JP2002119501A - 造影剤注入による放射線検査の方法及び装置 - Google Patents
造影剤注入による放射線検査の方法及び装置Info
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 乳房検査のため、造影剤を検査対象の乳
房に注入し、乳房の方向にX線ビームを放出させ、この
X線ビームから複数のディジタル画像を乳房と交差させ
た後に取得し、そして、このディジタル画像から乳房組
織内に生じたコントラストの表示画像を計算する。
Description
野、とりわけ、医用イメージングの分野に関し、さらに
詳細には、マンモグラフィ(乳房撮影)に関する。
RFの従来の放射線学や神経学分野、さらには脈管系の
(末梢あるいは心臓の)放射線学で使用される放射線装
置は、一般に、X線ビームを形成させるため及びX線ビ
ームの境界を画定するためのX線管及びコリメータと、
画像受信体(一般的には、放射線イメージ・インテンシ
ファイア及びビデオ・カメラ、あるいはさらに、半導体
検出器)と、一方の側にこのX線管及びコリメータのア
センブリを、もう一方の側にこの画像受信体を1つまた
は複数の軸に対して空間的に移動自在に保持している位
置決め装置と、から構成されている。こうした装置の一
例は、ヨーロッパ特許EP−A−972490に示され
ている。
は、陰極と陽極とを備えており、この両者はこれらの両
電極間を電気的に絶縁するために真空気密性の容器内に
封入されている。陰極は電子ビームを発生させ、このビ
ームはX線を放出させる源になる焦点を構成している狭
い表面上で陽極により受け取られる。こうした装置の一
例は、国際公開WO−A−97/44809に示されて
いる。
常は、X線画像を解析し、この解析から所与の領域内の
病変の確率を推定している。次いで、疑わしい領域を検
出した場合、医師は組織学的解析に利用可能な組織を得
るために1回または複数回のバイオプシーを実施する。
マンモグラムでの問題の1つは、放射線的にデンスな
(高密度の)乳房の病変の検出及び解析が困難なことで
ある。この点は、病変が微小石灰化を伴わない場合に特
に困難となる。その理由は、マンモグラフィ画像が、そ
の各ピクセルが乳房の厚さ全体を横切るビームの累積減
衰を表している投影画像であることによっている。
品質な視覚化によって、必要であると認められるバイオ
プシーの回数を減らし、かつ病変検出の信頼度を向上さ
せることを目標としている。
この方法は、検査対象の乳房に造影剤を注入するステッ
プと、乳房の方向にX線ビームを放出するステップと、
X線ビームを乳房と交差させた後にX線ビームの複数の
ディジタル画像を取得するステップと、このディジタル
画像から乳房の組織内に生じたコントラストの表示画像
を計算するステップと、を含む。
することができる。この注入では、動脈への注入も、静
脈への注入も可能である。造影剤の拡散は、静脈注入の
場合の方が緩やかである。この造影剤はヨウ素ベースの
造影剤とすることができる。
前に第1の画像を取得することが好ましい。
後に少なくとも1つの第2の画像が取得される。
減衰を強調しているフェーズ中に少なくとも1つの第2
の画像が取得される。減衰とは、乳房と交差させたとき
のX線光子数の減少を意味するものと理解されたい。
減衰を強調しているフェーズ(phase ;時相)の後に少
なくとも1つの第2の画像が取得される。
時間的に均等に分布している。この第2の画像は、第2
の画像系列(image series)ともいう。
が、造影剤により減衰を強調しているフェーズ中では、
このフェーズの後と比べてより短い間隔で取得される。
数は2枚から10枚の範囲とすることができる。これら
の第2の画像では、そのグレイレベルが乳房内の造影剤
密度に依存する。
ーズの終了時点で第2の画像を取得し、かつこのフェー
ズが終了して数分後に第3の画像を取得することが好ま
しい。
各々から第1の画像を差し引くと有利である。この差分
画像は空間フィルタ処理することができる。
内に造影剤を注入するための手段と、エネルギ・ビーム
を放出するための手段と、このエネルギ・ビームを受け
取り入射エネルギ・ビームを表すディジタル画像の出力
を送信する手段と、このディジタル画像から乳房の細胞
内に生じたコントラストの表示画像を計算するために、
該放出手段を制御しかつ該受け取り手段からのデータを
処理することができる処理手段と、を備える放射線装置
である。
でその他の画像を取得する前に造影剤の注入を制御でき
ることが好ましい。この処理手段は、造影剤の厚さの表
示画像を作成することができる。この画像は厚さ画像(t
hickness image) に変換することができる。厚さ画像と
は、画素のグレイレベルが造影剤の厚さ(thickness)に
依存するような画像を意味するものと理解されたい。
タ上で実行させる際に上記方法の各ステップを適用する
ためのプログラム・コードの提供手段を備えているコン
