JP6335287B2 - 造影式***撮像方法及び造影剤基準挿入体 - Google Patents
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Description
本発明は、造影式***撮像方法に関し、造影剤基準挿入体にも関する。
造影式***撮像技術は、静脈内投与造影剤、通常ヨウ素を使用することにより***病変部位の機能情報を提供することを可能にする。今日、造影式Ｘ線撮像画像の臨床診断は、造影剤摂取の定性的評価及び増強する病変部位の形態の特徴にしばしば基づいている。
典型的な造影マンモグラフィに関係する第１の先行技術によれば、患者の***を撮像し、前記造影式***画像の質的な増強を評価して***病変部位、例えば乳癌の特定されるリスクの有無を検出するために、前記***内に行き渡る造影剤を注入することが知られている。この第１の先行技術の限界は、造影式***画像の増強の定性的評価のみを可能にすることである。一部の事例では、この定性的評価は、十分に精密ではないリスク評価をもたらす場合があり、患者***の病変部位リスクの誤診をもたらす場合さえある。
第２の先行技術によれば、例えば、「Ｊｏｎｇ ｅｔ ａｌ．Ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ：Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ２００３」に記述されるように、造影剤挿入体により作られ、後に実施される別の造影式***撮像を試行及び定量化するための基準として使用される、ファントム画像が知られている。この第２の先行技術の欠点は、特定の***厚さ、撮像システムの検出装置を覆う特定の***エリア、特定の乳腺、特定の有効スペクトル及び散乱条件の全ての臨床撮像条件では、ファントム画像を正確に再現できないという事実にある。これらの臨床撮像条件の正確な再現に失敗することは、造影式***画像の不精密な増強をもたらし、不正確な定量化さえをもたらす。
第３の先行技術によれば、例えば米国特許第５３３５２６０号に記述されるように、患者の身体と同時に撮像される基準を使用する骨密度定量化方法が知られている。このような第３の先行技術は、造影剤の注入を使用しておらず、***撮像にも関係していない。
本発明によれば、これらの先行技術文献のいずれも、***病変部位のリスクをより正確に評価するために、及び／又は特定された***病変部位をより正確に経過観察するために、造影式***画像の増強の正確かつ精密な定量化を可能にするものではないことが注目される。
本発明の目的は、上述の欠点を少なくとも部分的に緩和することである。
特に、本発明は、***と少なくとも１つの既知の濃度の造影剤を含む基準挿入体とを異なる時点ではなく同時に撮像することにより造影式***画像の増強のより精密な定量化を可能にする造影式***撮像方法を提供することを目的とする。したがって、基準挿入体と***の両方の臨床撮像条件が同一であり又は非常に類似しており、定量化は、より精密かつより正確となる。
好ましくは、基準挿入体は、フィルムであり、薄く、造影式***画像に最小の歪みのみを生じさせる。したがって、基準フィルムにより導入される外乱が最小化され、この基準フィルムを使用することにより得られる定量化は、ますます正確かつますます精密となる。
この目的は、患者の***に造影剤を注入すること、前記***と少なくとも１つの既知の濃度の前記造影剤を含む基準挿入体との両方を同時に撮像すること、及び前記***の画像と基準挿入体の画像とを比較することにより造影式***画像の増強を定量化することを含む、造影式***撮像方法により達成される。好ましくは、***と基準挿入体は、同時に撮像され、***画像及び基準挿入体画像は、実際に、***と基準挿入体の両方を包含する全体画像の２つの部分である。
また、別の目的は、挿入体であって、前記造影式***画像の増強を定量化するための、造影式***画像用の比較基準として役立つように少なくとも１つの既知の濃度の造影剤を含み、前記挿入体がフィルムである、挿入体により達成される。この基準挿入体の構造は、造影式***撮像のみならず、例えば、造影式***撮像システムの較正又は造影式***撮像システムの品質管理にも基準挿入体を使用することができる点において、それ自体興味深い。
