できるように支持されている。なお、ガンマカメラは、必ずしも1台である必要はなく、複数台のガンマカメラを備えて、360度の方向を、それぞれのガンマカメラで分担して担当し、全体として、360度の方向から検出できればよい。   A collimator 21 is attached to the detection surface of the gamma camera 20. The gamma camera 20 and the collimator 21 are supported so that γ rays can be detected from the direction of 360 degrees while rotating around the subject integrally. Note that one gamma camera is not necessarily required, and a plurality of gamma cameras are provided, and 360 degrees directions are shared by each gamma camera and detected from 360 degrees as a whole. I can do it.

このガンマカメラ20による投影データの収集は、データ収集制御装置16により制御されて行われる。データ収集制御装置16は、入力器15から与えられる所望のデータ収集条件に基づいてガンマカメラ20によるデータ収集動作を制御できるようになっている。   The collection of projection data by the gamma camera 20 is controlled by the data collection controller 16. The data collection control device 16 can control the data collection operation by the gamma camera 20 based on desired data collection conditions given from the input device 15.

ガンマカメラ20で2次元検出されたγ線に対応した投影データは、前処理装置12に送られ、その内蔵メモリに一時的に格納される。この前処理装置12は、格納した投影データに所定の前処理(均一性補正、回転中心補正、前処理フィルタリングなど)を施した後、そのデータを画像再構成装置13に送る。画像再構成装置13は、送られてきた投影データに、後述する再構成処理を施してSPECT画像を得る。このSPECT画像は、表示器14により適宜な態様で表示される。オペレータは、入力器15を操作して、SPECT撮影に必要な情報、例えばデータ収集、前処理、再構成、逆投影などに関する各種の条件を装置に与えることができる。   Projection data corresponding to γ rays detected two-dimensionally by the gamma camera 20 is sent to the preprocessing device 12 and temporarily stored in its built-in memory. The preprocessing device 12 performs predetermined preprocessing (uniformity correction, rotation center correction, preprocessing filtering, etc.) on the stored projection data, and then sends the data to the image reconstruction device 13. The image reconstruction device 13 performs a reconstruction process described later on the received projection data to obtain a SPECT image. This SPECT image is displayed on the display 14 in an appropriate manner. The operator can operate the input device 15 to give various conditions regarding information necessary for SPECT imaging, such as data collection, preprocessing, reconstruction, and back projection, to the apparatus.

次に、この実施形態で実行される再構成処理を説明する。   Next, the reconstruction process executed in this embodiment will be described.

この再構成処理は、減弱補正を行わない場合であって、再構成する領域を限定した逆投影法(限定領域逆投影法)をパラレルビーム収集の投影データに適用して高解像度のSPECT画像を提供するものである。   This reconstruction processing is a case where attenuation correction is not performed, and a high-resolution SPECT image is obtained by applying a back projection method (limited region back projection method) in which the region to be reconstructed is limited to the projection data of parallel beam acquisition. It is to provide.

かかる再構成は、前処理装置12及び画像再構成装置13が協働して図2に示す手順の元に実行される。なお、この前処理装置12及び画像再構成装置13で実行される機能は、一つのコンピュータ装置などの演算装置に持たせるようにしてもよい。   Such reconstruction is executed under the procedure shown in FIG. 2 in cooperation with the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13. Note that the functions executed by the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13 may be provided in a computing device such as one computer device.

最初に、前処理装置12及び画像再構成装置13は、入力器15を介してオペレータから与えられた操作情報に基づいて処理条件を設定する(ステップS1)。この処理条件には、再構成の処理範囲の設定、前処理フィルタ等の前処理要素のパラメータ設定などが含まれる。   First, the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13 set processing conditions based on operation information given from the operator via the input device 15 (step S1). This processing condition includes setting of a processing range for reconstruction, parameter setting of a preprocessing element such as a preprocessing filter, and the like.

次いで、前処理装置12は、ガンマカメラ12により収集して、当該装置12のメモリに記憶されている投影データを読み出す(ステップS2)。   Next, the preprocessing device 12 reads the projection data collected by the gamma camera 12 and stored in the memory of the device 12 (step S2).

