JP3681610B2 - 終末呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式中の定数決定方法およびキセノンｃｔ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、終末呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式中の定数決定方法およびキセノンＣＴ装置に関し、一層詳細には、キセノンガス供給装置とＸ線ＣＴ装置等を利用して、脳の血流量を正確に測定可能とする終末呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式中の定数決定方法およびキセノンＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置により被検体としての、例えば、患者の頭部の断層画像を得ながら、ガス吸入装置から送出されるキセノンガスと酸素ガスとの混合ガスを呼吸用マスクを通じて前記患者に一定時間吸入させた後、通常の空気を呼吸させたときの前記断層画像を解析して患者の頭部の血流を測定する方法が知られている。
【０００３】
すなわち、この測定方法によれば、前記混合ガスが、患者の肺から肺静脈中に吸収され心臓を経由して動脈血流として頭部の組織に流れ込み、その頭部組織を経由し静脈血流を通じて心臓にもどされ、該心臓を経由して肺動脈にもどされる。このときの、前記頭部の組織中におけるキセノンガス濃度の時間的変化をＸ線ＣＴ装置により観察し、組織が正常である頭部のキセノンガス濃度の時間的変化と比較することで、前記患者の頭部診断を行うことができるようになっている。
【０００４】
この測定方法を用いて脳の血流量を得るためには、脳の組織中におけるキセノンガス濃度とともに、動脈中のキセノンガス濃度が必要となる。近時、この動脈中のキセノンガス濃度として、非侵襲的な方法で検出が可能な終末呼気中のキセノンガス濃度を代用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本出願の発明者は、動脈中のキセノンガス濃度と終末呼気中のキセノンガス濃度との相関関係を見出し、これを明らかにしている｛「The Effect of Xenon Inhalation Speed on Cerebral Blood Flow Obtained Using the End-Tidal Method in Xenon-Enhanced CT」、Shigeru Sase、Journal of Computer Assisted Tomography、22(5):786-791、1998参照｝。
【０００６】
この相関関係とは、動脈中のキセノンガス濃度の速度定数が、変換定数を用いて、終末呼気中のキセノンガス濃度の速度定数の一次指数関数で表されるというものである。
【０００７】
この発明は、このような知見を考慮してなされたものであり、動脈中の血流のキセノンガスの濃度と、終末呼気中のキセノンガスの濃度との相関関係を利用することによって、終末呼気中のキセノンガスの濃度を用いて脳の血流量を正確に求めることを可能とする、終末呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式中の定数決定方法およびキセノンＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る終末呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式中の定数決定方法は、キセノンＣＴ検査に係る終末呼気速度定数をＫｅとし、動脈血速度定数をＫａとしたときの関係式
Ｋａ＝γ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ／γ））
中の定数γを決定する方法において、
キセノンＣＴ画像上で白質を含む関心領域を設定するＡステップと、
呼気キセノンガス濃度測定値Ｃｅ（ｔ）：ｔは時間であり変数、を一次指数関数式Ｃｅ（ｔ）＝Ａｅ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ×ｔ））：Ａｅは定数、に代入して前記終末呼気速度定数Ｋｅを求め、求めた終末呼気速度定数Ｋｅと定数γの仮定値とを前記関係式に代入して前記動脈速度定数Ｋａを求め、さらに、求めた動脈速度定数Ｋａを他の一次指数関数式Ｃａ（ｔ）＝Ａａ（１−ｅｘｐ（−Ｋａ×ｔ））：Ａａは定数、に代入して動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）を求め、求めた動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）と設定した関心領域のキセノンガス濃度測定値とをＫｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式に代入し、該Ｋｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式中のキセノン分配係数λが所定の目標値に最も近づくように前記定数γの仮定値を変化させて前記定数γを求めるＢステップとを備えている（請求項１記載の発明）。このように、キセノン分配係数λを指標として定数γを求めることによって、該定数γの正確な値を得ることができる。
なお、上記動脈血速度定数Ｋａについての関係式、上記キセノンガス濃度測定値Ｃｅ（ｔ）についての一次指数関数式及び上記動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）についての他の一次指数関数式は、発明の実施の形態の項中の、それぞれ、（４）式、（６）式及び（２）式に対応する。
【０００９】
また、前記Ｂステップでは、前記定数γを０．２４から７．７の間の所望の範囲で変化させて前記分配係数λを計算し、前記分配係数λが前記目標値に最も近づく前記定数γを求めている（請求項２記載の発明）。このように、考慮すべき定数γの範囲を限定することによって、定数γを求めるための処理時間を短縮することができる。
【００１０】
この場合、前記所望の範囲を、０．３から２．５までの範囲としてもよい（請求項３記載の発明）。
【００１１】
また、前記Ｂステップでは、前記関心領域に含まれる所定画素毎に、前記分配係数λ値が前記目標値に最も近づく前記定数γを求め、得られた定数γ値を平均して目的の定数γ値としている（請求項４記載の発明）。このため、定数γを一層正確に求めることができる。
【００１２】
さらに、前記Ａステップでは、前記関心領域を脳の白質を含む領域に設定し、前記Ｂステップでは、前記目標値をヘマトクリット値に応じて決定している（請求項５記載の発明）。このため、脳の血流量を求めるための定数γを正確に求めることができる。
【００１３】
この発明に係るキセノンＣＴ装置は、被検体にキセノンガスを供給するガス供給装置と、前記被検体の終末呼気中のキセノンガスの濃度（以下、呼気キセノンガス濃度と記す。）Ｃｅ（ｔ）：ｔは時間であり変数、を測定するための濃度測定装置と、前記被検体の被検査部位のキセノンガスの濃度（以下、被検査部位キセノンガス濃度と記す。）を得るために前記被検査部位のＣＴ画像データを取得するＸ線ＣＴ装置本体と、前記ＣＴ画像データに基づいて前記被検査部位キセノンガス濃度を求めるとともに、該被検査部位キセノンガス濃度および前記呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）に基づいて前記被検査部位の血流量を求めるデータ処理装置と、を備えたキセノンＣＴ装置において、前記データ処理装置は、前記呼気キセノンガス濃度の速度定数（以下、呼気速度定数と記す。）Ｋｅを動脈中の血流のキセノンガスの濃度（以下、動脈キセノンガス濃度と記す。）の速度定数（以下、動脈血速度定数と記す。）