また、さらに別の目的は、造影式***撮像に使用される少なくとも１つの既知の濃度の造影剤を含むフィルムにより達成される。この基準挿入体の構造は、造影式***撮像のみならず、例えば、造影式***撮像システムの較正又は造影式***撮像システムの品質管理にも基準挿入体を使用することができる点において、それ自体興味深い。好ましくは、造影マンモグラフィの画質を評価及びモニタリングするために、同等の***組織とヨウ素構造との両方を伴うファントムが提供される。このファントムは、好ましくは、幾つかの異なる既知の造影剤濃度と、同等の組織、腺及び脂肪の２つの異なる***組織とを一緒に含む。
乳癌診断の場合、造影剤の増強の定量化を鑑別診断の支援に役立てることができる。造影剤の増強の定量化は、造影式***撮像検査を数か月毎に受ける癌患者の治療反応のモニタリングの向上をもたらすこともできる。
平均信号強度、信号ノイズ比、信号差ノイズ比のような画質メトリックをファントムの異なるエリア、例えばヨウ素を伴うエリアと伴わないエリアとにおいて演算し、画質の整合性を評価及び／又はモニタリングするために使用することができる。
視覚判定も実施することができる。例えば、フィルムをＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート））フィルムファントムに重ね、再結合された画像においてヨウ素挿入体のコントラスト詳細解析を行うことができる。これは、例えば、所与の濃度に対して視認可能な最小の挿入体サイズが幾らであるか等の性能評価、又はＡＣＲ（米国放射線科医学界）認定ファントム判定法にある程度類似する品質管理のいずれかに使用することができる。
好ましい実施形態は、以下の特徴の１つ又は複数を備え、それらの特徴を別個に又は一緒に備えることができ、また、部分的な組合せ又は完全な組合せのいずれかで備えることができる。
前記造影剤は、好ましくはヨウ素である。
好ましくは、前記基準挿入体はフィルムである。比較的小さな厚さを有するフィルムの使用は、造影式***画像の歪みを最小のみにする利点を呈する。***内の散乱及びビームハードニングの歪みは最小化される。厚さを無視できないヨウ素挿入体の使用がそのような画像アーチファクトを導入するのとは対照的に、この造影式***画像には画像アーチファクトが全く又は殆ど導入されない。好ましくは、前記フィルムは、２ｍｍよりも小さい、好ましくは１ｍｍよりも小さい、より好ましくは０．５ｍｍよりも小さい厚さを有する。
好ましくは、第１の実施形態において、前記フィルムは、カプセル化された造影剤と共に層間に積層されている。特定の既知の濃度の造影剤に対応する各エリアに、そのように造影剤を精密に投薬することができる。造影剤がよく保護され、フィルムの異なるエリアの精密に規定された造影剤の濃度を経時的に安定に保つことができる。
好ましくは、第２の実施形態において、前記造影剤は、前記フィルム上に印刷され又は前記フィルム内に印刷される。このように、フィルムの製造は、非常に薄いフィルムを可能にし、結果として***画像の歪みを殆どなくし又は最小化するのに良い。
好ましくは、前記基準挿入体は、それぞれに前記基準挿入体の異なるエリアに配置された幾つかの異なる既知の濃度の前記造影剤、好ましくは２つ〜５つの異なる既知の濃度の前記造影剤、より好ましくは３つの異なる既知の濃度の前記造影剤を含む。これらの幾つかの基準値は、より精密な較正を可能にし、造影式***画像の増強のより精密な定量化をもたらす。
好ましくは、前記異なる既知の濃度の前記造影剤の最小濃度は、前記基準挿入体の厚さに対して１平方センチメートル当りヨウ素２ｍｇよりも小さく、前記基準挿入体の厚さに対して１平方センチメートル当りヨウ素１ｍｇよりも小さい。好ましくは、前記異なる既知の濃度の前記造影剤の最大濃度は、前記基準挿入体の厚さに対して１平方センチメートル当りヨウ素５ｍｇよりも大きい。このような造影剤濃度範囲の最小値及び最大値によって、基準値は、より精密な較正を可能にし、造影式***画像の増強のより精密な定量化をもたらす。
好ましくは、前記基準挿入体は、撮像された***の表面に、以前に特定された***病変部位の傍らに配置される。このように、基準挿入体の画像と損傷した***領域とが互いに近く、それらの条件は、非常に類似しており、より容易かつより正確な両方の画像間の比較を可能にし、造影式***画像の増強のより効率的かつより精密な定量化をもたらす。
