JP2006218300A - 心臓の断層撮影画像の作成方法および断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】心電図信号を使用することなく、最適の使用線量を持った心臓断層撮影法を提供する。
【解決手段】コンピュータ断層撮影システム１を用いて患者の拍動する心臓の断層撮影画像を作成するために、脈拍測定導線８により検出された１つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データ又は画像データのみが使用され、心時相を求めるために機械的心拍によって生じ時間的に心臓サイクルにより変化する少なくとも１つの圧力信号が圧力センサ１１により検出され利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、患者の拍動する心臓の断層撮影画像、特にＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を作成するために、1つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データ又は画像データのみが使用される心臓の断層撮影方法および断層撮影装置に関する。

同じような方法は一般的に知られている。例えばコンピュータ断層撮影画像を作成する際には、拍動する心臓のスキャン中、心電図信号が取出され、その心電図信号、特に心電図信号中のＲ波に基づいて心臓の休止時相が選択され、次いでもっぱらこのサイクル時相からの検出器データつまり画像データが使用され、複数の心拍動に亘って合成され、その結果これから良質の画像が再構成つまり合成され得る。

心臓の休止時相を決定するために心電図信号を利用する際の問題は、例えば、刺激伝導障害または突出した梗塞に基づいて、描かれた心電図が特徴的な形を持たず、その結果正しい時相部分の自動的または手動的選択が問題となり得る場合に生じ得る。

たしかにその間、検出器情報から心臓の現在の運動状態を推量し得る方法も提案されているが、それは心臓の全サイクル期間中に患者のスキャンが行われる必要があり、それによって少なくともコンピュータ断層撮影検査時に患者にとって比較的高いＸ線被爆が生じる。

それ故、本発明の課題は、一方では心電図信号を使用する必要がなく、また理想的には最適の使用線量を持った、心電図信号とは異なる信号により始動される心臓断層撮影法を見出すことにある。

この課題は本発明によれば請求項１及び請求項１６に記載の特徴により解決される。本発明の良好な実施態様はその他の従属請求項に記載されている。

本発明者は、拍動する心臓の断層撮影検査法においても、心拍数を決定するためのトリム器具において同じように利用されるような、血液循環の機械的脈拍情報を使用することが可能であることを認識した。このような機械的脈拍情報の使用はさらに、刺激伝導とこれに続く心臓の機械的反応とから生じる時相差が抑制されるという利点を有する。このために測定された圧力パルスが心臓にできるだけ近く、例えば頚動脈拍のスキャンの形で取出される場合には、心臓から動脈の近傍の各測定場所へ至る脈拍の機械的伝達の時相ずれの影響も最小化される。

そのほか、この脈拍情報をさらに、コンピュータ断層撮影システムを使用する際の管電流の供給開始すなわち投入を準備するために使用することができる。さらに、測定場所と心臓との間の距離が大き過ぎるために、測定場所と観察された場所との間に時相差が生じる虞れがある場合には、付加的に、造影剤のテストボーラス注入中に、測定場所における圧力パルスと測定のために最適に都合の良い休止時相との間に実際に現われる時相差が経験的に決定され得る。

本発明のこの根本思想に相応して本発明者は、患者の拍動する心臓の断層撮影画像、特にＸ線ＣＴ画像を作成するために、1つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データ又は画像データのみが使用される公知の方法を、心時相を求めるために、機械的な心拍によって生じ心臓サイクルにより時間的に変化する少なくとも１つの圧力信号が使用されるように改善することを提案する。

好ましくは圧力信号は表面近傍の動脈に配置した圧力センサによって検出され得る。基本的には、圧力測定を「観血的」に測定することも可能であるが、これは患者に不快な負担をかける侵入性方法であるから、皮膚表面上に圧力センサを単に置くことによる「非観血的」測定が根本的により好ましく考えられる。

さらに、心時相を決定する際に心臓から圧力測定場所へ至る圧力パルスの所要時間を考慮すると好ましく、脈拍測定を心臓にできるだけ近く、例えば首の範囲における頚動脈を用いることによって行うのが最も有利である。

他の好ましい可能性は、例えば多くのトリム器具の脈拍検出器で通常行われているように、脈拍を耳たぶで取出すことにある。

圧力センサとしては、例えば患者の皮膚上に置かれた圧電素子を使用することができ、圧電素子は拍動する動脈によって生じる圧力変化を電気信号に変換し、適当な受信システムに転送する。