次いで、前処理装置12により、投影データに前処理が施される(ステップS3)。この前処理により、均一性補正、回転中心補正、前処理用のフィルタリングなどがなされる。   Next, the preprocessing device 12 preprocesses the projection data (step S3). By this preprocessing, uniformity correction, rotation center correction, preprocessing filtering, and the like are performed.

次いで、画像再構成装置13により、収集データのサイノグラムデータが作成され(ステップS4)、再構成フィルタ(Ramachandran, Shepp&Loganなどのフィルタ)とのコンボリューションが実行される(ステップS5)。   Next, sinogram data of the collected data is created by the image reconstruction device 13 (step S4), and convolution with a reconstruction filter (filter such as Ramachandran, Shepp & Logan) is executed (step S5).

次いで、画像再構成装置13により、限定領域逆投影時に用いる重み関数が作成される(ステップS6)。この重み関数は、投影データの再構成領域のうち、その領域中央の位置を中心に、コリメータの近接する側(投影データ側)の半円領域では高い重みを有し、且つ、その領域に対向する反対側(対向投影データ側)の半円領域で低い重みを有する。   Next, the image reconstruction device 13 creates a weight function used during limited area backprojection (step S6). This weighting function has a high weight in the semicircular area on the side closer to the collimator (projection data side) around the center position of the reconstructed area of the projection data, and is opposed to that area. In the semicircular region on the opposite side (opposite projection data side), the weight is low.

例えば、図3(a)に示すように、再構成領域の中心で0.5の重みを有し、その重みを、かかる中心から投影データ側及び対向投影データ側それぞれに重み1及び0まで所定の傾斜で直線的に変化させる直線型の重み関数であってもよい。また、同図(b)に示すように、再構成領域の中心で0.5の重みを有し、その重みを、かかる中心から投影データ側及び対向投影データ側それぞれに重み1及び0までコサインカーブに沿って変化させるcos型の重み関数であってもよい。   For example, as shown in FIG. 3 (a), the center of the reconstruction area has a weight of 0.5, and the weight is predetermined from the center to weights 1 and 0 on the projection data side and the opposite projection data side, respectively. It is also possible to use a linear weight function that changes linearly with an inclination of. Also, as shown in FIG. 5B, the center of the reconstruction area has a weight of 0.5, and the weight is cosine from the center to weights 1 and 0 on the projection data side and the opposite projection data side, respectively. It may be a cos type weight function that changes along the curve.

さらに、画像再構成装置13により、前述したように作成された重み関数を用いて、限定領域逆投影が実行される(ステップS7)。この限定領域逆投影の概念を図4に示す。同図にて説明されるように、各投影方向に対して、再構成領域の画素毎に、逆投影データに重み付け関数を掛け合わせ、その乗算結果を再構成領域の各画素に足し込まれる。この結果、投影データ(すなわちコリメータ)に近い半円領域の画素(すなわち体表に近い領域の画素)ほど、その投影データの影響を強く受けるように重み付けされながら逆投影されて、再構成されたSPECT画像が得られる。   Further, limited image backprojection is executed by the image reconstruction device 13 using the weight function created as described above (step S7). The concept of this limited area backprojection is shown in FIG. As will be described with reference to the figure, for each projection direction, for each pixel in the reconstruction area, the backprojection data is multiplied by a weighting function, and the multiplication result is added to each pixel in the reconstruction area. As a result, the pixels in the semicircular area close to the projection data (ie, the collimator) (ie, the pixels in the area close to the body surface) are back-projected while being weighted so as to be strongly influenced by the projection data, and reconstructed. A SPECT image is obtained.

このステップS4〜S7の処理は、指定スライス数分のSPECT画像の限定領域逆投影に基づく再構成が完了するまで繰り返される(ステップS8)。   The processes in steps S4 to S7 are repeated until the reconstruction based on the limited region backprojection of the SPECT image for the designated number of slices is completed (step S8).