好ましくは、前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度、又は前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度と***背景に対応する信号強度との間の信号強度差は、前記造影式***画像の前記増強を定量化するために使用されるあてはめ関数を評価するために、前記既知の基準濃度に対してプロットされる。このあてはめ関数の評価は、信号強度レベルをヨウ素濃度レベルにマッピングすることを可能にする。
好ましくは、前記あてはめ関数は線形である。よって、基準挿入体画像と***画像の間の比較は、造影式***画像の増強の正確かつ簡単な定量化をもたらす。
好ましくは、前記方法は、乳癌治療を経過観察するために異なる時間に実施される。実際に、定量化、特に精密な定量化は、１つの造影式***画像から後の造影式***画像までの差が僅かであり得、この後者の事例では、１つの造影式***画像から次の造影式***画像までの増強の差の定性的評価がかなり難しくなる場合があることがますます重要である。
好ましくは、前記方法は、Ｘ線造影マンモグラフィ、好ましくはデュアルエナジー造影マンモグラフィである。デュアルエナジー造影マンモグラフィの代わりに、一時的な造影マンモグラフィを使用することもできる。当該分野には造影マンモグラフィが既に存在するが、提案する造影式***撮像方法は、当該分野では増強の評価が定性的のみであるので、これまでに知られていない定量化を可能にする。好ましくは、***と基準挿入体は同時に撮像される。
本発明のさらなる特徴及び利点は、非限定的な例として与えられる、本発明の実施形態の、以下に列挙する添付図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
図１は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法の実施を可能にする機構の例を示している。システムは、Ｘ線供給源１、Ｘ線検出装置４、及び圧迫板２を備える。患者***３は、圧迫板２内に導入され圧迫される。供給源１は、検出装置４の表面に***３を撮像するために円錐のＸ線信号５を放出する。***３は、例えば、従前の臨床検査において特定され、治療が進行中である、病変部位６を含む。ここで、この新たな検査は、この治療の経過観察である。***３における病変部位６の位置は、大体知られている。したがって、基準フィルム７を病変部位６の近くに配置することが可能であり、基準フィルム７と病変部位６は、同時に、ここでは全く同じ画像中に同時に撮像され、同一又は非常に類似する条件において撮像されることができる。
図２は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法の実施中における患者***への基準フィルムの配置の例を示している。造影式***撮像を実施するために、基準フィルム７は、特定された病変部位６の近く又は***３において関心のある別のゾーンの近くで、***３に配置されている。この基準フィルム７は、造影剤、例えばヨウ素を含む。この基準フィルム７は、幾つかのゾーン、ここでは異なる既知の濃度のそれぞれの造影剤を含む３つのゾーン７１、７２及び７３を呈している。ゾーン７１〜７３は、それぞれ、所与の厚さのゾーン７１に対して１平方センチメートル当り例えば約１ｍｇのヨウ素を含む低濃度ゾーン７１と、所与の厚さのゾーン７２に対して１平方センチメートル当り例えば約４ｍｇのヨウ素を含む中濃度ゾーン７２と、所与の厚さのゾーン７３に対して１平方センチメートル当り例えば約６ｍｇのヨウ素を含む高濃度ゾーン７３とを含む。ゾーン７１〜７３が病変部位６の近くにあり、放出する放射線が通り過ぎなければならない***構造の、種類（腺又は脂肪のいずれか）及び厚さを含む、撮像条件は、実際には一致していない場合でも非常に類似している。基準フィルム７は、***３に固定されずに接触のみし得、基準フィルム７は、***３と圧迫板２の間に維持されるのみでなければならない。基準フィルム７は、撮像の期間に亘って一時的に***３に取り付けられてもよい。代替例として、基準フィルム７は、板２又は患者支持プレートに取り付けられてもよい。
