JP2004523329A - 患者の心血管系の画像の質を向上させるためのｘ線装置、コンピュータプログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者の心血管系の画像の質を向上させるための方法、プログラム及び方法であって、画像は所定の割合で連続する画像を形成するためのパルス発生器を含むＸ線装置により生成される。この方法は、ａ）生物の心臓の動きを測定し、ｂ）心臓の動きに基づいて発生器を制御し、のステップを含み、更に、ｃ）心臓の収縮当たりの所望の画像数を調整し、ｄ）ステップａ）で測定された心臓の動きを基にパルスを発生する時間を演算し、ステップｃ）で調整された心臓の収縮当たりの画像数を演算し、ｅ）パルス当たりのＸ線線量を決定し、
ｆ）ステップｄ）で計算されたパルス発生時間と、ステップｅ）で決定されたＸ線線量に基づいて発生器を制御するステップを含む。

Description

【０００１】
本発明は生物の心血管系の画像の質を高めるための方法に関し、この画像は連続する画像を形成するために所定の割合でパルスを発する発生器を含むＸ線装置により形成され、その方法は以下のステップを含む：
ａ）患者の心臓の動きを測定し、
ｂ）心臓の動きに基づいて発生器を制御する。
【０００２】
この種の方法は、ノースカロライナ州ダーハムで１９９２年６月１４−１７日に開催されたコンピュータによる医療システムに関する第５回年次ＩＥＥＥシンポジウムの議事録で発行された、Malek他の「低減されたＸ線線量による心臓の介入蛍光透視手順のための適合パルスレートスケジュール」により知られている。
【０００３】
この知られた方法は、患者の心血管系における医療介入手順に関連するもので、この手順では患者の画像がＸ線透視装置による介入の間に形成される。このような介入の数と複雑さは未だに年々高くなりつつあり、したがって、患者と医療スタッフはかなりの量のＸ線を受けることとなる。年間の許容線量が監視されるとき、医療教育を受けた個人によって実施されるこのような介入手順の数は限られたものとなる。したがって、実際に、このような医療介入手順の間に受けるＸ線量を減らすための要望が聞かれる。しかしながら、すでに知られているように、Ｘ線量を減らすことは画像の質に悪い影響を与える。
【０００４】
他の問題は、画像を形成している間に患者の心血管系が心臓の動きに応じて動くという事実によって持ち出される。各心臓サイクルにおける心筋層の膨張、収縮の期間に心臓の心房及びチャンバーの体積に際立って大きな変化が起こり、大きな体積の血液が動脈により移動する。この関連した動きは高い解像度を必要とし、このことは、これらの動きを円滑に再現するために必要な画像を形成するたに毎秒当たり多数のパルスの使用が必要となる。この既知の方法に適合させるために、発生器からのパルス数を患者の心臓サイクルの間の心筋層の動きに適合させている。心房の膨張、収縮の存在下においては、パルス数は心房の動きが比較的弱い期間よりも高い。したがって、介入の間の全パルス数は減少する。パルス当たりの同じＸ線線量については、介入の期間に適用される全Ｘ線量を減少させる結果をもたらす。
【０００５】
既にこれまで、人体に異質物を導入することが通常実施されている。この点に関しての例として、心血管系における上述の医療介入手順に関連して、拡張の後、例えば、経皮的血管形成術の後の壁を保持するための行われる動脈内へのいわゆるステントの導入がある。
【０００６】
このような異質物の正しい位置決めをチェックするために、前述の方法によりその映像を形成することが必要となる。既に述べたように、心血管系の一部として関連する動脈の動きが画像の形成を妨げる。画像の形成にとって更に遭遇する複雑なことは、異質物にとってより薄い材料を選択する傾向がある点にあり、このことはＸ線により画像を形成することをより難しくしている。
【０００７】
この問題は、Ｘ線線量を増やすような方法では、それが画像の質を向上するが前述の線量を減らすという目的に直接に反しているものであるから解決できないことは明らかであろう。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題を解決することのできる前述の種類の方法を提供することにある。
【０００９】
この目的のため、本発明による方法は、また、以下のステップを有することを特徴としている。
【００１０】
ｃ）心臓の収縮当たりの所望の画像数を調整し；
ｄ）ステップａ）で測定された心臓の動きを基にパルスを発生する時間を計算し、ステップｃ）で調整された心臓の収縮当たりの画像数を計算し；
ｅ）パルス当たりのＸ線線量を決定し、
