JP2006141497A - 患部を描画する方法及び患部描画システム - Google Patents

患部を描画する方法及び患部描画システム Download PDF

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Abstract

【課題】所望の造影効果を得るために必要な注入条件を求め、より適切な造影効果を得る。
【解決手段】患部を描画する方法は、シリンジ8から少量の造影剤を時間Ｔnだけ注入し、撮像装置2を用いて造影剤の血中濃度変化を計測する工程と、該時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcに亘って加算して、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予想する工程と、該予想した造影効果を表示して、造影剤の注入条件を変更するか否かの決定を促す工程を含む。
【選択図】 図９

Description

本発明は、患者の患部を描画する方法、及び患者の診断画像を作成する患部描画システムに関する。
従来から、患者に造影剤を注入し、その後患者にＸ線を照射して、患部の診断画像を作成することが行われている。ここで、造影剤とは人体組織とＸ線吸収差のある薬剤であり、例えば硫酸バリウム、ヨード性溶液がある。このうち、硫酸バリウムは経口剤であり、人体への注射・注入にはヨード性溶液が用いられることが多いが、以下の記載では、造影剤をヨード性溶液に限定しない。
図１０は、以前から提案されている患部描画システムのブロック図である(例えば、特許文献１参照)。これは、患者(６)が入れられる撮像室(４)の室外から患者(６)への造影剤の注入を制御するシステムである。撮像室(４)内には、インジェクタヘッド(３)、ヘッド制御ユニット(１)、第１赤外線送受信器(40)、及び後記する撮像装置(２)が配備される。撮像室(４)の外側には、第１赤外線送受信器(40)とシリアル通信する第２赤外線送受信器(41)及びパーソナルコンピュータ(以下、「ＰＣ」と略す)(５)が配備される。
図１１に示すように、インジェクタヘッド(３)には、患者(６)に接続されるカテーテル(30)に繋がった２本のシリンジ(８)(80)が接続される。カテーテル(30)の先端部には、注入針(31)が取り付けられている。一方のシリンジ(８)内には造影剤が、他方のシリンジ(80)内には生理食塩水が収納され、インジェクタヘッド(３)には、シリンジ(８)(80)内の液体を押し出すピストン及びピストン駆動用アクチュエータ(図示せず)が設けられている。ヘッド制御ユニット(１)は第１赤外線送受信器(40)からの信号を受けて、ピストンの移動量及び何れのシリンジ(８)(80)を駆動するかを制御する。
検査をする際には、先ず患者(６)を撮像装置(２)の寝台(21)上に横たえ、患者(６)に注入針(31)を刺す。患者(６)を検査する医者又は検査技師は、ＰＣ(５)を操作し、注入針(31)から造影剤を注入する旨の信号を入力する。該信号は、第２、第１赤外線送受信器(41)(40)を介して、ヘッド制御ユニット(１)に伝えられ、先ず一方のシリンジ(８)から造影剤を患者(６)に注入する。撮像に十分な量の造影剤を注入するのに必要な注入所要時間Ｔcは、撮像すべき患部の範囲から予め求められている。注入所要時間Ｔcだけ造影剤を注入した後、次に他方のシリンジ(80)から生理食塩水を送ってカテーテル(30)をフラッシュし、カテーテル(30)内に残った造影剤を患者(６)に注入する。造影剤は、患者(６)の動脈又は静脈に沿って患部に向かって流れる。
この後、患者(６)は撮像装置(２)による検査を受ける。該撮像装置(２)は、ＣＴ(computed tomography)装置であって、図１２に示すように、患者(６)を乗せた寝台(21)を前後移動可能に設けるとともに、該寝台(21)が通過する円形の開口(22)を開設している。開口(22)の周縁部に、患者(６)にＸ線を照射するＸ線管球(23)及び患者(６)を透過したＸ線を受ける検出器(24)を開口(22)の中心を挟んで互いに対称に設け、Ｘ線管球(23)及び検出器(24)は開口(22)の中心と同心に回転可能に設けられている。