図３は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法により使用される基準フィルムの例の上面図を示している。基準フィルム７は、ここで３つの異なる既知の濃度を伴うそれぞれの造影剤を含む３つの異なるゾーン７１、７２及び７３を備える。基準フィルム７には、このようなゾーンが多少あり得、好ましくは２つから５つであり得る。基準フィルム７は、長方形状を呈している。しかし、この形状は、異なることができ、例えば正方形、又は円形若しくは楕円形とすることができる。図３のような一次元の割当て、又は二次元の割当てのいずれかで、基準フィルム７上における濃度ゾーンの異なる割当てがあってもよい。
図４は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法により使用される基準フィルムの第１の実施形態の例の側面図を示している。基準フィルム７は多層構造である。上部層８及び下部層９がある。液状造影剤のカプセルは、層８と層９の間に挟まれる。これらのカプセルは、ゾーン７１〜７３を構成する。基準フィルム７は、かなり薄い。基準フィルム７の全体厚さｔｈは、かなり小さく保たれ、１又は２ｍｍよりも大きくない。
図５は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法により使用される基準フィルムの第２の実施形態の例の側面図を示している。基準フィルム７は単層構造である。１つのみの層１０がある。ゾーン７１〜７３は層１０上に印刷される。ゾーン７１〜７３は層１０の表面に固定される固体マークである。基準フィルム７は、実際に薄く、図４の基準フィルムよりも薄い。基準フィルム７の全体厚さｔｈは、小さく保たれ、１ｍｍよりも小さく、０．５ｍｍより小さくてもよい。
図６は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法の実施の例を示している。様々なステップＳ１〜Ｓ６は、連続して実施される。基準フィルムを配置するステップＳ１、造影剤を注入するステップＳ２、***を撮像するステップＳ３、増強を定量化するステップＳ４、リスクを評価するステップＳ５が連続して実施される。
基準フィルムを配置するステップＳ１において、基準フィルムを患者***に配置する。病変部位が既に特定されていた場合、その病変部位の近くに基準フィルムを配置する。病変部位がまだ特定されていない全く初めての検査の場合、基準フィルムを伴わないか又は病変部位リスクがありそうもない***の部位に配置された基準フィルムを伴うかのいずれかで進めることができる。
造影剤を注入するステップＳ２において、静脈内投与法を用いて造影剤を患者の***内に行き渡るように注入する。***の静脈内及び動脈内に造影剤が拡がるのに十分な時間が経過すると、撮像を実施することができる。
代わりに、ステップＳ１とＳ２を逆にすることができる。
好適なオプションでは、造影剤を含む基準フィルムを、***を圧迫した後にのみ板が***と接触する、圧迫板の上部の所定位置に配置する。
***を撮像するステップＳ３において、***と基準フィルムの、１つ又は複数の画像を同時に撮影する。この画像又はこれらの画像は、増強を定量化する追加ステップを伴うが通常方法で処理される。
増強を定量化するステップＳ４において、撮像された基準フィルムゾーンのおかげで、造影式***画像の増強を定量化することが可能となる。実際に、基準フィルムゾーンは、既知の濃度である異なる濃度の造影剤をそれぞれに含む。造影式***画像から得ることができる信号強度又は信号強度差も基準フィルムゾーンに対して得られる。ゾーンの造影剤濃度が既知であるので、一方の信号強度又は画像の信号強度差と、他方の対応する造影剤濃度値との間の対応関係を求めることができる。この対応関係は、好ましくはあてはめ関数の形を取り、より好ましくは、図７に関してより詳しく示すような線形あてはめ関数の形を取る。
リスクを評価するステップＳ５において、***内の病変部位の検出又は進展に繋がるリスクを評価することができる。病変部位が未だ知られておらず***における新たな病変部位を検出できるか、又は病変部位が既に特定されており、その進展をモニタリングできるかのいずれかである。病変部位の進展のモニタリングは、疾患中の***全体における元の病変部位の拡大の測定、或いは治療中の元の病変部位の退縮及び治癒の測定とすることができる。病変部位におけるヨウ素の量の進展も測定することができる。