このように、本実施形態に係るSPECT装置は、コリメータに近い被検体部位からの投影データが、それよりも遠い被検体部位からの投影データよりも多くの情報を有していることを利用しており、その近い被検体部位からの投影データの優位性を重み関数で引き出したものである。従来の通常のFBP法のように、情報量の大小に関わらず、同じ扱いをする(つまり、従来の場合の重みは一定である)ことはせず、再構成する領域に応じて重みを変えることで、コリメータ開口に起因した画像分解能の劣化を防止することができる。   As described above, the SPECT apparatus according to the present embodiment utilizes the fact that the projection data from the subject part close to the collimator has more information than the projection data from the subject part farther than the collimator. The superiority of the projection data from the near subject area is extracted by a weight function. Unlike the conventional normal FBP method, the same handling is not performed regardless of the amount of information (that is, the weight in the conventional case is constant), and the weight is changed according to the region to be reconfigured. As a result, it is possible to prevent the image resolution from being deteriorated due to the collimator opening.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図1、5〜9を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この第2の実施形態に係るSPECT装置は、ハードウェアの面では、前述した図1に示す装置と同様に構成される。しかしながら、前処理装置12及び画像再構成装置13により協働して実行される処理の内容が異なる。   The SPECT apparatus according to the second embodiment is configured in the same manner as the apparatus shown in FIG. 1 described above in terms of hardware. However, the contents of processing executed in cooperation by the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13 are different.

本実施形態では、前述した「限定領域逆投影法」に「Changの逐次近似法」を用いた、投影データを再構成する処理が実行される。   In the present embodiment, a process of reconstructing projection data using the “Chang's successive approximation method” as the “limited region backprojection method” described above is executed.

かかる再構成は、前処理装置12及び画像再構成装置13が協働して図5,6に示す手順の元に実行される。なお、この前処理装置12及び画像再構成装置13で実行される機能は、一つのコンピュータ装置などの演算装置に持たせるようにしてもよい。   Such reconstruction is executed under the procedure shown in FIGS. 5 and 6 in cooperation with the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13. Note that the functions executed by the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13 may be provided in a computing device such as one computer device.

最初に、前処理装置12及び画像再構成装置13は、入力器15を介してオペレータから与えられた操作情報に基づいて処理条件を設定する(図5、ステップS11)。この処理条件には、再構成の処理範囲の設定、前処理フィルタ等の前処理要素のパラメータ設定、減弱マップ(測定対象におけるγ線の減弱係数の分布を表す画像)の選択などが含まれる。   First, the preprocessing device 12 and the image reconstruction device 13 set processing conditions based on operation information given from the operator via the input device 15 (step S11 in FIG. 5). This processing condition includes setting of a reconstruction processing range, setting of parameters of a preprocessing element such as a preprocessing filter, selection of an attenuation map (an image representing a distribution of attenuation coefficients of γ rays in a measurement target), and the like.

次いで、前処理装置12は、ガンマカメラ12により収集して、当該装置12のメモリに記憶している投影データを読み出す(ステップS12)。   Next, the preprocessing device 12 reads the projection data collected by the gamma camera 12 and stored in the memory of the device 12 (step S12).

次いで、前処理装置12により、パラレルビーム収集の投影データに前処理が施される(ステップS13)。この前処理により、均一性補正、回転中心補正、前処理用のフィルタリングなどがなされる。   Next, the preprocessing device 12 performs preprocessing on the projection data for parallel beam collection (step S13). By this preprocessing, uniformity correction, rotation center correction, preprocessing filtering, and the like are performed.

次いで、画像再構成装置13により、サイノグラムデータが作成される(ステップS14)。   Next, sinogram data is created by the image reconstruction device 13 (step S14).

さらに、画像再構成装置13により、再構成の限定領域を決める重み関数が第1の実施形態と同様に作成される(ステップS15:図8参照)。   Further, the image reconstruction device 13 creates a weight function for determining a limited region for reconstruction in the same manner as in the first embodiment (step S15: see FIG. 8).

さらに、画像再構成装置13により、選択された減弱マップから限定領域減弱補正マップが作成される(ステップS16)。この作成には、360度分の投影データを使用するが、被検体の体表に近い半円分の画像再構成領域のみの減弱分を求める。   Further, the image reconstruction device 13 creates a limited area attenuation correction map from the selected attenuation map (step S16). For this creation, 360-degree projection data is used, but the attenuation of only the image reconstruction area for a semicircle close to the body surface of the subject is obtained.