Ｋａに変換するための関係式Ｋａ＝γ（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ／γ））中の変換定数γの真値を確定する場合に、前記呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）を一次指数関数式Ｃｅ（ｔ）＝Ａｅ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ×ｔ））：Ａｅは定数、に代入して前記呼気速度定数Ｋｅを求め、求めた呼気速度定数Ｋｅと変換定数γの仮定値とを前記関係式に代入して前記動脈速度定数Ｋａを求め、さらに、求めた動脈速度定数Ｋａを他の一次指数関数式Ｃａ（ｔ）＝Ａａ（１−ｅｘｐ（−Ｋａ×ｔ））：Ａａは定数、に代入して動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）を求め、求めた動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）とＣＴ画像上で設定した白質を含む関心領域のキセノンガス濃度とをＫｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式に代入し、該Ｋｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式中のキセノンガスの分配係数λが所定の目標値に最も近づくときの前記変換定数γを真値として確定するようにするが、確定する際に、変換定数γを求める変換定数設定手段を備え、前記変換定数設定手段は、前記変換定数γの仮定値を設定するとともに、前記キセノン分配係数λが所定の目標値に最も近づくように該仮定値を変化させる仮定値設定手段を有する（請求項６記載の発明）。このように、分配係数λを指標として変換定数γを求めることによって、該変換定数γの正確な値を得ることができる。
【００１５】
また、前記変換定数設定手段は、前記変換定数γの仮定値に基づいて、前記呼気速度定数Ｋｅから前記動脈血速度定数Ｋａの仮算出値を求める仮速度定数設定手段と、前記動脈血速度定数Ｋａの仮算出値と前記被検査部位キセノンガス濃度とから、前記分配係数λの仮算出値を求める仮分配係数算出手段と、前記変換定数γの各仮定値に基づいて得られた前記分配係数λの各仮算出値のうち、前記目標値に最も近づくものに対応する前記変換定数γの仮定値を、前記真値として確定すべき抽出仮定値として抽出する変換定数抽出手段とを有する（請求項７記載の発明）。
【００１６】
さらに、前記変換定数設定手段は、前記抽出仮定値のうち、該抽出仮定値に対応する前記分配係数λの仮算出値が所定の濾過範囲内に含まれるものを、前記真値として確定すべき濾過値として求めるフィルタリング手段を有する（請求項８記載の発明）。
【００１７】
そして、前記変換定数設定手段は、前記関心領域に対応する前記ＣＴ画像データに含まれる各画素のデータのうち、所定の複数の画素に対応するデータに基づいて得られた前記被検査部位キセノンガス濃度をそれぞれ抽出するＲＯＩデータ抽出手段と、抽出された前記被検査部位キセノンガス濃度に基づいてそれぞれ得られた前記濾過値の平均値を前記変換定数γの真値として求める平均値算出手段とを有する（請求項９記載の発明）。
【００１８】
このため、変換定数γを一層正確に求めることができる。
【００１９】
また、前記仮定値設定手段は、前記変換定数γの仮定値を０．２４から７．７の間の所望の範囲で変化させている（請求項１０記載の発明）。このように、考慮すべき仮定値の範囲を限定することによって、変換定数γを求めるための処理時間を短縮することができる。
【００２０】
この場合、前記所望の範囲を、０．３から２．５までの範囲としてもよい（請求項１１記載の発明）。
【００２３】
また、キセノンＣＴ装置は、前記血流量および／または前記分配係数λの分布図を表示する表示装置を有する（請求項１３記載の発明）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、この一実施の形態の脳血流量測定装置１０の全体的構成を示している。また、図２は、図１に示す脳血流量測定装置１０のブロック図を示している。
【００２６】
図１および図２において、脳血流量測定装置１０は、人等の被検体１２に対するキセノンＣＴ検査を行うためのキセノンＣＴ装置であり、基本的には、被検体１２の断層映像（キセノンＣＴ画像）を得るＸ線ＣＴ装置１４と、被検体１２にキセノン（Ｘｅ）と酸素（Ｏ ₂ ）の混合ガスを供給する混合ガス供給装置１６とから構成される。
【００２７】
Ｘ線ＣＴ装置１４は、Ｘ線ＣＴ装置本体１８と、該Ｘ線ＣＴ装置本体１８を制御するとともに混合ガス供給装置１６を制御する制御装置２０とから構成される。制御装置２０はＸ線ＣＴ装置本体１８により得られた画像データ等を処理するデータ処理装置としても機能する。なお、制御装置２０を、Ｘ線ＣＴ装置本体１８を制御する制御装置と、混合ガス供給装置１６を制御する制御装置とに物理的に分離して構成することもできる。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置本体１８には、被検体１２を載せた状態で矢印ＡＢ方向に移動される移動テーブル２２が上面に配置された被検体載せ台２４と、円筒状の開口２６が形成されたガントリ３２とが備えられている。ガントリ３２には、その円筒状の開口２６の回りを例えば矢印ａ方向に旋回するように構成されたＸ線管２８（図２参照）と、前記開口２６の回りの円周上に配置された複数の検出器からなる検出器３０（図２参照）とが配されている。
【００２９】
図１に示すように、混合ガス供給装置１６は、キセノンガスボンベ３６と酸素ガスボンベ３８と、これらからのキセノンガスおよび酸素ガスを内部のコンピュータ４０の制御のもとに混合する吸入装置本体４２と、この吸入装置本体４２に一端側が接続され、かつ他端側が呼吸用マスク４４に接続される導管４６とを有している。
【００３０】
この場合、導管４６は、吸気管４６ａと呼気管４６ｂおよび呼吸用マスク導管４６ｃとから構成されている。そして、呼吸用マスク４４にはキセノンガス濃度測定センサ（濃度測定装置）４８が取り付けられ、その濃度測定センサ４８の検出信号がコンピュータ４０に供給され、コンピュータ４０により呼気中のキセノンガスの濃度が計算されるようになっている。
【００３１】
混合ガス供給装置１６の全体動作を制御するコンピュータ４０は、制御装置２０と電気的に接続され、相互に通信を行うように構成されている。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ装置１４の制御装置２０は、図２に示したように、制御装置及び処理装置として機能するコンピュータ５０を有し、このコンピュータ５０によりＸ線ＣＴ装置本体１８と混合ガス供給装置１６の動作を制御するとともに、ガントリ３２内の検出器３０により検出された、被検体１２の被検査部位としての脳５４の断層画像を構成する画素データを処理し、該断層画像等を作成する。
【００３３】
コンピュータ５０には、さらに、マウス５１（図１参照）やキーボードを有する操作コンソール５２と、光磁気ディスク装置や磁気ディスク装置等の外部記憶装置５５と、カラーＣＲＴ等の表示装置５６とが接続されている。
【００３４】
図１および図２例の脳血流量測定装置１０において、実際上、操作コンソール５２は、表示装置５６の画面上に表示され、マウス５１により操作されるマウスポインタにより画面上の該当表示をクリックすることにより該当表示が示す処理の実行を指示する。
【００３５】
前記表示装置５６上には、後述するように、コンピュータ５０による処理を通じて、Ｘ線ＣＴ装置本体１８により得られたＣＴ画素データにより表される脳５４の断層画像（いわゆるＣＴ画像）等がカラーあるいはモノクロームで表示されるとともに、脳血流量の画像が表示される。また、表示装置５６の画面上に表示された画像は、制御装置２０に内蔵されたプリンタによりプリントアウトし、カラーまたはモノクロームのハードコピー５７（図１参照）として出力することができるようになっている。
【００３６】
次にこの実施の形態の動作について、図３に示すフローチャートに基づき説明する。フローチャートの制御主体はコンピュータ５０である。
【００３７】