図７は、本発明の実施形態による造影式***撮像方法を実施するときに使用される線形あてはめ関数の例を示している。線形ではない他のあてはめ関数が使用されてもよい。ｙ軸には、造影式***画像中の信号強度ＳＩ又は画像中の信号強度差の値がある。ｘ軸には、造影剤濃度Ｃの値がある。造影式***画像中の信号強度ＳＩ又は画像中の信号強度差の値は、造影剤の濃度Ｃに対してプロットされている。基準フィルム７の３つのゾーン７１、７２及び７３の既知の濃度Ｃの値に対応する、基準フィルム７の３つのゾーン７１、７２及び７３のＳＩ値は、３つの点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３により表されている。これらの３つの点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、あてはめ関数Ｌが実際に線形であるので、多少整列している。正しい傾きが良好な精度で得られた状態で線形あてはめ関数Ｌを実際に有するために、３つの点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、互いに近過ぎないべきであり、信号強度ＳＩと造影剤濃度Ｃの間の関係の線形領域内にあるべきである。したがって、好ましくは、既知の造影剤濃度は、所与の厚さの基準フィルムに対して１平方センチメートル当りヨウ素１〜６ｍｇの範囲内である。好ましくは再び、既知の濃度の造影剤は、この範囲全体に上手く拡がっている。なお、良好な精度のその傾きを伴う線形あてはめ関数を得るために、３つの点はまずまずの妥協案である。
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきた。しかし、本発明の範囲内で多くの変形が可能である。
１ Ｘ線供給源
２ 圧迫板
３ ***
４ Ｘ線検出装置
５ Ｘ線信号
６ 病変部位
７ 基準フィルム
８ 上部層
９ 下部層
１０ 層
７１ 低濃度ゾーン
７２ 中濃度ゾーン
７３ 高濃度ゾーン
ｔｈ 厚さ
Ｃ 濃度
Ｌ あてはめ関数
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 点
ＳＩ 信号強度
Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ
Ｓ６ ステップ
２ 圧迫板
３ ***
４ Ｘ線検出装置
５ Ｘ線信号
６ 病変部位
７ 基準フィルム
８ 上部層
９ 下部層
１０ 層
７１ 低濃度ゾーン
７２ 中濃度ゾーン
７３ 高濃度ゾーン
ｔｈ 厚さ
Ｃ 濃度
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Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 点
ＳＩ 信号強度
Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ
Ｓ６ ステップ
Claims (16)
- 造影剤が注入された患者の***（３）と少なくとも２つの既知の濃度の前記造影剤を含む基準挿入体（７）との両方を同時に撮像すること（Ｓ３）、及び
前記***（３）の画像と基準挿入体（７）の画像とを比較することにより造影式***画像の増強を定量化すること（Ｓ４）
を含む造影式***撮像方法であって、
前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度（ＳＩ）、又は前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度と***背景に対応する信号強度との間の信号強度差が、前記造影式***画像の前記増強を定量化するために使用されるあてはめ関数（Ｌ）を評価するために、前記既知の基準濃度に対してプロットされる、造影式***撮像方法。 - 前記基準挿入体（７）がフィルムである、請求項１に記載の造影式***撮像方法。
- 前記フィルム（７）が、２ｍｍよりも小さい、好ましくは１ｍｍよりも小さい厚さ（ｔｈ）を有する、請求項２に記載の造影式***撮像方法。
