JP4233326B2 - 放射線心臓検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は心臓病学における医療用画像撮影に関し、特に、冠動脈造影及び場合によっては心室造影に関する。

冠動脈造影及び心室造影における放射線検査は、通常、心臓を中心とする、基準屈曲角形成を構成する複数の異なる固定画像平面からの動的フィルム撮影により実行される。その後、それぞれ数秒をかけて画像のいくつかのシーケンスを獲得することにより、冠状動脈樹、大動脈及び左心室の構造をそれらの異なる平面を通して全体として可視化することができ、各平面は２次元視点を提供する。

関心部分は、十分に制御される領域に導入される液体の形態をとる造影剤による不透明化によって明示される。冠動脈造影検査及び心室造影検査においてそのような注入を実行するために、通常は３種類の異なるカテーテルが使用される。プロトコルに従って動画像シーケンスが得られ、各シーケンスはそれぞれ対応する固定平面から行なわれる。

プロトコルは３種類のカテーテルを順次導入し、抜き取ることを要求し、画像平面ごとに、その都度、造影剤が注入されるため、プロトコルは全体として非常に長く、労力を要するものである。更に、注入される造影剤には毒性があるので、造影剤の総量を制限しなければならない。従って、冠状動脈への注入に割り当てられる時間は非常に短く、造影剤の進行を適切にフォローするには不十分な場合もある。また、プロトコルは、様々に異なる画像収集を実行するために放射線源と検出器の縦列構成を何度も繰り返して位置決めすることを要求し、その結果、特に手動操作で変位される種類のクレードルの場合に検査時間が短縮されてしまうという欠点も有している。費用に関しては、特に、完全な検査を行うために３種類のカテーテルを利用可能な状態にしておかなければならない。

本発明は、おそらくは心室造影による撮影を伴い、造影剤のより適切な使用を可能にし且つ３次元動画撮影に適合する冠動脈造影のプロトコル、すなわち、方法に関する。

特に、本発明は、
ａ）大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈に同時に造影剤を注入する過程と、
ｂ）それと並行して、所定の経路に沿って、画像の収集時に、画像平面の進行に伴って、左冠状動脈及び右冠状動脈における造影剤の伝搬の動画像のシーケンスを収集する過程とから成る冠動脈造影における放射線心臓検査の方法に関する。

更に、本発明は、心臓律動の所定の相と同期されるサイクルの間に造影剤を注入するように、カテーテルが心臓律動を検出する信号により誘導される、放射線心臓検査のためのカテーテルで造影剤を注入する装置にも関する。

添付の図面を参照すると、本発明は更に明確になるであろう。

図１に示すように、左冠状動脈２の入口、右冠状動脈４の入口及び左心室６の内部に３種類の異なるカテーテルがそれぞれ位置決めされている。

更に、図１は、心臓において、右心房８、左心房１０、右心室１２、上大静脈１４、下大静脈１６、大動脈１８、肺動脈２０、前心室間動脈２２、後心室間動脈２４及び回旋左動脈２６を示している。

図２、図３及び図４は、身体内部に配置されたときに上記の３つのカテーテルの注入端部がとる形状をそれぞれ示す。図２に示すように、右冠状動脈用のカテーテル２８はほぼ直線状の部分２８ａを有し、先端部２８ｃの一部が冠状動脈内に侵入できるように先端部２８ｃを直線部分２８ａから約９０°で誘導するために、直線部分２８ａは屈曲部分２８ｂで終わっている。先端部２８ｃは、その末端部に位置する造影剤の唯一の出口を形成している。図３に示すように、左冠状動脈用のカテーテル３０はほぼ同じであるが、逆向きの形状を呈し、先端部３０ｃの一部が冠状動脈に侵入できるようになっている。図４に示すように、左心室用のカテーテル３２はほぼ直線状の部分３２ａの延長上に螺旋状の端部３２ｂを有する。このような特定の形状をしているため、この種のカテーテルは一般に「ピグテール」として知られている。螺旋状の形状により、カテーテルの先端部３２ｃは左心室の壁に過度に近接したり、壁と接触することがない。実際には、カテーテル３２は一般に「目で見て確認することなく」挿入され、造影剤は、心室腔内に存在する圧力に勝るために必要である非常に高い圧力で先端部３２ｃから噴出される。先端部が心室の壁に近づきすぎていると、噴出する造影剤が壁を損傷することになってしまうであろう。