すなわち、再構成領域の全領域の減弱補正マップを求めるときと同様に、投影角度毎に、減弱マップの画素位置に対する減弱を演算する。図7(a)は、円筒型ファントムの対する投影角度0度のおける減弱分布を示す。この減弱分布に、図8に示す重み関数(図7(b)参照)を乗じることで、再構成の限定領域に対する減弱分布を求める(図7(c)参照)。このようにして360度分の減弱分布を求め、これを、図9(a)に模式的に示すように、相互に加算平均することで、その断面の減弱分布が演算される。この減弱分布が求められると、この減弱分布から演算により減弱補正マップが求められる。   That is, the attenuation with respect to the pixel position of the attenuation map is calculated for each projection angle in the same manner as when the attenuation correction map of the entire area of the reconstruction area is obtained. FIG. 7A shows an attenuation distribution at a projection angle of 0 degree with respect to the cylindrical phantom. By multiplying this attenuation distribution by the weight function shown in FIG. 8 (see FIG. 7B), the attenuation distribution for the limited region of reconstruction is obtained (see FIG. 7C). In this way, an attenuation distribution for 360 degrees is obtained, and as shown schematically in FIG. 9 (a), the attenuation distribution of the cross section is calculated by averaging each other. When this attenuation distribution is obtained, an attenuation correction map is obtained by calculation from this attenuation distribution.

この一連の準備が終ると、画像再構成装置13により、Changの逐次近似法を用いた、減弱補正を伴う限定領域画像再構成が実行される(ステップS17)。   When this series of preparations is completed, the image reconstruction device 13 executes limited area image reconstruction with attenuation correction using the Chang's successive approximation method (step S17).

この画像再構成の処理の概要を図6に示す。最初に、0次近似の再構成が行なわれる(ステップS17A)。この再構成は、減弱補正を行なわずに限定角領域逆投影により再構成された画像の画素値を2倍して、この画像に限定領域減弱マップを掛け合わせることで実行される。   An outline of the image reconstruction process is shown in FIG. First, reconstruction of 0th order approximation is performed (step S17A). This reconstruction is performed by doubling the pixel value of the image reconstructed by limited angle region back projection without performing attenuation correction and multiplying this image by the limited region attenuation map.

次いで、投影データが作成される(ステップS17B)。これは、n次の近似像から、減弱マップに基づく減弱を加味した投影データを360度分、作成することで実行される。この投影データの作成においては、通常のChang逐次近似法と同様に、全ての再構成領域のデータが同じ重みで加算される。   Next, projection data is created (step S17B). This is executed by creating projection data for 360 degrees in consideration of attenuation based on the attenuation map from the nth-order approximate image. In creating this projection data, the data of all the reconstruction areas are added with the same weight as in the ordinary Chang successive approximation method.

次いで、誤差データが算出される(ステップS17C)。つまり、オリジナルの投影データから、上述の如く算出した投影データを画素毎に差分することで演算される。   Next, error data is calculated (step S17C). That is, the calculation is performed by subtracting the projection data calculated as described above from the original projection data for each pixel.

この後、誤差データが、再構成で用いたコンボリューション関数を用いてコンボリューションされる(ステップS17D)。さらに、誤差データが再構成される(ステップS17E)。すなわち、減弱補正無しの限定角領域逆投影により再構成された再構成像の画素値の2倍にし、この再構成像に限定領域減弱補正マップが掛け合わされる。   Thereafter, the error data is convolved using the convolution function used in the reconstruction (step S17D). Further, error data is reconstructed (step S17E). That is, the pixel value of the reconstructed image reconstructed by the limited angle region back projection without attenuation correction is doubled, and the reconstructed image is multiplied by the limited region attenuation correction map.

さらに、直前の次数の再構成データに、誤差データを再構成したデータが加算される(ステップS17F)。このステップS19B〜S19Fの処理は、指定された次数の分だけ繰り返される(ステップS17G)ので、指定次数分の処理が終わると、各スライスの指定次数までの信号成分を反映させた最終的なSPECT画像が得られる。   Further, the data obtained by reconstructing the error data is added to the reconstructed data of the immediately previous order (step S17F). The processing of steps S19B to S19F is repeated for the designated order (step S17G), and when the processing for the designated order is completed, the final SPECT reflecting the signal components up to the designated order of each slice is performed. An image is obtained.