ピュータ・プログラムを目的としている。
・コードの提供手段を読み取るデバイスにより読み取り
可能な記憶媒体を目的としており、このプログラム・コ
ードは、該記憶媒体内に格納すると共にプログラムをコ
ンピュータ上で実行させる際に上記方法の各ステップの
使用に適している。
適用可能であり、ある領域が病変(例えば、がん性の病
変)に侵されている可能性が有るか否かを判定するため
の表示を伴う検査を受ける乳房以外の検査対象に適用可
能である。侵された領域は、健全な領域、腺組織及び脂
肪の描出とは異なる描出を示す。このため、血管内に注
入した造影剤の拡散の動態は、健全な領域と侵された領
域では異なることになる。この拡散動態を検討すること
により、侵された領域を迅速かつ高信頼にマークするこ
とが可能となり、病変の性質、とりわけ、がん性である
か否か、を判定するのに役立つ。
体の出力上に配置したフィルタの通過帯域とを対照させ
ることが特に重要である。このフィルタにより単色X線
という理想的な場合に近づけることができる。
によりディジタル・マンモグラムを取得する。さらに、
注入前に取得した画像を差し引くステップにより、さら
に高い画質を得ることができる。
ジタル画像を取得するのに適した、例えば半導体検出器
3の形態をした、ディジタル式受信器2と、処理・制御
ユニット4と、を含む。放射線装置1は、床面上に起立
させかつ放射線装置1の対称垂直面に対して回転する可
動アセンブリ6を支持しているベース5を含む。
9に接続されており高さ調節可能な乳房用プレート8を
支持している支柱7を含む。この支柱7は、その前面
に、圧迫パッド11または保持プレートの取り付けレー
ル10を装備している。X線源9にはフィルタ12が設
けられている。X線源9は、気密性の容器内に真空封止
されかつ高電圧が供給されている陽極及び陰極を含んで
いる。
のマイクロプロセッサと、少なくとも1つのメモリー
と、メモリー内に格納されておりマイクロプロセッサに
より実行することができる少なくとも1つの処理及び/
または制御プログラムと、通信バスと、を含む。処理・
制御ユニット4は、とりわけ、ディジタル式受信器2、
X線源9、及びフィルタ12に接続されている。
した臓器の画像を表示するためのスクリーン13とキー
ボード14とを含む。
フィルタ12、圧迫パッド11及び臓器と交差して、デ
ィジタル式受信器2に入射する。ディジタル式受信器2
は、受け取ったX線光子の表示画像、したがって、線源
9が放出したビーム、フィルタ12、検査対象の臓器
(例えば、乳房)、並びにそのディジタル式受信器2自
体の特性に依存する画像、の出力を放出する。
造影剤(例えば、ヨウ素やガドリニウムを含む溶液)の
注入システム15に接続されると共に、このシステム1
5を制御している。
電するための高電圧発生装置17が設けられている。フ
ィルタ12の下に放出されたX線ビーム18は、被検体
19による減衰、すなわち、乳房20及び乳房20内に
注入した(例えば、ヨウ素ベースの)造影剤21の両者
による減衰を受ける。次いで、X線ビームは、その出力
が処理・制御ユニット4に接続されているディジタル式
受信器2に到達する。
22は、ディジタル式受信器2、発生装置17、X線源
9及びフィルタ12からのデータと、乳房の厚さや造影
剤を注入した時刻など検査中の被検体に関するデータと
を受け取る。このモデル22により、これらの変数とデ
ィジタル式受信器2から受け取った画像とを用いて、造
影剤の等価厚などの物理的単位で表現した吸収画像23
を作成することができ、これにより、ディジタル式受信
器2からの出力に基づく生画像(raw image) のような恣
意的な単位を表現したグレイレベルではなくなる。
ブトラクション処理を受ける。この差分画像24は、例
えば処理するデータの量を減少させかつノイズを低減さ
せることを可能にする局所平均などの空間フィルタ処理
を受ける。平均処理を受けた各領域ごとに、画像レベル
の推移を計算する、換言すると、画像領域に対応する乳
房の領域による造影剤の吸収に関する時間を追った推移
を計算する。次いで、この推移の追跡をスクリーン13
上に表示する。
示すことにする。
第1の画像を取得する。次いで、標準のマンモグラフィ
画像を取得する。この標準のマンモグラフィ画像では、
腺組織の病変を乳房の腺組織の健全部分や同じ乳房の脂
肪組識と区別することが困難である。
いは処理・制御ユニット4の制御を受けた図1の注入シ
ステム15により、造影剤の注入が実施される。
ニット4は、一定の時間間隔、またはこれと異なり時間
間隔を広げながら、幾つかの取得画像の収集を制御す
る。一般に、ステップ32の間では、2〜10枚の画像
からの取得に備えている。
演算を実施する。この演算の過程で、ステップ30にお
いて取得した第1の画像をステップ32において取得し
た各画像から差し引く。ステップ32において取得した
画像は、拡散のため、すなわち乳房内に造影剤が存在す