冠状動脈用のカテーテル２８、３０とは異なり、ピグテールカテーテルの先端部３２ｃは造影剤を噴出するためのいくつかの出口を含み、それらの出口はカテーテルの末端部の直前のカテーテル壁の周囲に一様に配分されている。従って、造影剤は端部の周囲にほぼ一様に分散され、左心室の内腔を急速に満たす。

カテーテル２８、３０、３２は心臓から離れた部分、一般に、末梢動脈又は末梢静脈から人体内部へ導入される。カテーテルは内部に収納されているワイヤにより動脈に沿って誘導されるが、その際、到達目標位置に近づくまで、ワイヤは注入端部をほぼまっすぐな状態に保持する。その後、ワイヤを注入端部から引き抜くことにより、注入端部を適切な形状に復元させることができる。カテーテルの他端部は冠状動脈に使用すべきカテーテルの場合は手動操作される注射針に接続され、心室に使用されるべきピグテールカテーテルの場合には電気的に制御される自動注入装置に接続される。

次に、図５及び図６を参照して、カテーテル２８、３０及び３２を使用する冠動脈造影及び心室造影における画像収集の標準プロトコルを説明する。

図５に概略的に示すように、患者３６（頭部と肩が示されている）は放射線画像センサ３８（フィルム又は電子）及びＸ線放射源４０を有する放射線装置に身体を伸ばした状態で位置決めされている。センサ３８とＸ線源４０により形成される縦列構成は胸部の高さにある患者の頭部−爪先軸（長手方向軸）に対して垂直な軸Ａ−Ａ'上で整列されている。この縦列構成は患者の頭部−爪先軸に関して回転自在であり、センサ３８とＸ線源４０は、通常、患者が中心に位置決めされている半円形クレードルの両端部にそれぞれ装着されている。従って、Ｘ線源と検出器の縦列構成の回転平面において様々に異なる角度で画像収集シーケンスを行なうことが可能である。

図６は、標準的な冠動脈造影及び心室造影のプロトコルの主要な段階のフローチャートであり、このフローチャートに従って動画像シーケンスが獲得され、各シーケンスはそれぞれ対応する固定平面から行なわれる。カテーテル２８は左冠状動脈の開口内にある（段階Ｅ２）。その位置決めは、一般に、カテーテル操作時に触診により行われる。必要に応じて、この段階の間に、カテーテルの端部の周囲環境を透視により可視化するために少量の造影剤を送り込むことができる（記録を伴わない投与量の少ないリアルタイム撮影）。カテーテル２８が位置決めされたならば、動画像シーケンスの収集の手続き（ＰＡ）が実行され、その主要な段階は図６の右側の部分に表されている。このＰＡ手続きは冠状動脈における造影剤の進み具合を示すいくつかの動画像シーケンスを獲得して、記録するもので、各シーケンスは基準位置（又は屈曲角形成）を構成するそれぞれ異なる平面で行なわれる。通常、基準位置は（１）検出器３８が直接に患者に面している正面位置、（２）ＯＡＧ７０［ＬＡＯ７０］、すなわち、７０°の左前斜めプロジェクション（方向は常に患者を基準として表される）、（３）ＯＡＧ９０［ＬＡＯ９０］、すなわち、９０°の左前斜めプロジェクション、又は直立プロファイル、及び（４）ＯＡＤ２０［ＲＡＯ２０］、すなわち、２０°の右前プロファイルである（図５を参照）。

シーケンスごとに、通常は５立方センチメートルである所定の投与量の造影剤がフィルム撮影シーケンスを通して、すなわち、５秒から６秒の周期で手動操作で注入される。収集の速度は毎秒２５又は３０枚（欧州又は合衆国の規格に従う）であり、平面ごとに合わせて１５０枚から２００枚の画像が収集される。

方法は、正面シーケンスを収集するためにＸ線源−センサの縦列構成３８、４０を配置することにより開始される（段階Ｅ３）。位置決めの間、画像平面が正しくフレーミングされていること及びカテーテルが常に適切に位置決めされていることが、必要に応じて調整を行いながら検証される（段階Ｅ４）。次に、Ｘ線の下で動的シーケンスの収集が制御され（段階Ｅ５）、同時に上述の条件の下で造影剤が注入される（段階Ｅ６）。収集が完了すると、後続する平面（ＯＡＧ７０、ＯＡＧ９０及びＯＡＤ２０）の各々について同じ手続きが実行され、それぞれに対応して位置決め段階（Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９）が実行される。従って、合わせて約２０秒にわたる左冠状動脈の動的シーケンスが収集され、総投与量は２０立方センチメートルになる。