なお、図5におけるステップS14〜S17の処理は、指定されたスライス枚数分だけ繰り返して実行され、各スライスの減弱補正を行なったSPECT画像が得られる(ステップS18)。   Note that the processing of steps S14 to S17 in FIG. 5 is repeatedly executed for the designated number of slices, and a SPECT image in which attenuation correction of each slice is performed is obtained (step S18).

このように、本発明に係る、重み関数を用いた限定領域逆投影法をChang逐次近似法に適用することで、前述した第1の実施形態で得られた作用効果に加えて、適確に減弱補正を行なうことができ、高品質のSPECT画像を提供することができる。このため、従来の無円法ファンビーム高解像度SPECT再構成法が直面していた減弱補正の実行が難しいという状況を打破できる。また、OS−EM再構成法(又は、ML−EM再構成法)と比べて、処理時間も短くて済むという利点もある。   As described above, by applying the limited area back projection method using the weight function according to the present invention to the Chang successive approximation method, in addition to the function and effect obtained in the first embodiment described above, it is possible to accurately. Attenuation correction can be performed, and a high-quality SPECT image can be provided. For this reason, it is possible to overcome the situation where it is difficult to perform attenuation correction, which has been faced by the conventional non-circular fan beam high resolution SPECT reconstruction method. In addition, there is an advantage that the processing time can be shortened as compared with the OS-EM reconstruction method (or ML-EM reconstruction method).

本発明の実施形態に係るSPECT装置の概要を説明するブロック図。The block diagram explaining the outline | summary of the SPECT apparatus which concerns on embodiment of this invention. 第1の実施形態に係る再構成処理の概要を説明するフローチャート。The flowchart explaining the outline | summary of the reconstruction process which concerns on 1st Embodiment. 重み関数を例示するグラフ。The graph which illustrates a weight function. 第1の実施形態に係る逆投影を説明する図。The figure explaining the back projection which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る再構成処理の概要を説明するフローチャート。The flowchart explaining the outline | summary of the reconstruction process which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る再構成処理の中で実行される減弱補正再構成をより詳細に説明するフローチャート。12 is a flowchart for explaining in more detail attenuation correction reconstruction performed in the reconstruction processing according to the second embodiment. 限定領域減弱補正マップの作成を説明する図。The figure explaining creation of a limited area attenuation correction map. 重み関数の一例を説明するグラフ。The graph explaining an example of a weight function. 限定領域減弱補正マップの作成を説明する別の図。Another figure explaining creation of a limited area attenuation correction map.

符号の説明Explanation of symbols

11 架台
12 前処理装置
13 画像再構成装置
14 表示器
15 入力器
21 ガンマカメラ
22 コリメータ
P 被検体
11 Stand 12 Pre-processing device 13 Image reconstruction device 14 Display device 15 Input device 21 Gamma camera 22 Collimator P Subject

Claims (8)