ｆ）ステップｄ）で計算されたパルス発生時間と、ステップｅ）で決定されたＸ線線量に基づいて発生器を制御する。
【００１１】
本発明による方法は、心臓の収縮当たりのパルス数とパルス当たりのＸ線線量の両方を調整することが可能となり、これにより、Ｘ線装置により、飛躍的に優れた画像品質の画像を形成することが可能となる。これにより、異質物が安全な方法で映像化される。
【００１２】
本発明による好ましい第１の実施例によれば、所望の画像数は、ステップｃ）における心臓の収縮当たりのいくつかの画像に調整され、好ましくは、心臓の収縮当たり１画像である。単位時間の画像数は、好ましくは、関連するＸ線の線量を可能な限り小さくするように、できるだけ少なくするように選択される。
【００１３】
更に好ましい態様に適合させるため、ステップｄ）において計算されたＸ線パルスを発生する時間は心臓収縮の拡張期末の位相に存在する。心血管と心血管と共に動く人体の全ての部分は最も少ない動きを示し、したがって、心臓の収縮当たりに十分な品質を備える画像を得ることができる。更に好ましい態様においては、ステップｄ）で決定されるパルス当たりのＸ線線量の値はステップｃ）で調整される心臓の収縮当たりの画像数に逆比例する。法的に許容されるいかなる線量の値も各パルス当たりについて監視される必要がある。この方法により二つのパラメータを互いに調整することにより、Ｘ線画像の品質を高める一方で受けるＸ線線量を同じか、或いは既知の方法に比較して減らすことができる。
【００１４】
本発明は、また、本発明に従う方法を実施するＸ線装置に関し、この装置は、Ｘ線源、Ｘ線源に接続され、連続する画像を形成するために所定の割合でパルスを発生する発生器、Ｘ線検出器及び発生器を制御する制御ユニットを含み、この装置はまた以下の手段を含む：
ａ）患者の心臓の運動を測定する測定手段と；
ｂ）心臓の収縮当たりの画像数を調整する調整手段と；
ｃ）ステップａ）で測定された心臓の運動に基づいてパルスの発生時間とステップｂ）で調整された心臓の収縮当たりの画像数を計算する演算手段と；
ｄ）パルス当たりのＸ線線量を決定する手段と；
ｅ）ステップｃ）で決定されるパルス発生時間とステップｄ）において決定されるＸ線線量に基づいて発生器を制御する手段。
【００１５】
本発明は、また、本発明に従う方法を実施するためのコンピュータプログラムに関する。
【００１６】
本発明は以下に図面を参照して詳細に述べられる。
【００１７】
図１は本発明によるＸ線検査装置の模式図である。
【００１８】
図２は患者の心電図の例を示す。
【００１９】
図１は医療診断、例えば、蛍光透視又は血管形成術のためのＸ線検査装置の模式図である。Ｘ線源２は焦点から出射するしＸ線検出器５に入射するＸ線３を発生する。Ｘ線ビームの強度は通常は患者である生体の吸収度に応じて部分的に変調され、患者の投影画像はＸ線検出器５の入口スクリーン４に写る。Ｘ線イメージ増強器５の入口スクリーン４の縮小されて明るさが増強された画像が出口スクリーン１５に現れる。明るい画像は、Ｘ線イメージ増強器５の出口スクリーンと協働するテレビジョン撮像管６を経て、電気信号に変換されて画像処理ユニット８に入力される。この技術分野において知られている他の形式の検出器が、Ｘ線検出チェーンに代えてダイナミック画像の形成に使用できることに留意すべきである。
【００２０】
テレビジョン撮像管６から発生する信号は、画像処理ユニット８においてモニターのような画像表示ユニット１４に表示するためにグレイ値のマトリックスとして記憶するようにデジタル化される。装置１は、また、患者７の連続画像を形成するために所定の割合でパルスを発生するようにＸ線源２に接続されたパルス発生器９を含む。
【００２１】
実際は、Ｘ線装置１は、通常、蛍光透視モードと照射モードの二つの調整のための可能性を有している。透視モードにおいては、毎秒当たりの画像数は比較的高く（例えば、毎秒３０画像）、また各画像は一方において比較的少ないＸ線線量（例えば、画像当たり約３0ｎＧｒａｙ）が使用されて形成される。照射モードにおいては、毎秒当たりの画像数はより小さく（例えば、毎秒１５画像）で画像当たりのＸ線線量はより高い（例えば、画像当たり約７０ｎＧｒａｙ）。この値は単なる例示であることに留意すべきである。実際の値は例えば、検出器の実効面積のように、種々のパラメータに依存する。
【００２２】
制御ユニット１０は発生器と画像処理ユニット８を制御する。画像処理ユニットは、画像のコントラストと関連する詳細の信号−ノイズ比が向上するように、最適に取得モードが適用されるように操作が実行できるように調整される。画像処理技術の例として、それ自体は知られているが、例えば、連続画像の時間積分、特に、空間演算の適用、及び前の画像シーケンスの画像との組合せ又は同じシーケンスの前の画像との組合せがある。