まず、ステップＳ１において、医師等のオペレータが操作コンソール５２を操作し、図４に示すように、被検体載せ台２４上に被検体１２を載せた状態で移動テーブル２２を矢印Ｂ方向に移動させ、被検体１２の脳５４の断層画像が撮影できる位置で停止させる。
【００３８】
次いで、ステップＳ２において、図４に示したように、呼吸用マスク４４が被検体１２の口と鼻部を覆うように取り付けられる。
【００３９】
そして、ステップＳ３では、図４に示した測定可能状態において操作コンソール５２が操作されることで、制御装置２０のコンピュータ５０からの測定開始指令が混合ガス供給装置１６のコンピュータ４０およびＸ線ＣＴ装置本体１８にそれぞれ送られる。
【００４０】
このとき、まず、ステップＳ４において、Ｘ線ＣＴ装置本体１８による脳５４の断層画像、いわゆるベースラインＣＴ画像が撮影されて外部記憶装置５５に取り込まれる。
【００４１】
次に、混合ガス供給装置１６のコンピュータ４０による制御の下に、キセノンガスボンベ３６と酸素ガスボンベ３８から送出されるキセノンガスと酸素ガスとが吸入装置本体４２によりキセノンガス３０％酸素７０％の割合で混合され、吸気管４６ａ、呼吸用マスク導管４６ｃおよび呼吸用マスク４４を通じて被検体１２の肺に供給され、かつ被検体１２の肺を通じて排出される呼気ガスが呼吸用マスク４４、呼吸用マスク導管４６ｃおよび呼気管４６ｂを通じて吸入装置本体４２にもどされる。
【００４２】
このとき、ステップＳ５において、被検体１２に対する混合ガスの供給開始時点から、混合ガス中のキセノンガスの濃度が所定値（この場合、３０％）となるようにコンピュータ４０により混合ガス供給装置１６が制御されて測定が開始されることで、吸入過程、いわゆるＷａｓｈ−ｉｎが開始される。
【００４３】
なお、混合ガス供給装置１６として、例えば、この出願人による特公平３−３３３２６号公報に開示された装置を用いることができ、呼気中のキセノンガスの濃度測定が測定開始時点から例えば４０ｍｓ毎に行われる。
【００４４】
そして、ステップＳ６においては、被検体１２に対する混合ガスの吸気開始時点から、後述する飽和判断、洗い出し過程、いわゆるＷａｓｈ−ｏｕｔ過程への切り替え等の処理を行いながら約６０ｓ毎にガントリ３２中のＸ線管２８からＸ線が被検体１２に対して放射され、被検体１２を通過したＸ線が検出器３０により検出されることで脳５４の断層映像が約６０ｓ毎に撮像され、ＣＴ画素データとしてコンピュータ５０に取り込まれる。
【００４５】
次いで、ステップＳ７において、このＣＴ画素データからＣＴ値（すなわち、ハウンスフィールドユニット［ＨＵ］）が各画素毎に抽出され、さらに、このＣＴ値に基づき脳組織中のキセノンガス濃度が各画素毎に計算される。なお、この実施の形態において画素の大きさは約０．５ｍｍ角としているが、適当な大きさに変更することが可能である。
【００４６】
また、各画素のキセノンガス濃度は、移動平均法を用いて計算される。すなわち、複数個（７×７個、９×９個、１１×１１個等であり、好ましくは、９×９個）の画素で構成された測定領域から各画素毎にキセノンガス濃度を求め、さらに、測定領域全体におけるこれらキセノンガス濃度の平均値を、測定領域の例えば中心に位置する画素のキセノンガス濃度として算出する。そして、測定領域を１画素単位または複数の画素単位（例えば、測定領域単位である９画素単位）の幅で移動させながら、各画素のキセノンガス濃度を算出する。
【００４７】
なお、発明の理解を容易にするために、以下の説明において、「画素毎に」とあるのは、便宜上、脳５４を構成する「組織毎にあるいは各組織毎に」と同じ意味であるものとする。
【００４８】
このようにして、図５に示すように、被検体１２の被検査部位のキセノンガス濃度としての、脳５４の各組織毎のキセノンガス濃度（脳キセノンガス濃度）Ｃｂ（Ｔ）［ｍｇ／ｇ］｛Ｔは測定時点［ｓ］で、Ｔ＝０、６２、１２３、１８３、２４３、３０３、３６３、４２４、４８４、５４４、…等約６０ｓ（１ｍｉｎ）毎の値をとる。｝を得ることができる。
【００４９】
次いで、ステップＳ８において、この脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）の増加の割合が、予め定めてある所定値より小さくなった場合には、飽和状態になったものと判断し、続くステップＳ９において、洗い出し過程が済んでいるかどうかの判断をした後、ステップＳ１０において、混合ガスの供給を中止し、混合ガスの代わりに通常の空気を送る、いわゆる洗い出しを行う。
【００５０】
さらに、ステップＳ６の処理を約１ｍｉｎ（６０ｓ）毎、ステップＳ７の処理を４０ｍｓ毎に行いながら、洗い出し過程が終了した後には（ステップＳ９の判断が肯定的になった後には）、ステップＳ１１において、脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）が所定値以下になったことが確認されるまで、同様に約１ｍｉｎ毎にステップＳ６、４０ｍｓ毎にステップＳ７の処理を行う。そして、脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）が所定値以下になったとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、キセノンガス濃度測定センサ４８で求めた呼気の濃度データと脳５４の脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）とに基づき、以下に説明するように、脳血流量を算出する。
【００５１】
そして、続くステップＳ１３においては、算出結果等に基づき表示装置５６上に後述する各種の表示を行う。
【００５２】
次いで、脳５４の組織毎の脳血流量を算出するためのステップＳ１２の処理について詳しく説明する。
【００５３】
まず、脳血流量を算出するためのアルゴリズムについて説明する。なお、以下の説明においては、任意の測定時点ｔ［ｓ］における、終末呼気中のキセノンガスの濃度（呼気キセノンガス濃度）をＣｅ（ｔ）［ｍｇ／ｍｌ］とし、動脈（この場合は、肺動脈以外の動脈であり、例えば、頸動脈である。）中の血流のキセノンガスの濃度、すなわち、脳５４に流れ込む動脈血流のキセノンガスの濃度（動脈キセノンガス濃度）をＣａ（ｔ）［ｍｇ／ｍｌ］とし、動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）の速度定数（動脈血速度定数）をＫａ［ｍｉｎ^-1］とし、呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）の速度定数（終末呼気速度定数）をＫｅ［ｍｉｎ^-1］とし、脳血流量をｆ［ｍｌ／ｇ／ｍｉｎ］とし、脳／血液分配係数（被検体１２の脳５４と血液との間のキセノン分配係数）をλとする。
【００５４】
次の（１）式は、この一実施の形態において脳血流量ｆを求めるために用いられるＫｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔの式である。
【００５５】
Ｃｂ（Ｔ）
＝ｆ×∫Ｃａ（ｔ）×ｅｘｐ（−ｆ×（Ｔ−ｔ）／λ）ｄｔ … （１）
ここで、右辺の定積分の変域は［０，Ｔ］である。
【００５６】
前記（１）式中の左辺の脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）は、測定時点ＴにおいてＸ線ＣＴ装置１４で取得されたＣＴ画像データに含まれるＣＴ値に基づいて求められている。
【００５７】
一方、前記（１）式中の右辺の定積分の解は、次の手順で求められる。
【００５８】
図６は、実験データ等に基づいて得られた動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）の特性を示している。この図６中、時点ｔ＝０〜ｗの期間は、吸入過程（Ｗａｓｈ−ｉｎ）の期間であり、時点ｔ＝ｗ〜９の期間は、洗い出し過程（Ｗａｓｈ−ｏｕｔ）の期間である。
【００５９】
動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）の時間的変化（測定時点ｔに対する変遷）の特性は、最小自乗法により、Ｗａｓｈ−ｉｎ期間では例えば次の（２）式の一次指数関数で近似することができ、Ｗａｓｈ−ｏｕｔ期間では例えば次の（３）式の一次指数関数で近似することができることが知られている。