寝台(21)が開口(22)を通過する際に、Ｘ線管球(23)及び検出器(24)が開口(22)の中心と同心に回転して、患部にＸ線を照射する。前記の如く、造影剤は人体組織とＸ線吸収差があるから、造影剤が患部に達すると、患者(６)の患部を横断した画像が白黒画像として得られる。該白黒画像は、撮像装置(２)に繋がったディスプレイ(20)に映し出される。このＸ線管球(23)からＸ線を照射して、患部の横断画像を得る作業を一般にスキャンと呼ぶ。
特開平７−２０４１７６号(図２)
従来、造影剤の注入による造影効果、即ちどの程度の解像度又は明度の画像が得られるかは、医師や検査技師の経験に基づく場合が多い。
しかし、注入速度等の注入条件や患者(６)の体格等により、得られる造影効果にはバラ付きがあり、造影効果を経験則だけで正確に把握するのは困難である。
本発明の目的は、所望の造影効果を得るために必要な注入速度等の注入条件を求め、より適切な造影効果を得ることにある。
患部を描画する方法は、シリンジ(８)から少量の造影剤を時間Ｔnだけ注入し、撮像装置(２)を用いて患者の患部に於ける造影剤の血中濃度変化を計測する工程と、
該時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcに亘って加算して、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予想する工程と、
該予想した造影効果を表示して、造影剤の注入条件を変更するか否かの決定を促す工程を含む。
本発明にあっては、予め少量の造影剤を時間Ｔnだけ患者に注入し、患者の患部に於ける造影剤の血中濃度変化を計測する。
次に、時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcに亘って加算することにより、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予測、即ちシュミレートする。かかるシュミレートされた造影効果を表示することにより、造影剤の注入速度等の注入条件を変更するか否かの決定を促す。医師又は検査技師は、シュミレートされた造影効果を見て、患部の検査に必要な量の造影剤を患者(６)に注入する際には、所望の造影剤注入条件に設定する。
これにより、診断に必要なより適切な造影効果を得ることができる。
(全体構成)
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。本例は、少量の造影剤を予め注入するだけで、検査に必要な量の造影剤を注入したときの造影効果を予測する点に特徴がある。
図１は、本例に係わる患部描画システムのブロック図である。撮像室(４)内には、インジェクタヘッド(３)、ヘッド制御ユニット(１)、第１赤外線送受信器(40)、及びディスプレイ(20)を具えたＣＴ装置である撮像装置(２)が配備される。撮像室(４)の外側には、第１赤外線送受信器(40)とシリアル通信する第２赤外線送受信器(41)及びＰＣ(５)が配備される。ＰＣ(５)は、画面(50)及び操作釦(51)を周知の如く具え、造影剤の当初の注入条件、例えば注入速度等は、医者又は検査技師がＰＣ(５)から入力する。インジェクタヘッド(３)の構成は、図１１に示す従来のものと同じである。
本例の構成は、図１０に示す従来の構成と近似しているが、撮像装置(２)がヘッド制御ユニット(１)に繋がっている点が異なる。尚、第１、第２赤外線送受信器(40)(41)を設けていることにより、患者(６)を検査する者は、インジェクタヘッド(３)を遠隔操作できる。しかし、これに代えて、第１、第２赤外線送受信器(40)(41)を設けずに、ＰＣ(５)とヘッド制御ユニット(１)を直接接続してもよい。