【００２３】
制御ユニット１０はまた、Ｘ線源２と患者７の間に配置されるＸ線ビームを制限するための吸収手段１１を制御する。吸収手段１１はフィルタ手段及び／又はコリメータ手段を含む。
【００２４】
制御ユニット１０はこれらの機能を実行するためのハードウエアとソフトウエアを含む。
【００２５】
以上は本発明が使用されるＸ線装置の全体的な説明である。この技術分野においては、このようなＸ線装置の種々の実例が知られており、この説明は当業者にとって十分に明らかなものであろう。
【００２６】
本発明のコンテクストでは、Ｘ線装置１は患者の心臓の運動を測定するための測定手段を含む。示された好ましい実施例における測定手段は患者の心臓サイクルの間の心血管を測定するためのＥＣＧ記録装置１２を含む。図１２は患者の心電図の一例を示し、以下に詳述する。測定装置１２は制御ユニット１０に接続され、発生器９の制御に影響を与える。本発明のコンテクストでは制御ユニット１０は、また、心臓の収縮当たりの所望の画像数を調整するための調整手段を含む。好ましくは、この調整手段は一心臓収縮当たり数枚の画像となるように調整される。最も好ましくは、この調整は、心臓収縮当たり一画像である。実際には、本発明に従う第３のモードが上述の蛍光透視と取得モードに加えられる。ユーザはコントロールパネル（図示せず）上の関連ボタンを押すことにより所望のモードを選択することができる。この選択は各心臓サイクルの間の発生器９により発射されるパルス数を確定する。
【００２７】
心臓収縮当たりの画像数の調整は、また、画像が形成される心臓サイクルにおける時間に依存する。この目的のため、制御ユニット１０はパルスを発生するための時間を計算するための演算手段を備えている。この計算はＥＣＧ記録装置１２により測定された心臓の運動とユーザにより調整された心臓の収縮当たりの画像数に基づいて実行される。
【００２８】
説明のため、この演算手段は、心電図の与えられた固定ポイントに対するパルスに対して与えられる遅れ時間を計算するように調整される。図２は人間の心電図の例の図表である。わかっているＱＲＳピークはパルスを発生するための時間遅れ計算するための固定した開始点となる。本発明の好ましい実施例においては、画像は、心臓サイクルのいわゆる拡張期−終了位相において形成される。
【００２９】
制御ユニット１０はパルス当たりのＸ線線量の値を決定する手段を含む。これは、心臓の運動が比較的軽い位相であり、従ってより鮮明な画像を得ることができる。図２に示されるＱＴ時間、即ち先行するＲ−Ｒ間隔の割合はこの目的のために必要とされる時間遅れの測定値として用いられる。心臓サイクル当たりのパルス数は例えば少量に減少し、パルス数は心臓のサイクルの種々の位相における心筋層の運動の程度に依存する。もし、照射が拡張期−終了位相に行われるならば、心臓サイクル当たりの一照射が十分であることが期待できる。
【００３０】
制御ユニット１０は、また、パルス当たりのＸ線線量の値を決定する。画像の品質は更にパルス当たりのX線線量を増加することにより高めることができる。好ましくは、パルス当たりのＸ線線量を決定する手段は介入の間のパルス数のうちで介入の間の許容される全Ｘ線線量を分散するように調整される。
【００３１】
制御ユニット１０はパルス発生時間と決定されたＸ線線量の大きさに基づいて発生器９を制御する。少量の心臓の収縮当たりの画像数で十分であり、画像が形成される心臓サイクルの時間に依存するからである。パルス発生時間が拡張期―終了位相にあるとき、多分、心臓収縮当たり一つだけの画像の形成で十分であろう。Ｘ線線量は、従って、例えば、容易に１０の係数だけ増加することができ、それにも関わらず、全Ｘ線線量は２から３の係数だけ減少させることができる。例えば、１秒当たり６０或いはそれ以上のフレームの許容される画像表示割合は、この分野で良く知られているいわゆる「フレーム フィリング」の技術により達成できる。
【００３２】
制御ユニット１０は、また、検査される動脈や静脈にカテーテルを介して造影剤を注入するための造影剤用注入器１６を制御する機能を有することを留意すべきである。これにより、動脈（静脈）は観察が可能となりその形状は、例えば、狭窄やステントが見られる以前の画像と比較することが可能となる。介在の結果は特別の表示技術（例えば、グラフィック オーバーレイ）を用いることにより鮮明に見ることができる。
【００３３】