被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して放射線検出器で検出して、この検出により得た投影データをFBP法に基づいて再構成領域に逆投影することにより、当該領域の画像を再構成するSPECT用画像再構成方法において、
前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を用いて前記投影データを当該再構成領域に逆投影することを特徴とするSPECT画像再構成方法。
Radiation emitted from the nuclide administered into the subject is detected by a radiation detector via a collimator, and projection data obtained by this detection is back-projected onto a reconstruction area based on the FBP method. In the SPECT image reconstruction method for reconstructing an image of
Of the reconstruction area, the projection data is reconstructed using a weight function that gives priority to the semicircle area closer to the collimator when the center of the area is the origin than the remaining semicircle area. A SPECT image reconstruction method comprising backprojecting to a region.
前記重み関数は、前記画像再構成領域の原点に関して前記コリメータに近い側の半円領域から前記残りの半円領域にかけて徐々に重みが低下するように設定した重み関数であることを特徴とする請求項1に記載のSPECT画像再構成方法。 The weighting function is a weighting function set so that the weight gradually decreases from a semicircular region closer to the collimator with respect to the origin of the image reconstruction region to the remaining semicircular region. Item 2. The SPECT image reconstruction method according to Item 1. 前記重み関数は、前記重みの低下の度合いが直線的に変化する重み関数又はコサイン曲線に沿って変化する重み関数の何れかであることを特徴とする請求項2に記載のSPECT画像再構成方法。 3. The SPECT image reconstruction method according to claim 2, wherein the weight function is either a weight function in which the degree of weight reduction changes linearly or a weight function that changes along a cosine curve. . 被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して放射線検出器で検出して、この検出により得た投影データをChang逐次近似法に基づいて再構成領域の画像を再構成するSPECT用画像再構成方法において、
前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を求め、
前記重み関数及び減弱補正マップを用いて前記投影データから限定領域減弱補正マップを求め、
前記限定領域減弱補正マップを用いてChang逐次近似法に基づいて前記再構成領域の画像を再構成することを特徴とするSPECT用画像再構成方法。
SPECT which detects radiation emitted from the nuclide administered into the subject with a radiation detector via a collimator, and reconstructs an image of the reconstruction area based on the projection data obtained by this detection based on the Chang sequential approximation method In the image reconstruction method for
Among the reconstructed regions, a semicircular region closer to the collimator when the center of the region is used as the origin is obtained as a weight function that gives priority over the remaining semicircular region ,
Obtain a limited area attenuation correction map from the projection data using the weight function and attenuation correction map ,
An image reconstruction method for SPECT, wherein the image of the reconstruction area is reconstructed based on a Chang successive approximation method using the limited area attenuation correction map.
前記重み関数は、前記画像再構成領域の原点に関して前記コリメータに近い側の半円領域から前記残りの半円領域にかけて徐々に重みが低下するように設定した重み関数であることを特徴とする請求項4に記載のSPECT画像再構成方法。 The weighting function is a weighting function set so that the weight gradually decreases from a semicircular region closer to the collimator with respect to the origin of the image reconstruction region to the remaining semicircular region. Item 5. The SPECT image reconstruction method according to Item 4. 被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して検出する放射線検出器を備え、この放射線検出器により検出された投影データをFBP法に基づいて再構成領域に逆投影して当該領域の画像を再構成するように構成したSPECT装置において、
前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を作成する手段と、この重み関数を用いて前記投影データを当該再構成領域に逆投影する手段とを備えたことを特徴とするSPECT装置。
A radiation detector that detects the radiation emitted by the nuclide administered into the subject through a collimator is provided, and projection data detected by the radiation detector is back-projected onto a reconstruction area based on the FBP method. In a SPECT device configured to reconstruct an image of a region,
A means for creating a weighting function that gives priority to the semicircular area closer to the collimator when the center of the area is the origin of the reconstruction area than the remaining semicircular area, Means for using the projection data to project back the projection data onto the reconstruction area.
前記重み関数は、前記画像再構成領域の原点に関して前記コリメータに近い側の半円領域から前記残りの半円領域にかけて徐々に重みが低下するように設定した重み関数であることを特徴とする請求項6に記載のSPECT装置。 The weighting function is a weighting function set so that the weight gradually decreases from a semicircular region closer to the collimator with respect to the origin of the image reconstruction region to the remaining semicircular region. Item 7. The SPECT apparatus according to Item 6. 被検体内に投与された核種が放出する放射線をコリメータを介して検出する放射線検出器と、この放射線検出器により検出された投影データをChang逐次近似法に基づいて再構成領域の画像を再構成するようにしたSPECT装置において、
前記再構成領域のうちの、当該領域の中心を原点にしたときのコリメータに近い側の半円領域を、その残りの半円領域よりも優先させる重み関数を求める手段と、
前記重み関数及び減弱補正マップを用いて前記投影データから限定領域減弱補正マップを求める手段と、
前記限定領域減弱補正マップを用いてChang逐次近似法に基づいて前記再構成領域の画像を再構成する手段とを備えたことを特徴とするSPECT装置。
A radiation detector that detects the radiation emitted by the nuclide administered into the subject through a collimator, and the projection data detected by the radiation detector is reconstructed based on the Chang sequential approximation method. In the SPECT apparatus designed to do
Means for obtaining a weighting function that prioritizes the semicircular area closer to the collimator when the center of the area is the origin of the reconstructed area over the remaining semicircular area ;
Means for obtaining a limited area attenuation correction map from the projection data using the weighting function and attenuation correction map ;
A SPECT apparatus comprising: means for reconstructing an image of the reconstructed area based on a Chang successive approximation method using the limited area attenuation correction map.
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