次に、カテーテル２８を引き抜き（段階Ｅ１０）、その代わりに右冠状動脈用のカテーテル３０を右冠状動脈の開口に導入する（段階Ｅ１１）。その後、先に説明した動的シーケンスの収集のＰＡ手続きを再開する。右冠状動脈の構造の形状により良く適応させるために、このＰＡ手続きを基準位置で修正することは可能である。右冠状動脈のシーケンス収集の後、カテーテルを引き抜く（段階Ｅ１０'）。

方法は、ピグテールカテーテル３２を左心室の腔に導入することにより心室造影を継続して実行し（段階Ｅ１２）、画像平面を３０°の右前斜め位置（ＯＡＤ３０）に位置決めする（段階Ｅ１３）。次に、３秒から４秒程度の周期で動画像シーケンスの収集が開始される（段階Ｅ１４）。この収集の間に、電気機械式注入装置によって約４０立方センチメートルの造影剤が注入される（段階Ｅ１５）。心室の検査により、心室の全体形状を可視化すること及び心室がどのようにして収縮するかを観察することが可能になる。場合によっては、中隔の壁の運動の異常を検出することが問題になっているときには、ＯＡＧ６０軸でも画像が収集される。最後に、検査プロトコルが完了した時点でカテーテル３２が引き抜かれる（段階Ｅ１０"）。

本発明の実施例は、Ｘ線源−検出器の縦列構成をＦＲ０００７１５５に記載されているようにいわゆる「左」曲線（すなわち、単一の平面上には位置していない）に沿って変位させることを可能にするＸ線装置に関連して提示される。しかし、本発明を標準的な放射線造影装置で使用することも可能である。

図７に示すように、装置３４は床上に立つ平坦な土台部３６を具備する支持構造を含み、土台部に対して直角に支持壁３８が立っている。支持壁はある高さに水平軸４２と整列された回転軸４０を維持している。回転軸４２は半円形クレードル４６の回転支持アーム４４の端部４４ａに側方から嵌合し、クレードル４６の自由端部にＸ線源４８及び検出器５０がそれぞれ装着されている。支持アーム４４はＬ字形であるので、水平軸４２に対して垂直にＬの分岐部分が発生させるクレードル４６の軸方向変位はクレードル４６におけるＸ線源４８と検出器５０の側方への装着位置のずれを補償する。従って、Ｘ線源４８を検出器５０と結ぶ軸５２は回転軸４２と交差している。クレードル４６は支持アーム４４に摺動自在に装着され、周囲方向への回転を行う。すなわち、この摺動は、クレードル４６で中心位置を定められた摺動軸５４を中心としてＸ線源−検出器軸５２の空間内の位置を変位させることが可能である。支持アーム４４の回転軸４２、Ｘ線源−検出器４８、５０の整列軸５２及び摺動軸５４はアイソセンターと呼ばれる点５６で交わり、互いに垂直である（直交している）。患者は水平軸４２と整列されたテーブル５９上の水平面に維持される。

軸４２、５２及び５４がこのように配列されていることにより、患者の頭尾軸及び右左方向軸とそれぞれ整列されている２つの垂直平面において自由度をもってＸ線源−検出器の縦列構成４８、５０を３次元変位させることが可能になる。これらの自由度の各々における運動はそれぞれ対応するプログラム可能アクチュエータ（図示せず）によって個別に制御されるが、Ｘ線源−検出器の縦列構成４８、５０の軸５２の経路を左面に従って形成することが可能である。その経路に関わる関心要素は検出器５０の感知面であり、感知面５０の中心に匹敵する画像平面の中心の変位に関して以下に経路を定義する。従って、この中心点は、アイソセンター５６で患者と交わった後、Ｘ線源４８の焦点から来る放射線を捕捉する。

また、頭尾軸を中心として回り、正面図に近づくにつれて患者の頭部又は足に向かって変位される経路上の画像平面の変位をプログラムすることも可能である。

装置３４全体の動作は、様々に異なる機能６０に対応するアクセスコンソールと、様々に異なるパラメータ及び収集された放射線画像を可視化するための画面６２とを有するマイクロプロセッサ利用制御装置５８により管理される。この実施例では、制御装置はいくつかのアクションを心臓の運動と同期させるために心電計６４に接続されると共に、カテーテル３２に嵌合させるべき注入チューブ６５ａを有する造影剤の電気機械式注入装置６５に接続されている。