図２は、ヘッド制御ユニット(１)内部のブロック図である。ＰＣ(５)からの操作信号は、インターフェイス(ＩＦ)回路(13)を介して制御回路(10)に入力される。制御回路(10)は、マイクロコンピュータであり、内部の動作クロックを分周してタイマー機能を有する。制御回路(10)には、インジェクタヘッド(３)に繋がったヘッド駆動回路(11)、後記するように、撮像装置(２)からの画像のホワイトレベル、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔc及び少量の造影剤を注入する時間Ｔnを格納できるＲＡＭ(14)が接続されている。診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcは、予め医師等により入力されている。
制御回路(10)からの信号は、撮像装置(２)にも送られ、撮像装置(２)からの画像は画像処理回路(12)にて輝度が検出されて、そのホワイトレベルが制御回路(10)に入力される。
尚、撮像画像のホワイトレベルは、ＣＴ値と言われる値で示される。ＣＴ値は、空気のようにＸ線が通りやすいところは低く、Ｘ線の通りにくいところは高く現れる無次元の値である。具体的には、ＣＴ値は、空気を照射した場合は−１０００、水を照射した場合は０、人骨を照射した場合は２００乃至５００、造影剤を照射した場合は５０乃至１０００となる。従って、撮像装置(２)から得られた画像のＣＴ値が、５０以上となると、造影剤が患部に達し始めたことが判る。
図３は、ＰＣ(５)の画面(50)を示す正面図である。画面(50)上には、シリンジ(８)(80)の画像が点灯可能に描かれ、造影剤注入中はシリンジ(８)の画像が点灯し、生理食塩水注入中はシリンジ(80)の画像が点灯する。画面(50)には、造影剤又は生理食塩水の注入速度、注入残量、注入時間が表示される。検査をする者は、ＰＣ(５)の操作釦(51)を操作して、所望の注入速度等を選択する。
(患部を描画する方法)
テストボーラス
以下、患部を描画する方法について、図４乃至図８のグラフ、及び図９のフローチャートを用いて説明する。本例にあっては、先ず検出可能な程度の少量の造影剤を注入する点に特徴がある。
患者(６)に注入針(31)が刺され、且つ患者(６)が撮像装置(２)内に入れられる。寝台(21)が動きながら、Ｘ線管球(23)が患者(６)の患部を照射する。患者(６)を検査する者は、ＰＣ(５)を操作し、検査を開始する。検査を開始する旨の信号は、第２、第１赤外線送受信器(41)(40)を介して、ヘッド制御ユニット(１)に伝えられ、制御回路(10)はＰＣ(５)からの信号を受けて、ヘッド駆動回路(11)を作動させる。図４に示すように、一方のシリンジ(８)から少量、具体的には１乃至２０ｍｌ程度の造影剤が時間Ｔn、例えば２、３秒間だけ患者(６)に注入される(Ｓ1)。このときの注入速度は、ＰＣ(５)の画面上にて選択された速度Ｖ１であり、１０ｍｌ／秒程度であるが、これに限定されない。造影剤注入後に、他方のシリンジ(80)から１０乃至３０ｍｌの生理食塩水を注入して、カテーテル(30)に残った造影剤を完全に注入する。
制御回路(10)は、少量の造影剤の注入を開始すると、内部のタイマーを作動させるとともに、撮像装置(２)に対し、造影剤を注入した旨を送信する。撮像装置(２)はスキャンして得た画像を、ディスプレイ(20)に映し出すとともに、画像処理回路(12)に単位画像、例えば１フレーム毎に送信する。Ｘ線管球(23)が患部を照射しているから、造影剤が患部に達すると、患部が白く写る。
患部に於ける造影剤の濃度は、撮像画像のホワイトレベルであるＣＴ値に比例し、ＣＴ値から求められる。即ち、受信した画像のＣＴ値が一定値を越えると、造影剤が患部に達し始めたことが判る。制御回路(10)は、注入開始からＣＴ値が一定値以上、具体的には５０以上となるまでの時間Ｔarv(図５参照)を求める。