既に述べたように、脈拍測定は検査を行うＣＴシステムのＸ管の管電流を心時相に関係して調整するためにも利用することができる。

本発明に従う方法においては、本来の心臓スキャンの前に、テストスキャンが最適に利用すべき部分時相を求めるために、測定された圧脈拍信号に関係して行われると特に有利である。テストスキャンは、幾つかのわずかの心時相に亘って、好ましくは心臓の１つの部分範囲に亘って、しかしながら全心臓サイクルの測定のもとに、好ましくはわずかのかつ短時間の造影剤投与により、実行されることができ、その際、異なる心臓サイクル時相範囲から複数の画像の品質差に基づいて、実際に測定された機械的脈拍に対して最も良好な心臓サイクル時相範囲が求められる。

画像の品質を定める特性としては例えば画像の鮮明さを使用することができる。何故なら、心臓の休止時相中の画像は運動による不鮮明さを極めて僅かしか含まず、一方心臓の運動時相中の画像は運動による強い不鮮明さを有するからである。しかしながら、例えば多くの心臓ＣＴ検査において既に提案されたように、検出器データから直接に運動状態を求めることも可能である。この方法が使用されると、照射が全心臓サイクル中もっぱらテスト時相において行われ、それに続く本来の心臓スキャン中は休止時相においてのみ高いＸ線線量エネルギーが使用されるという利点がある。最も良好な部分サイクルを決定するための他の可能性は、時間的に隣接する画像の相関係数を心臓サイクルに亘って検査し、時間的に隣接する画像による最大相関を有する心臓サイクルにおける時点を選択することにある。

原則的に本発明方法は、核スピン断層撮影法においてもコンピュータ断層撮影法によっても使用することができ、コンピュータ断層撮影法に対してはスパイラルスキャンも逐次式スキャンも使用することができる。

さらに、本発明に従う方法は、複数の心臓サイクルからの不完全な検出器データが完全な検出器データにまとめられ、次いで画像データが再構成される場合にも、また複数の心臓サイクルからの不完全な検出器データを不完全な画像データに再構成し、次いで完全な画像データにまとめる方法においても使用することができる。両方法は文献に十分に記載されている。

上述の方法に相応して本発明者は、患者をスキャンする手段、好ましくは少なくとも１つのＸ線管―検出器システムと、１つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データから拍動する心臓の三次元画像を再構成する手段、好ましくは１つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データから拍動する心臓の三次元画像を再構成するための、プログラム又はプログラムモジュールを有する計算ユニットとを備え、患者の拍動する心臓の三次元画像、特にＸ線ＣＴ画像を作成する断層撮影装置において、改良のために、拍動する心臓の三次元画像を再構成する手段に圧脈拍検出装置が接続され、機械的圧脈拍から心時相が計算されることを提案する。

断層撮影装置がコンピュータ断層撮影装置である場合、さらに、圧脈拍検出装置はＸ線管の管電流の制御装置に接続され、管電流の大きさを圧脈拍によってトリガするすなわち投入する手段、とりわけプログラム手段が設けられることが提案される。

さらに、断層撮影装置が、作動時に本発明に従う方法を実行するプログラムを含む計算及び制御ユニットを有することが提案される。

以下に本発明を好ましい実施例について図面により詳細に説明する。なお、以下の符号が用いられる。
１：コンピュータ断層撮影システム、２：Ｘ線管、３：検出器、４：システム軸線、５：ハウジング、６：移動可能な患者寝台、７：患者、８：脈拍測定導線、９：制御及び計算ユニット、１０：制御及びデータ導線、１１：圧力センサ、Prg_x：コンピュータプログラム

図１は本発明方法を実施するための１つの例のコンピュータ断層撮影装置１を示す。コンピュータ断層撮影装置１はハウジング５を備え、そのハウジング５内には、円形状に回転するＸ線管２と対向する多列検出器３とを有するガントリが存在する。さらに患者寝台６上に横たわる患者７はスキャンのためにコンピュータ断層撮影装置１の開口中に運び入れられる。スキャン中にＸ線管２は患者７の周りを円形状に移動し、システム軸線４の方向への患者の相対移動が行われ、その結果患者に対してスパイラルスキャンが行われるか、又は患者はスキャン停止中に逐次の前方移動によって、患者に対して相対的に行われるＸ線管の多数の純粋に円形の移動でスキャンされることも可能である。コンピュータ断層撮影装置１の制御は、制御及び計算ユニット９により制御及びデータ導線１０を介して行われる。制御及びデータ導線１０を介して、検出器３により集められたデータも制御及び計算ユニット９に送られる。制御及び計算ユニット９は内部メモリ及び計算プロセッサを持っており、それらを介してコンピュータ断層撮影装置を制御し集められたデータを評価するためのプログラムPrg₁〜Prg_nが実行される。さらに制御及び計算ユニット９にはデータ入力のためのキーボード及びデータ表示のためのモニタが接続されている。