制御装置５８により管理される機能は、（１）左（又は平坦）曲線に沿った経路、変位の速度の経過（加速、減速）及び経路上の停止点のプログラミングを伴う、軸４２、５４を中心とするＸ線源−検出器の縦列構成４８、５０を変位させるそれぞれのアクチュエータ、（２）フィルム撮影パラメータ、すなわち、Ｘ線源及び検出器の軌道の制御、並びに（３）画像収集シーケンスの開始及び停止と同期される注入シーケンスの開始及び中断、心電計６４により提供される心電図（ＥＣＧ）の関数としての各注入サイクルの開始及び終了、注入サイクルの回数及び注入量などのパラメータを伴う、いくつかの注入サイクルに分割される注入シーケンスの制御を含めた注入装置６５の動作である。

制御装置５８は更に経路を計算し且つ／又はそれを記憶する。経路は、ユーザがコンソール６０を介して指示するか、又は手動操作で装置３４の可動ユニットを屈曲角形成に従って位置決めし、それを記憶することにより指示できる屈曲角形成から計算されることが可能である。例えば、装置３４に連係される３つの３次元マーキング軸４２、５２及び５４に沿った３つの角度により屈曲角形成を定義することによって、ユーザは座標（０，０，０）の第１の屈曲角形成と、座標（０，０，α）の第２の屈曲角形成と、座標（０，０，β）の第３の屈曲角形成を定義することができる。尚、α及びβは零ではない。言うまでもなく、４つ以上の屈曲角形成について経路をプログラムすることも可能である。そこで、制御装置５８は、（１）テーブル５９、患者、Ｘ線源４８又は検出器５０との衝突を引き起こす危険があるために禁止されている規定可能な屈曲角形成、及び（２）各々の軸に関する最大角加速及び注入されるべき造影剤の総投与量を最小にするためにできる限り短くなければならない走行時間などの、装置の機械的又は電気機械的ストレスのような装置の特性を考慮に入れつつ、画像平面５０にプログラムされた屈曲角形成を通過させるために、アクチュエータを適切に制御することにより、装置の可動部分がたどるべき経路を判定する。

開示された実施例においては、ループを形成するために、経路は患者を中心として左右方向の第１の通路と、それに続く、右左方向の第２の通路とを描くようにプログラムされる。尚、方向はこの逆であっても良い。ループは開いていても良いし（終端点は開始点と一致しない）、閉じていても良い（終端点が開始点と一致する）。更に、経路上における画像平面の変位の速度は、選択された基準平面に対応する屈曲角形成を通過するときは減速し、それらのポイントの間では加速されるようにプログラムされる。また、心臓がそのサイクルの同じ所定の相、例えば、充満相にある時点で基準平面への到着が規律正しく起こるように、経路に沿った画像平面の変位は心電計によって制御される。その制御は、心電計６４により生成される心電図（ＥＣＧ）の解析により実現され、その周期性により様々に異なる相を予測することが可能である。

次に、図８のフローチャート及び図９から図１２を参照して、上記のようにプログラムされた図７の装置によって実行される、本発明の一実施例に従った冠動脈造影検査のプロトコルを説明する。開示される実施例では、この検査の後に心室造影検査が実行される。収集される動画像のシーケンスを再構成することにより、時間に伴って進展する３次元（３Ｄ）画像を得ることができ、いわゆる４次元（４Ｄ）画像の生成につながる。

画像平面の経路をプログラミングする初期段階（段階Ｅ２０）が実行される。プログラミングは、基準屈曲角形成を構成しようとする画像平面の位置を規定することによって始まる。それらの基準屈曲角形成は、画像平面の様々に異なる運動を表す球形図である図９に大きな黒い丸Ｐ１〜Ｐ５により表されている。球の中心はアイソセンター５６（図７）であり、その半径はアイソセンターとＸ線源４８の焦点との距離に等しい。基準屈曲角形成は、その一部に、一般に冠動脈造影で使用されている屈曲角形成を含み（図５参照）、それに検査すべき領域の視点を最適化するために選択された屈曲角形成が追加される。その目的のために、それらの屈曲角形成は左冠状動脈と右冠状動脈の双方を撮影するために使用されることが考慮に入れられる。尚、基準屈曲角形成Ｐ１〜Ｐ５の位置は患者の頭尾軸４２及び右左方向軸５４に関して自由に選択されることに注意すべきである。開示される実施例では、屈曲角形成は５つであり、２つの「標準」屈曲角形成（頭尾軸に関する同じ回転平面上にある）、すなわち、６０°の左前斜め（ＯＡＧ６０）（ポイントＰ１）及び「正面」（ポイント２）を含み、正面の場合、Ｘ線ビームの軸は垂直であり、画像平面は患者のすぐ上方に位置している。第３の屈曲角形成（ポイントＰ３）はＯＡＧ３０画像平面に相当するが、１５°の尾方向偏向を伴う。