るため、高いコントラストを示す。このコントラスト画
像は造影剤の等価厚を単位とした画像32aに変換する
ことができる。こうした処理の例は、フランス特許FR
−A−2,786,293やFR−A−2,786,5
89に記載されている。これにより、後続のディジタル
処理の速度が上昇しノイズが減少する。画像のサブトラ
クションにより、ステップ32において取得した画像か
ら、僅かに血管新生した(したがって、ほとんど造影剤
で満たされていない)構造を除去することが可能とな
る。こうした構造のグレイレベルは第1の画像とステッ
プ32において取得した画像とでほとんど違いがない。
したがって、ノイズを低減させながら高いコントラスト
を維持することが可能となる。換言すると、その画素が
各レベルごとにIΔ=I(t1)−I(t0)(ここ
で、I(t1)はステップ32において取得した画像の
対応する画素のレベル、またI(t0)はステップ30
において取得した対応する画像のレベルである)を有す
るような差分画像が計算される。
が実施される。換言すると、病変は一般にディジタル式
受信器2の画素よりも大きさがかなり大きいことが分か
っており、後続のディジタル処理の時間を短縮するため
に幾つかの画素の平均値をとる。
なった各空間領域ごとにX線ビームの減衰の展開曲線を
計算する。この種の曲線の最大値は一般に、対応する領
域内の病変の確率に関する比較的信頼性の高い指標と見
なすことができる。
領域をマークするために曲線の選択を実施する。
ちの1つ、あるいは曲線のうちの最大値の表示画像のい
ずれかを表示させる。この場合、造影剤注入の時点と時
間の関数とした減衰曲線がその最大値に到達する時点と
の間の経過時間に基づくこともできる。
で、この時間が概ね1分であれば、検討した領域は病変
を含む確率が大きい。この時間が概ね5分であれば、対
応するこの領域は正常であり病変を含まないものと見な
される。このことは、病変が健全な腺組織と比較してよ
り高密度の血管新生を有しているという事実に基づいて
いる。すなわち、造影剤がより迅速で、かつ単位表面ま
たは単位体積(イメージングの種類により異なる)あた
りより高濃度で広がるためである。
成する材料、フィルタの組成、供給する高電圧及び造影
剤を、整合した様式で選択することが推奨される。
とができるヨウ素の線減衰係数の推移をkeV単位で表
現されるX線エネルギの関数として表したものである。
この減衰曲線は33keVの周辺において、値が大きく
なる方向では傾斜が緩やかで値が小さくなる方向では傾
斜が急であるような極大値を示していることが分かる。
線エネルギの関数として図示したものである。図4及び
5の曲線に対する横座標は同じスケールとしている。脂
肪組識は概ね30〜45keVの値に対して極端に低い
減衰係数を示すことが分かる。概ね10keV以下の弱
いエネルギに対しては、この線減衰係数は大きくなる。
において、画像のノイズを形成する脂肪組識による弱い
減衰の恩恵が得られ、さらに医師の関心対象領域をマー
クすることを可能にする造影剤により比較的強い減衰の
恩恵が得られる。脂肪組識の減衰に対するヨウ素の減衰
の比は、一般に、33〜45keVの範囲では200を
超える大きさとなる。
ィルタを装備すると共に25kVの電圧供給を受けてい
るマンモグラフィ装置が放出するX線光子ビームのスペ
クトルを図示したものである。この光子フラックスは概
ね15〜20keVのエネルギ値に対して、特に密度が
高い。
銅製フィルタを装備すると共に45kVの電圧供給を受
けている別のマンモグラフィ装置が放出するX線光子ビ
ームのスペクトルを図示したものである。この光子フラ
ックスは概ね30〜45keVの範囲のエネルギ値に対
して、特に密度が高い。
ている図7に示すタイプの光子フラックスが使用される
ことになる。実際に、ヨウ素は、図7の場合に光子フラ
ックスが特に高密度であるエネルギに相当する33〜3
5keVの周辺でK吸収線を示している。
(好ましくは、0.3〜0.4mm厚)の銅製フィルタ
を設けることができる。電源電圧は40〜50kVの範
囲とすることができ、好ましくは45〜49kVの範囲
とすることができる。亜鉛を含有するフィルタを想定す
ることも可能である。
トル厚のロジウム層及び0.2mm厚の銅層を含むフィ
ルタとを備えた放射線装置、あるいは、5mm厚のアル
ミニウム製フィルタを有するタングステン陽極を備えた
放射線装置も使用することができる。
同じオーダーにある周波数(乳房の組織だけによる減衰
が特に弱いような周波数)に対して最大強度をもつX線
ビームを放出することを目標とするという意味におい
て、様々な特性の整合が図られる。したがって、使用す
る周波数帯域での造影剤の吸収係数と乳房組織の線減衰
係数との間の比が上昇することにより、高画質を得るこ
とが可能となる。さらに、乳房組織による減衰によりそ
の一部が構成されている画像のノイズを、第1の画像を
差し引くことにより低減することができる。