さらに制御及び計算ユニット９には、圧力センサ１１の電気信号を受けるための装置が組み込まれ、圧力センサ１１によって患者の機械的な脈拍、ここでは例えば首の部分の頚動脈拍が取出され、それを用いてスキャンの開始および場合によっては管電流の供給開始も前述のようにして行われる。

補足すると、本発明における断層撮影画像とは、三次元表示のためのすべての既知の変形を意味し、特にスライス画像の再構成およびボリュームデータセットの再構成またはボクセル状再構成を意味することが指摘される。

本発明の上述の特徴は、それぞれ示された組合せのみならず、他の組合せ又は単独構成で、本発明の枠を逸脱することなく使用し得るものであることは明らかである。

本発明の方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置の一例の概略図

符号の説明

１ コンピュータ断層撮影システム
２ Ｘ線管
３ 検出器
４ システム軸線
５ ハウジング
６ 移動可能な患者寝台
７ 患者
８ 脈拍測定導線
９ 制御及び計算ユニット
１０ 制御及びデータ導線
１１ 圧力センサ
Prg_x コンピュータプログラム

Claims (18)

1. 患者の拍動する心臓の断層撮影画像を作成するために、１つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データ又は画像データのみが使用される心臓の断層撮影画像の作成方法において、心時相を求めるために、機械的な心拍によって生じ心臓サイクルにより時間的に変化する少なくとも１つの圧力信号が使用されることを特徴とする心臓の断層撮影画像の作成方法。
2. 圧力信号が表面近傍の動脈に配置した圧力センサ（１１）によって検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 心臓から圧力測定場所へ至る圧力パルスの所要時間が心時相の決定の際に考慮されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 脈拍測定のために首の範囲における頚動脈が用いられることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 機械的な脈拍が耳たぶで測定されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
6. 圧力センサ（１１）として、患者の皮膚上におかれた圧電素子が使用されることを特徴とする請求項２乃至５の１つに記載の方法。
7. 断層撮影画像がＸ線コンピュータ断層撮影画像であり、脈拍測定が、検査するコンピュータ断層撮影システムのＸ線管（２）の管電流を心時相に関係して調整するためにも利用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 本来の心臓スキャンの前に、測定された圧力信号と関係付けて最適に利用すべき部分時相を求めるためにテストスキャンが実行されることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. テストスキャンは幾つかのわずかの心時相に亘ってしかし全心臓サイクルの測定のもとに実行され、異なる心臓サイクル時相範囲からの複数の画像の品質差に基づいて、実際に測定された機械的脈拍に対して最も良好な心臓サイクル時相範囲が求められることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 核スピン断層撮影法と関連して使用されることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. Ｘ線コンピュータ断層撮影法と関連して使用されることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
12. スパイラルスキャンと関連して使用されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 逐次式スキャンと関連して使用されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 複数の心臓サイクルからの不完全な検出器データが完全な検出器データにまとめられ、次いで画像データが再構成されることを特徴とする請求項１０乃至１３の１つに記載の方法。
15. 複数の心臓サイクルからの不完全な検出器データが不完全な画像データに再構成され、次いで完全な画像データにまとめられることを特徴とする請求項１０乃至１３の１つに記載の方法。
16. 患者をスキャンする手段（２、３）と、１つ又は複数の心拍動からの心時相の一部分の検出器データから拍動する心臓の三次元画像を再構成する手段（９）とを備え、患者の拍動する心臓の断層撮影画像を作成する断層撮影装置（１）において、拍動する心臓の三次元画像を再構成する手段（９）に圧脈拍検出装置（１１）が接続され、圧脈拍から心時相が計算されることを特徴とする断層撮影装置。
17. 患者をスキャンする手段（２、３）が少なくとも１つのＸ線管―検出器システム（２、３）であり、圧脈拍検出装置（１１）がＸ線管の管電流の制御装置に接続され、管電流の大きさを圧脈拍によって投入する手段が設けられていることを特徴とする請求項１６記載の断層撮影装置。
18. プログラム（Prg_x）を有し、作動時に請求項１乃至１５の１つに記載の方法ステップを実行する計算及び制御ユニット（９）が設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７記載の断層撮影装置。

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