【００６０】
Ｃａ（ｔ）＝Ａａ×（１−ｅｘｐ（−Ｋａｉ×ｔ）） … （２）
Ｃａ（ｔ）＝Ｃａｗ×ｅｘｐ（−Ｋａｏ×（ｔ−ｗ）） … （３）
ここで、Ａａは所定の定数であり、Ｃａｗは時点ｔ＝ｗにおける動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）の値である。また、Ｋａｉは、Ｗａｓｈ−ｉｎ期間における動脈血速度定数Ｋａであり、Ｋａｏは、Ｗａｓｈ−ｏｕｔ期間における動脈血速度定数Ｋａである。
【００６１】
前記（２）式および（３）式中の動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏは、呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）の呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏ（Ｋｅｉは、Ｗａｓｈ−ｉｎ期間における呼気速度定数Ｋｅであり、Ｋｅｏは、Ｗａｓｈ−ｏｕｔ期間における呼気速度定数Ｋｅである。）から求めることができる。特に、この一実施の形態においては、本出願の発明者によって明らかにされた、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏと呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏの関係式｛次の（４）式および（５）式｝によって求められる。
【００６２】
Ｋａｉ＝γ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅｉ／γ）） … （４）
Ｋａｏ＝γ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅｏ／γ）） … （５）
ここで、γは、Ｋｅ／Ｋａ変換定数であり、肺におけるガス交換能を表すパラメータである。
【００６３】
そして、前記（４）式および（５）式中の呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏは、濃度測定センサ４８で得られる呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）のデータ｛図６に示す動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）と類似の時間的変化の特性を有する。｝から最小自乗法によって得られる例えば次の（６）式および（７）式からそれぞれ求められる。
【００６４】
Ｃｅ（ｔ）＝Ａｅ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅｉ×ｔ）） … （６）
Ｃｅ（ｔ）＝Ｃｅｗ×ｅｘｐ（−Ｋｅｏ×（ｔ−ｗ）） … （７）
ここで、Ａｅは所定の定数であり、Ｃｅｗは時点ｔ＝ｗにおける呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）の値である。
【００６５】
すなわち、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏは、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γを特定することによって、実測値である呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）に基づいて求めることができる。
【００６６】
ここで、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの値がとり得る範囲を特定するための手順について説明する。
【００６７】
図７は、下田らによって開示された、呼気速度定数Ｋｅと動脈血速度定数Ｋａとの関係を記録した実験データ（記号「□」で示す。）を表すグラフである（「Discrepancy of xenon concentrations between end-tidal and blood collection methods in xenon-enhanced computed tomographic measurement of cerebral blood flow」、M.Shimoda, et al.、Neuroradiology、35:66-68、1992参照）。
【００６８】
また、図８は、前記（４）式および（５）式（この場合、Ｋａ＝ＫａｉまたはＫａ＝Ｋａｏとする。）の特性を、γ＝０．５、１、２、４、８の場合毎に表したグラフである。
【００６９】
そして、図９は、図７のグラフに図８のグラフ｛この場合、γ＝０．３、２．５（実線で示す。）、０．２４、７．７（破線で示す。）｝が重ね合わされたグラフである。
【００７０】
図９に示すように、記号「□」の位置は、破線で示すγ＝０．２４および７．７のときの前記（４）式および（５）式の特性を表す曲線に挟まれた領域に全て含まれており、特に、実線で示すγ＝０．３および２．５のときの特性を表す曲線に挟まれた領域に多く含まれている。
【００７１】
すなわち、図７の呼気速度定数Ｋｅと動脈血速度定数Ｋａとの関係に基づいて得られるＫｅ／Ｋａ変換定数γは、全て、γ＝０．２４〜７．７の範囲に含まれ、また、その多くは、γ＝０．３〜２．５の範囲に含まれることとなる。このため、前記（４）式および（５）式中のＫｅ／Ｋａ変換定数γの値の範囲は、γ＝０．２４〜７．７の範囲、特に、γ＝０．３〜２．５の範囲に限定することができる。
【００７２】
このように、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの値がとり得る範囲を特定することによって、後述するようにＫｅ／Ｋａ変換定数γの仮定値γαを変化させるべき範囲を制限することができるため、処理時間の短縮化を図ることができる。
【００７３】
なお、このＫｅ／Ｋａ変換定数γの値の範囲は、図７に示した実験データを例えば補完する他の実験データに基づいて変更することが可能である。
【００７４】
次に、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの値を特定するための手順について説明する。
【００７５】
この一実施の形態では、以下に説明するＬＧＣ法（Lambda-Guided Calculation Method）、すなわち、前記（１）式中の脳／血液分配係数λを指標としてＫｅ／Ｋａ変換定数γを求める手法を用いて該Ｋｅ／Ｋａ変換定数γを特定することを主な特徴としている。
【００７６】
このＬＧＣ法では、まず、所望の範囲（例えば、γ＝０．３〜２．５の範囲）に含まれるＫｅ／Ｋａ変換定数γの任意の値を仮定値γαとして定めて、この仮定値γαと測定値である呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）とから前記（２）式〜（４）式に基づいて動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）を求める。そして、この動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）と各測定時点Ｔにおける測定値である脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）とから前記（１）式の計算処理を行うことによって、前記仮定値γαに対応する脳／血液分配係数λの仮算出値λαを求める。
【００７７】
同様に、仮定値γαを所望の範囲内で変化させながらこの仮定値γαに対応する仮算出値λαをそれぞれ求める。そして、これら仮算出値λαを指標としての後述する目標値λτと比較することによって、この目標値λτに最も近い仮算出値λαを抽出し、この仮算出値λαに対応する仮定値γα（すなわち、仮算出値λαが目標値λτに最も近づくときの仮定値γα）を真のＫｅ／Ｋａ変換定数γとして確定する。
【００７８】