画像処理回路(12)は、単位時間毎、例えば１フレーム毎のＣＴ値を測定し、制御回路(10)に送信する。制御回路(10)は、前記時間Ｔarvの値及びＣＴ値にて示される造影剤の血中濃度変化をＲＡＭ(14)に格納する(Ｓ2)。即ち、図５の斜線で示す画像情報が、ＲＡＭ(14)に格納される。少量の造影剤を時間Ｔnだけ注入して、造影剤の血中濃度変化を求める動作をテストボーラスと呼び、ボーラス(bolus)とは一度に注入する意味の用語である。
造影効果シュミレーション
次に制御回路(10)は、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcが既知値としてＲＡＭ(14)に予め格納されているから、該注入所要時間ＴcをＲＡＭ(14)から読み出す。更に、ＲＡＭ(14)から単位時間毎のＣＴ値を読み出す(Ｓ3)。また、ＰＣ(５)に入力された、患部を診断する際の造影剤の当初の注入条件を読み出す。該当初の注入条件は、医師等の経験則から得られる。
仮に当初の注入条件を図６に示すように、当初はテストボーラスと同じ速度Ｖ１で、時間Ｔ１だけ続け、その後注入速度をＶ２に下げて時間Ｔ２だけ行うとする。時間Ｔ１は時間Ｔnよりも長く、時間Ｔ１に時間Ｔ２を加えた時間が、時間Ｔcである。
制御回路(10)は時間Ｔn分のテストボーラスのＣＴ値のデータ、即ち、図５の斜線で示す画像情報を時間Ｔ１に亘って加算し、画像処理回路(12)に送信する。画像処理回路(12)は、図６のグラフの時間Ｔ１に相当する画像Ｃを、注入開始から時間Ｔarvだけ経過してから描く(図８参照)。仮に時間Ｔ１が時間Ｔnの３倍とすると(図６の(１)、(２)、(３))、画像処理回路(12)はテストボーラスが３回連続して行われたと擬制する。テストボーラスによって得られた画像情報を、時間Ｔ１に亘って３つ加算し、時間Ｔ１に相当する画像ＣをシュミレートしてＰＣ(５)の画面に描く(図７の(１)、(２)、(３))(Ｓ4)。
次に、制御回路(10)はテストボーラスのＣＴ値のデータから、注入速度Ｖ２に於けるＣＴ値を予測する。注入速度Ｖ２が注入速度Ｖ１よりも遅いから、速度Ｖ２に於けるＣＴ値は速度Ｖ１に於けるＣＴ値よりも低いはずである。テストボーラスにて、注入速度Ｖ１に於けるＣＴ値が判っているから、制御回路(10)はＣＴ値を注入速度Ｖ２に応じた低いレベルに設定する。かかるＣＴ値を時間Ｔ２に亘って加算し、画像処理回路(12)に送信する。仮に時間Ｔ２が時間Ｔnの３倍とすると(図６の(４)、(５)、(６))、画像処理回路(12)は注入速度Ｖ２に応じた低いレベルのＣＴ値を求め、時間Ｔ２に亘って３つ加算し、図６のグラフの時間Ｔ２に相当する画像Ｄを画像Ｃに続いてＰＣ(５)の画面に描く(図８参照)。
即ち、ＰＣ(５)の画面には、時間Ｔc分だけシュミレートされた画像が表示される。ＰＣ(５)上には、造影剤の注入条件、例えば注入速度を変更するか否かの入力を促す旨の表示が写し出される(Ｓ5)。医師又は検査技師は、このシュミレート結果から、造影剤の注入条件を変更するか否かを決定する。即ち、シュミレートされた画像が診断にふさわしい解像度又は明度であると判断すれば、注入条件を変えない旨をＰＣ(５)に入力する。シュミレートされた画像が診断にふさわしくないほど不鮮明であると判断すれば、注入速度を上げる旨をＰＣ(５)に入力する(Ｓ6)。注入速度を変更した場合は、再度画像をシュミレートする。
決定した注入条件に基づいて、この後、造影剤を時間Ｔcだけ注入する(Ｓ7)。造影剤注入後は、上記の如く、生理食塩水を注入して、カテーテル(30)に残った造影剤を完全に注入する。
同じ患者(６)の同じ患部を繰り返し検査する場合に、その都度、テストボーラスを行うのは面倒である。また、同じ患者(６)の同じ患部に対しては、造影剤の血中濃度変化に大きなバラ付きはない。そこで、このような場合には、検査をする医師又は検査技師が、ＲＡＭ(14)から時間Ｔn分のＣＴ値を読み出して、時間Ｔc分だけ撮像画像をシュミレートして、造影剤の注入条件を変更するか否かを決定すればよい。