- 前記フィルム（７）が、カプセル化された造影剤と共に層（８、９）間に積層されている、請求項２又は３に記載の造影式***撮像方法。
- 前記造影剤が前記フィルム（７）上に印刷されており又は前記フィルム（７）内に印刷されている、請求項２又は３に記載の造影式***撮像方法。
- 前記基準挿入体（７）が、前記基準挿入体（７）の異なるエリア（７１、７２、７３）に配置された幾つかの異なる既知の濃度の前記造影剤、好ましくは２つ〜５つの異なる既知の濃度の前記造影剤、より好ましくは３つの異なる既知の濃度の前記造影剤をそれぞれに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の造影式***撮像方法。
- 前記異なる既知の濃度の前記造影剤の最小濃度が、前記基準挿入体（７）の厚さ（ｔｈ）に対して１平方センチメートル当りヨウ素２ｍｇよりも小さく、好ましくは前記基準挿入体（７）の厚さ（ｔｈ）に対して１平方センチメートル当りヨウ素１ｍｇよりも小さい、請求項６に記載の造影式***撮像方法。
- 前記異なる既知の濃度の前記造影剤の最大濃度が、前記基準挿入体（７）の厚さ（ｔｈ）に対して１平方センチメートル当りヨウ素５ｍｇよりも大きい、請求項６又は７に記載の造影式***撮像方法。
- 前記基準挿入体（７）が、撮像された***の表面に、以前に特定された***病変部位（６）の傍らに配置される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の造影式***撮像方法。
- 前記あてはめ関数（Ｌ）が線形である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の造影式***撮像方法。
- 前記方法が、乳癌治療を経過観察するために異なる時間に実施される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の造影式***撮像方法。
- 前記方法がＸ線造影マンモグラフィ、好ましくはデュアルエナジー造影マンモグラフィである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の造影式***撮像方法。
- 造影剤が注入された患者の***（３）と同時に撮像される挿入体であって、造影式***画像の増強を定量化するための、造影式***画像用の比較基準として役立つように少なくとも２つの既知の濃度の造影剤を含む挿入体であり、
前記挿入体（７）はフィルムであり、
前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度（ＳＩ）、又は前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度と***背景に対応する信号強度との間の信号強度差が、前記造影式***画像の前記増強を定量化するために使用されるあてはめ関数（Ｌ）を評価するために、前記既知の基準濃度に対してプロットされる、挿入体。 - 前記フィルム（７）が、前記基準挿入体（７）の異なるエリア（７１、７２、７３）にそれぞれ配置された、幾つかの異なる既知の濃度の前記造影剤、好ましくは２つ〜５つの異なる既知の濃度の前記造影剤、より好ましくは３つの異なる既知の濃度の前記造影剤を含む、請求項１３に記載の挿入体。
- 前記フィルム（７）が、カプセル化された造影剤と共に層（８、９）間に積層されており、又は前記造影剤が前記フィルム（７）上に印刷され若しくは前記フィルム（７）内に印刷されている、請求項１３又は１４に記載の挿入体。
- 造影剤が注入された患者の***（３）と同時に撮像され、造影式***撮像に使用される少なくとも２つの既知の濃度の造影剤を含むフィルムであって、
前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度（ＳＩ）、又は前記既知の濃度の前記造影剤に対応する信号強度と***背景に対応する信号強度との間の信号強度差が、前記造影式***画像の前記増強を定量化するために使用されるあてはめ関数（Ｌ）を評価するために、前記既知の基準濃度に対してプロットされる、フィルム。
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