このように、指標としての脳／血液分配係数λの目標値λτに基づいてＫｅ／Ｋａ変換定数γを求めることができるのは、脳５４の特に白質部分において、脳／血液分配係数λと動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏとの間に次のような相関関係があるためである。
【００７９】
図１０は、脳／血液分配係数λと動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏとの関係を表すグラフである。動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏが正しい値（ＲＥＡＬ値）であるとき、白質部分における脳／血液分配係数λの値は約１．５となることが知られている。一方、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏが過大評価または過小評価されたとき、脳／血液分配係数λの値は１．５から離れる。
【００８０】
このため、脳／血液分配係数λの仮算出値λαが約１．５となるときの動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏの値を正しい値とみなし、さらに、このような正しい値の動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏを前記（４）式または（５）式から得ることが可能な仮定値γαを真のＫｅ／Ｋａ変換定数γと判断することができる。
【００８１】
なお、白質部分における脳／血液分配係数λの正確な値は、後述するように、計算によって求めることができる。
【００８２】
次に、コンピュータ４０における、図３の前記ステップＳ１２の処理（脳血流量算出処理）を行うための手段（データ処理手段）について説明する。
【００８３】
図１１は、コンピュータ４０のデータ処理手段１００の概略的な構成を示す機能ブロック図である。
【００８４】
データ処理手段１００は、真のＫｅ／Ｋａ変換定数γを求めるとともに、このＫｅ／Ｋａ変換定数γに基づいて動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏを求めるγ設定手段（変換定数設定手段）１０２と、このγ設定手段１０２で求められた動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏに基づいて脳血流量ｆおよび脳／血液分配係数λを求めるｆ・λ算出手段１０４と、これらＫｅ／Ｋａ変換定数γ、脳血流量ｆおよび脳／血液分配係数λ等に基づいて出力用の画像データ等を形成する出力処理手段１０６とを備えている。
【００８５】
図１２は、γ設定手段１０２の概略的な構成を示す機能ブロック図である。γ設定手段１０２は、Ｋｅ算出手段１１０、Ｋｅ／Ｋａ変換手段（仮速度定数設定手段）１１２、仮定値設定手段１１４およびＫａ記憶手段１１６を備えている。
【００８６】
Ｋｅ算出手段１１０は、まず、混合ガス供給装置１６の濃度測定センサ４８（図１参照）で所定時間（４０ｍｓ）毎に検出され、外部記憶装置５５に記憶されている呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）を該外部記憶装置５５から読み出す。そして、この呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）から最小自乗法によって、前記（６）式および（７）式として示した近似式（特に、これら式中の呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏ）を求める。
【００８７】
Ｋｅ／Ｋａ変換手段１１２は、Ｋｅ算出手段１１０からの呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏと、仮定値設定手段１１４からのＫｅ／Ｋａ変換定数γの仮定値γαとに基づいて前記（４）式および（５）式の計算処理を行うことによって、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏの仮算出値Ｋａｉα、Ｋａｏαを求める。
【００８８】
この場合、仮定値設定手段１１４は、後述するＫ−Ｓ演算手段１２４からの制御信号に従って、仮定値γαを、例えば０．３から２．５まで、例えば０．０１ずつ増加させる。
【００８９】
Ｋａ記憶手段１１６には、仮定値設定手段１１４からの仮定値γαと、これに対応するＫｅ／Ｋａ変換手段１１２からの仮算出値Ｋａｉα、Ｋａｏαがそれぞれ蓄積される。
【００９０】
また、γ設定手段１０２は、ＲＯＩデータ抽出手段１２０、目標λ値（目標値）算出手段１２２、Ｋ−Ｓ演算手段（仮分配係数算出手段）１２４およびγ値確定手段１２６を備えている。
【００９１】
図１３は、脳５４の断層画像β上に設定された関心領域ＲＯＩを示している。
【００９２】
図１２のＲＯＩデータ抽出手段１２０は、図１３に示すように、オペレータによって操作コンソール５２を通じて設定された関心領域ＲＯＩ（図１３中、○印で示した領域参照）に含まれる画素を特定する。
【００９３】
この場合、オペレータは、表示装置５６の画面１２８上に表示された脳５４の断層画像β（特に、大脳基底核が出現する断層面の画像）から、特定の領域（好ましくは、白質が多く存在する前頭葉白質部βｗが含まれるような領域）を円で囲む操作によって、関心領域ＲＯＩの設定作業を行う。
【００９４】
このように、前頭葉白質部βｗを囲むように関心領域ＲＯＩを設定することによって、関心領域ＲＯＩの設定作業にオペレータの主観が反映されてしまうことを防止できる。なお、画像処理によって、前頭葉白質部βｗの位置を検出することにより、関心領域ＲＯＩを自動的に設定するようにしてもよい。
【００９５】
また、ＲＯＩデータ抽出手段１２０は、図１２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置本体１８の検出器３０（図２参照）で所定の時間間隔（約６０ｓ）の測定時点Ｔ毎に検出され、外部記憶装置５５に記憶されている脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）から、関心領域ＲＯＩに含まれる画素に対応するものを抽出する。
【００９６】
この場合、脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）は、図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置本体１８からのＣＴ画像データに基づいて制御装置２０で予め計算されて、外部記憶装置５５に記憶されているものとする。また、脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）を求める際には、上述したように、ノイズを除去するのに適切な、例えば、９×９個の画素範囲における移動平均処理が施されている。
【００９７】
図１２に示すように、Ｋ−Ｓ演算手段１２４は、ＲＯＩデータ抽出手段１２０からの脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）（測定時点Ｔの情報も含んでいる。）と、Ｋｅ／Ｋａ変換手段１１２からの動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏの仮算出値Ｋａｉα、Ｋａｏαとに基づいて、前記（１）式〜（３）式を用いた計算処理を行う。なお、前記（２）式および（３）式中のＫａｉ、Ｋａｏは、Ｋａｉα、Ｋａｏαに置き換えて計算を行う。
【００９８】
この計算処理によって得られた脳／血液分配係数λの仮算出値λαは、これに対応する仮定値設定手段１１４からの仮定値γαとともに、γ値確定手段１２６に供給される。なお、この計算処理では、実際には、脳血流量ｆも求められるが、この脳血流量ｆはγ値確定手段１２６では考慮されない。
【００９９】
また、Ｋ−Ｓ演算手段１２４は、１つの仮定値γαに基づく仮算出値λαの算出処理が終わると、次の仮定値γα（０．０１だけ値が増加した仮定値γα）を出力させるための制御信号を仮定値設定手段１１４に対して出力する。