画像のグレイレベルが画像の単位表面あたりのヨウ素の
量に比例するように画像を較正する編成が可能である。
このため、画像の解釈が極めて容易となる。
低い線量、標準マンモグラムの線量の概ね20%、とす
ることが可能である。
合わせて使用することにより、造影剤のK吸収線の直ぐ
上の単色エネルギX線源の最適スペクトルに近いスペク
トルを得ることができる。
プ及び/または機能に関して、本発明の範囲を逸脱する
ことなく様々な修正を行うことができる。
衰曲線を示すグラフである。
減衰曲線を示すグラフである。
フである。
フである。
Claims (17)
- 【請求項1】 臓器の放射線検査方法であって、 (a)検査対象の臓器内に造影剤を注入するステップ
と、 (b)臓器の方向にX線ビームを放出するステップと、 (c)前記臓器と交差させた後のX線ビームによる複数
のディジタル画像を取得するステップと、 (d)前記ディジタル画像から、前記臓器の組織内に生
じたコントラストの表示画像を計算するステップと、を
含む方法。 - 【請求項2】 造影剤の注入前に第1の画像が取得され
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 造影剤の注入後に少なくとも1つの第2
の画像が取得される、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 造影剤により減衰を強調しているフェー
ズ中に少なくとも1つの第2の画像が取得される、請求
項3に記載の方法。 - 【請求項5】 造影剤により減衰を強調しているフェー
ズの後に少なくとも1つの第2の画像が取得される、請
求項3または4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記第2の画像が時間的に均等に分布し
ている、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 造影剤により減衰を強調しているフェー
ズ中では、該フェーズの後よりも短い間隔で第2の画像
を取得する、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項8】 減衰フェーズの終了時点で第2の画像が
取得され、かつ前記フェーズが終了して数分後に第3の
画像が取得される、請求項3乃至5のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項9】 第2の画像の各々から第1の画像が差し
引かれる、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項10】 前記差分画像が空間フィルタ処理され
る、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記画像が厚さ画像に変換される、前
記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項12】 前記検査がマンモグラフィである、前
記請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項13】 造影剤を検査対象の臓器内に注入する
手段(15、16)と、 エネルギ・ビームを放出する手段(7)と、 エネルギ・ビームを受け取って、入射エネルギ・ビーム
を表すディジタル画像の出力を送信することができる手
段(2)と、 前記ディジタル画像から、前記臓器の組織内に生じたコ
ントラストの表示画像を計算するために、前記放出手段
を制御しかつ前記エネルギ・ビームを受け取る手段から
のデータを処理することができる処理手段(4)と、を
備える放射線装置(1)。 - 【請求項14】 前記処理手段(4)は、第1の画像の
取得後でかつその他の画像の取得前に、前記造影剤注入
手段を制御することができる、請求項13に記載の装
置。 - 【請求項15】 前記処理手段(4)は、造影剤の厚さ
の表示画像を作成することができる、請求項13または
14に記載の装置。 - 【請求項16】 コンピュータ上で実行させる際に、前
記請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方法の各ス
テップを適用するためのプログラム・コードの提供手段
を備えているコンピュータ・プログラム。 - 【請求項17】 プログラム・コードの提供手段を読み
取るデバイスにより読み取り可能な記憶媒体であって、
前記プログラム・コードの提供手段は該記憶媒体内に格
納されると共にプログラムをコンピュータ上で実行させ
る際に前記請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方
法の各ステップの適用に適している、記憶媒体。
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