本例にあっては、予め少量の造影剤を時間Ｔnだけ患者に注入し、患者の患部に於ける造影剤の血中濃度変化を計測する。
次に、時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間に亘って加算することにより、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予測、即ちシュミレートする。かかるシュミレートされた造影効果を表示することにより、造影剤の注入速度等の注入条件を変更するか否かの決定を促す。医師又は検査技師は、シュミレートされた造影効果を見て、患部の検査に必要な量の造影剤を患者(６)に注入する際には、所望の造影剤注入条件に設定する。
これにより、診断に必要なより適切な造影効果を得ることができる。
上記では、患部の画像を撮像する装置として、ＣＴ装置を例示したが、これに変えてＭＲＩ(magnetic resonance imaging)装置でもよい。ＭＲＩ装置とはＸ線照射に代えて、強力な磁気と電波を患部に照射して、磁気共鳴画像を得る周知のものである。
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
患部描画システムのブロック図である。 ヘッド制御ユニット内部のブロック図である。 ＰＣの画面を示す正面図である。 テストボーラス時の造影剤の注入速度と時間の関係を示すグラフである。 画像のＣＴ値と時間の関係を示すグラフである。 当初設定された造影剤の注入速度と時間の関係を示すグラフである。 テストボーラスの値から、画像をシュミレーションする際のＣＴ値と時間の関係を示すグラフである。 テストボーラスの値から、画像をシュミレーションする際のＣＴ値と時間の関係を示すグラフである。 テストボーラスと画像シュミレーションの手順を示すフローチャートである。 従来の患部描画システムのブロック図である インジェクタヘッドを示す図である。 撮像装置の斜視図である。
符号の説明
(１) ヘッド制御ユニット
(２) 撮像装置
(５) ＰＣ
(８) シリンジ
(10) 制御回路

Claims (3)

  1. 造影剤が入れられるシリンジ(８)と、該シリンジ(８)を作動させ造影剤注入量を制御する制御ユニット(１)と、シリンジ(８)から造影剤を注入された患者の患部を撮像する装置(２)を具えたシステムを用いて患部を描画する方法に於いて、
    シリンジ(８)から少量の造影剤を時間Ｔnだけ注入し、撮像装置(２)を用いて患者の患部に於ける造影剤の血中濃度変化を計測する工程と、
    該時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcに亘って加算して、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予想する工程と、
    該予想した造影効果を表示して、造影剤の注入条件を変更するか否かの決定を促す工程を含む患部を描画する方法。
  2. シリンジ(８)から少量の造影剤を注入した後に、生理食塩水を注入する工程を有する請求項１に記載の患部を描画する方法。
  3. 造影剤が入れられるシリンジ(８)と、該シリンジ(８)からの造影剤注入量を制御する制御ユニット(１)と、シリンジ(８)から造影剤を注入された患者の患部を撮像する装置(２)を具えた患部描画システムに於いて、
    制御ユニット(１)内には、シリンジ(８)から少量の造影剤を時間Ｔnだけ注入し、撮像装置(２)を用いて造影剤の血中濃度変化を計測し、該時間Ｔnに於ける造影剤の血中濃度変化に基づくデータを、診断に必要な量の造影剤の注入所要時間Ｔcに亘って加算して、該注入所要時間Ｔc分の造影効果を予想し、該予想した造影効果を表示して造影剤の注入条件を変更するか否かの決定を促すプログラムが格納されていることを特徴とする患部描画システム。
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