【０１００】
γ値確定手段１２６には、Ｋ−Ｓ演算手段１２４からの仮算出値λαとともに、目標λ値算出手段１２２からの脳／血液分配係数λの目標値λτも供給されている。
【０１０１】
この目標値λτは、正常（健常）な脳５４の白質部分の脳／血液分配係数λであり、操作コンソール５２を通じてオペレータによって入力された、例えば被検体１２のヘマトクリット値（赤血球容積率）Ｈ［％］に基づいて求められる。この場合、ヘマトクリット値Ｈは、被検体１２の血液から得ることができる。
【０１０２】
目標値λτは、実際には、図１４のλ−Ｈグラフ１３０をヘマトクリット値Ｈで検索することによって求められる。このλ−Ｈグラフ１３０は、ベール（N.Veall）らによって明らかにされた、脳５４の白質部分における脳／血液分配係数λとヘマトクリット値Ｈとの関係を記録したものである（「The Partition of Trace Amounts of Xenon Between Human Blood and Brain Tissues at 37℃」、N.Veall, et al.、Phys. Med. Biol.、1965、Vol.10、No.3、375-380参照）。
【０１０３】
この場合、図１４のλ−Ｈグラフ１３０の特性を表す計算式や、前記特性が記録されたテーブルを用いて、ヘマトクリット値Ｈから目標値λτを得るようにしてもよい。
【０１０４】
なお、脳５４の白質部分の脳／血液分配係数λは、約１．５であることが知られている。従って、この値（約１．５）を目標値λτとして設定するようにしてもよい。
【０１０５】
図１２に示すように、γ値確定手段１２６は、Ｋ−Ｓ演算手段１２４からの各仮定値γαに対応する仮算出値λαを、目標λ値算出手段１２２からの目標値λτと比較することによって、真のＫｅ／Ｋａ変換定数γを特定する処理を行う。なお、この処理は、仮定値設定手段１１４から最後の仮定値γα（例えば、２．５）が出力されたことを伝える制御信号に基づいて開始するようにしてもよい。
【０１０６】
図１５は、γ値確定手段１２６における、目標値λτを指標として真のＫｅ／Ｋａ変換定数γを特定するための手段｛γ値（変換定数）抽出手段１４４、フィルタリング手段１４６、平均値算出手段１４８｝を示す機能ブロック図である。
【０１０７】
図１６に示すように、γ値確定手段１２６においては、Ｋ−Ｓ演算手段１２４からの各仮定値γαに対応する仮算出値λαが、画素番号ｐ（ｐ＝１、２、…）毎にテーブル１４０ｐとして分類されている。さらに、これらテーブル１４０ｐ中においては、仮算出値λαが各仮定値γα毎に分類されている。
【０１０８】
図１５および図１６に示すように、γ値抽出手段１４４は、目標値λτを用いて、各テーブル１４０ｐ中から目標値λτと最も値が近い仮算出値λαを検索する。そして、検索された仮算出値λαとこれに対応する仮定値γα（すなわち、仮算出値λαが目標値λτに最も近づくときの仮定値γα）を、それぞれ抽出仮算出値λα′、抽出仮定値γα′として抽出する。
【０１０９】
図１７に示すように、この抽出処理を経て、抽出仮算出値λα′および抽出仮定値γα′が画素番号ｐ毎に分類されたテーブル１４２が作られる。
【０１１０】
図１５および図１７に示すように、フィルタリング手段１４６は、テーブル１４２中の画素番号ｐ、抽出仮算出値λα′および抽出仮定値γα′の組から、抽出仮算出値λα′が所定の濾過範囲から外れている組を除去する。この場合、この濾過範囲は、目標値λτに基づいて設定された範囲であり、例えば、目標値λτに対して該目標値λτの１０％の値を加減算して得られた値（λτ±λτ×１０％）を上下限値とした範囲とすることが好ましい。
【０１１１】
このようなフィルタリング処理を行うことによって、脳５４の白質部分に対応する抽出仮算出値λα′および抽出仮定値γα′の組が濾過値として抽出される。
【０１１２】
続いて、平均値算出手段１４８は、フィルタリング手段１４６におけるフィルタリング処理を経たテーブル１４２′中の抽出仮定値γα′の平均値（すなわち、関心領域ＲＯＩ中の白質部分に対応する抽出仮定値γα′の平均値）を求める。そして、この平均値を、真のＫｅ／Ｋａ変換定数γ（真値）として確定する。
【０１１３】
なお、図１２のγ値確定手段１２６においては、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの仮定値γαを振動させて、仮算出値λαが目標値λτに収束したとき（すなわち、仮算出値λαが目標値λτに基づく収束条件を満足したとき）に得られた仮定値γαを抽出仮定値γα′とするようにしてもよい。
【０１１４】
図１２に示すように、γ値確定手段１２６で得られたＫｅ／Ｋａ変換定数γは、Ｋａ記憶手段１１６および出力処理手段１０６にそれぞれ供給される。
【０１１５】
Ｋａ記憶手段１１６は、仮定値設定手段１１４からの各仮定値γαと、γ値確定手段１２６からのＫｅ／Ｋａ変換定数γとを比較して、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γと一致する仮定値γαを抽出する。そして、この仮定値γαに対応する（すなわち、この仮定値γαを用いて求められた）Ｋｅ／Ｋａ変換手段１１２からの仮算出値Ｋａｉα、Ｋａｏαを、真の動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏとしてｆ・λ算出手段１０４に供給する。
【０１１６】
図１１に示すように、ｆ・λ算出手段１０４は、γ設定手段１０２からの動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏと、外部記憶装置５５からの脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）｛各測定時点ＴにＸ線ＣＴ装置１４で得られた脳キセノンガス濃度Ｃｂ（Ｔ）｝とに基づいて、各画素毎に前記（１）式〜（３）式を用いた計算処理を行う。そして、この計算処理によって得られた各画素の脳血流量ｆおよび脳／血液分配係数λを出力処理手段１０６に供給する。
【０１１７】
出力処理手段１０６は、ｆ・λ算出手段１０４からの脳血流量ｆおよび脳／血液分配係数λ、並びにγ設定手段１０２からのＫｅ／Ｋａ変換定数γに基づいて、表示装置５６に表示させるための、または、プリンタ５８からハードコピー５７として出力させるための表示画像データ（後述するｆマップＭｆおよびλマップＭλ等の表示画像データ）を形成する。
【０１１８】
図１８〜図２１は、表示装置５６の画面１２８を示している。
【０１１９】
図１８および図１９は、表示装置５６の画面１２８上にカラーで表示された、脳５４のｆマップ（脳血流量ｆの分布図）Ｍｆａ、Ｍｆｂを示している。また、図２０および図２１は、表示装置５６の画面１２８上にカラーで表示された、脳５４のλマップ（脳／血液分配係数λの分布図）Ｍλａ、Ｍλｂを示している。
【０１２０】
この場合、図１８および図２０は、それぞれ、呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏから動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏを得る際にＫｅ／Ｋａ変換定数γによる補正が施された場合｛すなわち、前記（４）式および（５）式に基づいて動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏを得た場合｝のｆマップＭｆａおよびλマップＭλａを示しており、一方、図１９および図２１は、それぞれ、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γによる補正が施されなかった場合｛すなわち、前記（４）式および（５）式において、Ｋａｉ＝Ｋｅｉ、かつ、Ｋａｏ＝Ｋｅｏとした場合｝のｆマップＭｆｂおよびλマップＭλｂを示している。
【０１２１】
なお、図１８〜図２１例のこれらｆマップＭｆａ、ＭｆｂおよびλマップＭλａ、Ｍλｂは、被検体１２としての３２歳の健常な男性から得られたものである。
【０１２２】