図は、また、呼吸器の運動を測定するための測定手段１３を示している。この種の測定手段は、呼吸と同じ位相で連続画像が形成することが可能なコンピュータトモグラフや磁気共鳴映像などの他の医療映像技術により知られおり、これにより、再生の際のエラーの発生を避けることができる。これらの手段はこのケースではＥＣＧに基づくトリガに関連させて同様に使用することができ、或いは、前記の連続画像の一時的な集積の間の呼吸器の運動に対する補正を行うように画像処理ユニット８の制御するのに使用することができ、これにより運動している詳細のシャープさが失われるのを防ぐことができる。
【００３４】
以上の説明を読めば、本技術分野での専門家であれば本発明の方法を実施するためのコンピュータプログラムを容易に考えつくであろう。
【００３５】
以上をまとめると、本発明は、心臓と共に動く生体の全ての部分を高い品質でＸ線画像を形成し、適用されるＸ線量がそれにも関わらず同じか、あるいは少なくできるという方法を提供するものであるということができる。要するに、本特許出願におけるコンテクストでは、「心血管系」の用語は心臓と共に動く関連部分を示すために使用されている。
【００３６】
本発明は開示された実施例に限定されるものでなく、一般的に、添付のクレームの範囲内のいかなる実施態様も示された記載と図面を勘案することによりカバーするものであるということに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるＸ線検査装置の模式図である。
【図２】患者の心電図の例を示す。

Claims (10)

1. 連続して画像を形成するために所定の割合でパルスを発生する発生器を含むＸ線装置により画像が形成され、
   ａ）生物の心臓の動きを測定し、
   ｂ）心臓の動きに基づいて発生器を制御し、
   のステップを含み、
   更に、
   ｃ）心臓の収縮当たりの所望の画像数を調整し、
   ｄ）ステップａ）で測定された心臓の動きを基にパルスを発生する時間を演算し、ステップｃ）で調整された心臓の収縮当たりの画像数を演算し、
   ｅ）パルス当たりのＸ線線量を決定し、
   ｆ）ステップｄ）で計算されたパルス発生時間と、ステップｅ）で決定されたＸ線線量に基づいて発生器を制御するステップ、を含むことを特徴とする生物の心血管系の画像の質を向上する方法。
2. ステップｃ）において所望の画像数は心臓の収縮当たり数個、好ましくは心臓の収縮当たり１個である請求項１に記載の方法。
3. ステップｄ）において演算されるＸ線パルスを発生する時間は心臓の収縮の拡張期−終期に存在する請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップｅ）において決定されるパルス当たりのＸ線線量はステップｃ）における調整に従い心臓収縮当たりの画像数に反比例する請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の方法。
5. Ｘ線線源、該Ｘ線線源に接続され連続して画像を形成するために所定の割合でパルスを発生する発生器、該発生器を制御するためのＸ線検出器及び制御ユニットを含み、更に、
   ａ）患者の心臓の運動を測定する測定手段と、
   ｂ）心臓の収縮当たりの画像数を調整する調整手段と、
   ｃ）ステップａ）で測定された心臓の運動に基づいてパルスの発生時間を演算し、ステップｂ）で調整された心臓の収縮当たりの画像数を演算する演算手段と、
   ｄ）パルス当たりのＸ線線量を決定する手段と、
   ｅ）ステップｃ）で決定されるパルス発生時間とステップｄ）において決定されるＸ線線量に基づいて発生器を制御する手段を含む、
   請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載される方法を実施するための装置。
6. 測定手段は心臓サイクルの間の心筋層の運動を測定するためのＥＣＧ記録装置を含む請求項５に記載の装置。
7. 調整手段は心臓収縮当たり数個の画像、例えば、心臓収縮当たり１個の画像に調整される請求項５又は６に記載の装置。
8. 演算手段は心電図における所定の固定点に対するパルスに対して所定の時間遅れを演算するように調整された請求項６又は７に記載の装置。
9. パルス当たりのＸ線線量を決定する手段は、心臓収縮当たりの与えられた許容線量を心臓収縮当たりのパルス数の中に分散させるように調整されている請求項５乃至８のいずれかの請求項に記載される装置。
10. 請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。

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