図１８に示す、補正が施されたｆマップＭｆａにおいては、図１９に示す、補正が施されなかったｆマップＭｆｂに比べて、脳血流量ｆが高い値となっている。また、図２０に示す、補正が施されたλマップＭλａにおいては、図２１に示す、補正が施されなかったλマップＭλｂに比べて、脳／血液分配係数λが低い値となっている。
【０１２３】
すなわち、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γによる補正が施されなかった場合には、図１０に示すように、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏが過大評価されるとともに、脳／血液分配係数λが過大評価され、さらに、脳血流量ｆが過小評価されている。
【０１２４】
これに対して、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γによる補正が施された場合には、動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏおよび脳／血液分配係数λの過大評価が解消され、適正な値の脳血流量ｆが得られている。
【０１２５】
図１８に示すように、補正が施されたｆマップＭｆａから得られる、脳１００ｇ当たりの血流量は、脳５４の左半球において約４９．７ｍｌ／１００ｇ／ｍｉｎであり、右半球において約５３．２ｍｌ／１００ｇ／ｍｉｎである。これらは、成人の脳１００ｇ当たりの平均的な血流量（約５４ｍｌ／１００ｇ／ｍｉｎ）に非常に近い値であり、このことからも、図１８のｆマップＭｆａに表されている脳血流量ｆの値が適正なものであることがわかる。
【０１２６】
なお、図１８〜図２１に示したｆマップＭｆａ、ＭｆｂおよびλマップＭλａ、Ｍλｂは、それぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色でカラー表示されているが、さらに多くの色（例えば、１３色）でカラー表示を行うようにしてもよい。
【０１２７】
このように、この発明の一実施の形態においては、脳／血液分配係数λを指標としてＫｅ／Ｋａ変換定数γを求め、さらに、呼気速度定数Ｋｅｉ、Ｋｅｏから動脈血速度定数Ｋａｉ、Ｋａｏを求める際に、このＫｅ／Ｋａ変換定数γによる補正を施すようにしている。このため、動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）の代わりとして用いた呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）から、脳血流量ｆを正確に求めることができる。
【０１２８】
この場合、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γは、目標値λτに基づく抽出処理、およびフィルタリング処理を経て得られている。このため、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの正確な値を得ることができる。
【０１２９】
また、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γは、関心領域ＲＯＩを対象とした平均化処理を経て得られている。このため、Ｋｅ／Ｋａ変換定数γの一層正確な値を得ることができる。
【０１３０】
さらに、指標としての目標値λτは、被検体１２の血液から得られるヘマトクリット値Ｈに基づいて求められるため、得られたＫｅ／Ｋａ変換定数γの値の正確性を一層確実なものとすることができる。
【０１３１】
なお、上述の実施の形態においては、キセノンガスの吸入過程の終了を呼気中のキセノンガス濃度の飽和により判定し（図３のフローチャート中、ステップＳ８参照）、空気の吸入に切り替えて行われるキセノンガスの洗い出し過程の終了をキセノンガス濃度が所定値以下になることにより判定しているが（図３のフローチャート中、ステップＳ１１参照）、吸入過程を所定時間（例えば、約４ｍｉｎ）で終了し、洗い出し過程を所定時間（例えば、約５ｍｉｎ）で終了するという時間管理で行うようにしてもよい。
【０１３２】
また、上述の実施の形態は、頭部の診断ばかりではなく、頭部のように動脈血流が流入して静脈血流として流出する通常の器官（臓器）、例えば、胃、腸、膵臓、肝臓などの被検査部位にも適用することができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、脳／血液分配係数λを指標として変換定数γを求めるようにしているため、脳血流量を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の全体構成を示す斜視的模式図である。
【図２】この発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の一実施の形態の動作説明に供されるフローチャートである。
【図４】キセノンガスが供給されている被検体である患者の脳をＸ線ＣＴ装置により撮影している状態を示す側面視的模式図である。
【図５】脳キセノンガス濃度の変化を示す特性図である。
【図６】動脈キセノンガス濃度の変化を示す特性図である。
【図７】呼気速度定数と動脈血速度定数の関係を表すグラフである。
【図８】呼気速度定数と動脈血速度定数との関係式の特性を表すグラフである。
【図９】図７のグラフに図８のグラフが重ね合わされたグラフである。
【図１０】脳／血液分配係数と動脈血速度定数の関係を表すグラフである。
【図１１】コンピュータのデータ処理手段の概略的な構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】図１１のデータ処理手段のγ設定手段の概略的な構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】脳の断層画像上に設定された関心領域を示す図である。
【図１４】λ−Ｈテーブルを示す図である。
【図１５】図１２のデータ処理手段を構成するγ値確定手段における、目標値を指標として真のＫｅ／Ｋａ変換定数を特定するための手段を示す機能ブロック図である。
【図１６】各仮定値に対応する仮算出値が画素番号毎に分類されたテーブルを示す図である。
【図１７】抽出仮算出値および抽出仮定値が画素番号毎に分類されたテーブルを示す図である。
【図１８】表示装置の画面上に表示された、脳のｆマップを示す図である。
【図１９】表示装置の画面上に表示された、脳のｆマップを示す図である。
【図２０】表示装置の画面上に表示された、脳のλマップを示す図である。
【図２１】表示装置の画面上に表示された、脳のλマップを示す図である。
【符号の説明】
１０…脳血流量測定装置 １２…被検体
１４…Ｘ線ＣＴ装置 １６…混合ガス供給装置
１８…Ｘ線ＣＴ装置本体 ２０…制御装置
２８…Ｘ線管 ３０…検出器
４８…濃度測定センサ ５０…コンピュータ
５２…操作コンソール ５４…脳
５６…表示装置 １００…データ処理手段
１０２…γ設定手段 １０４…ｆ・λ算出手段
１１０…Ｋｅ算出手段 １１２…Ｋｅ／Ｋａ変換手段
１１４…仮定値設定手段 １２０…ＲＯＩデータ抽出手段
１２２…目標λ値算出手段 １２４…Ｋ−Ｓ演算手段
１２６…γ値確定手段 １３０…λ−Ｈグラフ
１４４…γ値抽出手段 １４６…フィルタリング手段
１４８…平均値算出手段 Ｃａ（ｔ）…動脈キセノンガス濃度
Ｃｂ（Ｔ）…脳キセノンガス濃度 Ｃｅ（ｔ）…呼気キセノンガス濃度
Ｋａ…動脈血速度定数 Ｋｅ…終末呼気速度定数
ｆ…脳血流量 λ…脳／血液分配係数
λτ…目標値 γ…Ｋｅ／Ｋａ変換定数
γα…仮定値 ＲＯＩ…関心領域
Ｈ…ヘマトクリット値 Ｍｆａ、Ｍｆｂ…ｆマップ
Ｍλａ、Ｍλｂ…λマップ

Claims (13)

1. キセノンＣＴ検査に係る終末呼気速度定数をＫｅとし、動脈血速度定数をＫａとしたときの関係式
   Ｋａ＝γ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ／γ））
   中の定数γを決定する方法において、
   キセノンＣＴ画像上で白質を含む関心領域を設定するＡステップと、
   呼気キセノンガス濃度測定値Ｃｅ（ｔ）：ｔは時間であり変数、を一次指数関数式Ｃｅ（ｔ）＝Ａｅ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ×ｔ））：Ａｅは定数、に代入して前記終末呼気速度定数Ｋｅを求め、求めた終末呼気速度定数Ｋｅと定数γの仮定値とを前記関係式に代入して前記動脈速度定数Ｋａを求め、さらに、求めた動脈速度定数Ｋａを他の一次指数関数式Ｃａ（ｔ）＝Ａａ（１−ｅｘｐ（−Ｋａ×ｔ））：Ａａは定数、に代入して動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）を求め、求めた動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）と設定した関心領域のキセノンガス濃度測定値とをＫｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式に代入し、該Ｋｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式中のキセノン分配係数λが所定の目標値に最も近づくように前記定数γの仮定値を変化させて前記定数γを求めるＢステップと、
   を備えることを特徴とする定数決定方法。
2. 請求項１記載の定数決定方法において、
   前記Ｂステップでは、前記定数γを０．２４から７．７の間の所望の範囲で変化させて前記分配係数λを計算し、前記分配係数λが前記目標値に最も近づく前記定数γを求める
   ことを特徴とする定数決定方法。
3. 請求項２記載の定数決定方法において、
   前記所望の範囲は、０．３から２．５までの範囲とする
   ことを特徴とする定数決定方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の定数決定方法において、
   前記Ｂステップでは、前記関心領域に含まれる所定画素毎に、前記分配係数λ値が前記目標値に最も近づく前記定数γを求め、得られた定数γ値を平均して目的の定数γ値とする
   ことを特徴とする定数決定方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定数決定方法において、
   前記Ａステップでは、前記関心領域を脳の白質を含む領域に設定し、
   前記Ｂステップでは、前記目標値をヘマトクリット値に応じて決定する
   ことを特徴とする定数決定方法。
6. 被検体にキセノンガスを供給するガス供給装置と、
   前記被検体の終末呼気中のキセノンガスの濃度（以下、呼気キセノンガス濃度と記す。）Ｃｅ（ｔ）：ｔは時間であり変数、を測定するための濃度測定装置と、
   前記被検体の被検査部位のキセノンガスの濃度（以下、被検査部位キセノンガス濃度と記す。）を得るために前記被検査部位のＣＴ画像データを取得するＸ線ＣＴ装置本体と、
   前記ＣＴ画像データに基づいて前記被検査部位キセノンガス濃度を求めるとともに、該被検査部位キセノンガス濃度および前記呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）に基づいて前記被検査部位の血流量を求めるデータ処理装置と、
   を備えたキセノンＣＴ装置において、
   前記データ処理装置は、前記呼気キセノンガス濃度の速度定数（以下、呼気速度定数と記す。）Ｋｅを動脈中の血流のキセノンガスの濃度（以下、動脈キセノンガス濃度と記す。）の速度定数（以下、動脈血速度定数と記す。）Ｋａに変換するための関係式Ｋａ＝γ （１−ｅｘｐ（−Ｋｅ／γ））中の変換定数γの真値を確定する場合に、前記呼気キセノンガス濃度Ｃｅ（ｔ）を一次指数関数式Ｃｅ（ｔ）＝Ａｅ×（１−ｅｘｐ（−Ｋｅ×ｔ））：Ａｅは定数、に代入して前記呼気速度定数Ｋｅを求め、求めた呼気速度定数Ｋｅと変換定数γの仮定値とを前記関係式に代入して前記動脈速度定数Ｋａを求め、さらに、求めた動脈速度定数Ｋａを他の一次指数関数式Ｃａ（ｔ）＝Ａａ（１−ｅｘｐ（−Ｋａ×ｔ））：Ａａは定数、に代入して動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）を求め、求めた動脈キセノンガス濃度Ｃａ（ｔ）とＣＴ画像上で設定した白質を含む関心領域のキセノンガス濃度とをＫｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式に代入し、該Ｋｅｔｙ−Ｓｃｈｍｉｄｔ式中のキセノンガスの分配係数λが所定の目標値に最も近づくときの前記変換定数γを真値として確定するようにするが、確定する際に、変換定数γを求める変換定数設定手段を備え、前記変換定数設定手段は、前記変換定数γの仮定値を設定するとともに、前記キセノン分配係数λが所定の目標値に最も近づくように該仮定値を変化させる仮定値設定手段を有する
   ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。
7. 請求項６記載のキセノンＣＴ装置において、
   前記変換定数設定手段は、
   前記変換定数γの仮定値に基づいて、前記呼気速度定数Ｋｅから前記動脈血速度定数Ｋａの仮算出値を求める仮速度定数設定手段と、
   前記動脈血速度定数Ｋａの仮算出値と前記被検査部位キセノンガス濃度とから、前記分配係数λの仮算出値を求める仮分配係数算出手段と、
   前記変換定数γの各仮定値に基づいて得られた前記分配係数λの各仮算出値のうち、前記目標値に最も近づくものに対応する前記変換定数γの仮定値を、前記真値として確定すべき抽出仮定値として抽出する変換定数抽出手段と、
   を有することを特徴とするキセノンＣＴ装置。
8. 請求項７記載のキセノンＣＴ装置において、
   前記変換定数設定手段は、前記抽出仮定値のうち、該抽出仮定値に対応する前記分配係数λの仮算出値が所定の濾過範囲内に含まれるものを、前記真値として確定すべき濾過値として求めるフィルタリング手段を有する
   ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。
9. 請求項６記載のキセノンＣＴ装置において、
   前記変換定数設定手段は、
   前記関心領域に対応する前記ＣＴ画像データに含まれる各画素のデータのうち、所定の複数の画素に対応するデータに基づいて得られた前記被検査部位キセノンガス濃度をそれぞれ抽出するＲＯＩデータ抽出手段と、
   抽出された前記被検査部位キセノンガス濃度に基づいてそれぞれ得られた前記濾過値の平均値を前記変換定数γの真値として求める平均値算出手段と、
   を有することを特徴とするキセノンＣＴ装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のキセノンＣＴ装置において、
    前記仮定値設定手段は、前記変換定数γの仮定値を０．２４から７．７の間の所望の範囲で変化させる
    ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。
11. 請求項１０記載のキセノンＣＴ装置において、
    前記所望の範囲は、０．３から２．５までの範囲とする
    ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。
12. 請求項６〜１１のいずれか１項に記載のキセノンＣＴ装置において、
    前記変換定数設定手段は、前記目標値を決定する目標値算出手段を有し、
    前記目標値算出手段は、前記被検査部位を前記被検体の脳とし、かつ、前記変換定数γを求めるための前記関心領域を前記脳の白質を含む領域に設定したとき、前記目標値をヘマトクリット値に応じて決定する
    ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。
13. 請求項６〜１２のいずれか１項に記載のキセノンＣＴ装置において、
    さらに、前記血流量および／または前記分配係数λの分布図を表示する表示装置を有する
    ことを特徴とするキセノンＣＴ装置。

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