これら３つの屈曲角形成に、例えば、右冠状動脈の構造を更に良く識別するために選択される他の２つの屈曲角形成Ｐ４及びＰ５が追加される。

一般に、次の基準ポイントを考慮することができる。左冠状動脈を適切に可視化するために、３０°の右前斜めの基準位置は回旋分枝及び左前下行動脈の一部を解析することを可能にする。わずかに尾方向型の屈曲角形成の別の基準位置、すなわち、３０°の方位角を維持しつつ、検出器５０が患者の足に近接している位置は、左前下行動脈の別の部分を可視化し且つ画像上で中間血管の回旋分枝によりその部分が覆い隠されるのを回避するために使用できる。逆に、右前斜めプロジェクションにおける頭方向型の屈曲角形成の基準位置は斜走動脈を十分に可視化することを可能にする。

６０°の右前斜め屈曲角形成の基準位置は、斜走動脈及び前心室間動脈（ＩＶＡ）の一部を検査するために使用できる。２０°の頭方向屈曲角形成の場合、ＩＶＡの一部の短縮を回避するために６０°の左前斜め屈曲角形成を適用することができ、左主本幹及び斜走分枝の良質の画像が提供される。側面から見る場合、すなわち、Ｘ線ビームの軸が水平方向である場合、特に左側から見るときには、ＩＶＡの別の部分、並びに第１の斜走動脈及び左端の縁辺動脈の様々に異なる部分を最適の状態で見ることができる。

右前動脈の場合、４５°の左前斜め型の屈曲角形成の基準位置を１５°の頭方向角度と関連付けることができる。１５°の頭方向偏向を伴う９０°の左前斜め屈曲角形成の基準位置は右冠状動脈の垂直部分、並びに側副分枝、右心室動脈及び右端縁辺動脈の解析に使用できる。１５°の頭方向偏向を伴う４５°の右前斜め屈曲角形成の基準位置は後心室間動脈、並びに側副分枝、右心室動脈及び右側縁辺動脈を可視化するために使用できる。

基準屈曲角形成Ｐ１〜Ｐ５がプログラムされたならば、制御装置５８はそれらの各々を通過する経路を計算する。図９に示すように、全体をＴにより示されているこの経路は、中断なく互いにリンクされた３つの部分、すなわち、（１）頭尾軸に関して第１の方向（外側）に向かい、屈曲角形成Ｐ１で始まり、屈曲角形成Ｐ３で終わる画像平面の左右変位に対応する第１の部分Ｔ１、（２）頭尾軸に関して第２の方向（内側）に向かい、屈曲角形成Ｐ３で始まり、屈曲角形成Ｐ５で終わる画像平面の右左変位に対応する第２の部分Ｔ２、及び（３）屈曲角形成Ｐ５をＰ１に接合する第３の部分Ｔ３から構成されている。

この経路全体に沿った画像平面の変位は「回転」という用語により示され、回転時の画像のフィルム撮影及び記録は「回転収集」という用語により示される。

経路の第３の部分Ｔ３は本質的には閉ループを形成する、すなわち、画像平面を開始点に戻す働きをする。このようにして、中断なく回転の連続を実行することが可能である。

経路Ｔは、開始時の加速の段階と、各々の基準屈曲角形成Ｐ１〜Ｐ５に接近するときの減速の段階を伴って、画像平面の滑らかな運動を生成するために計算される。心臓の拡張相の間（心臓が準静止相にあるとき）に２つの基準屈曲角形成の間の急速な変位が起こり、心臓の収縮相の間に基準屈曲角形成の低速通過が起こるように、運動はＥＣＧの影響も受ける。更に、ＥＣＧとの同期は、各々の基準屈曲角形成Ｐ１〜Ｐ５を通過するときに心臓が同じ相にあることを保証する。

目安として、１回の回転収集における動的収集シーケンスの持続時間は４回から５回の心臓拍動に対応する。すなわち、これは約５秒に相当する。収集シーケンスの間、Ｘ線源４８と検出器５０はＸ線放出及びフィルム撮影の適切な調整を伴って起動される。

収集シーケンスは経路の第１の部分Ｔ１及び第２の部分Ｔ２の全持続時間にわたり、おそらくは第３の部分Ｔ３の初めの一部分にかかる。収集は毎秒２５枚から３０枚の速度で実行される。画像が収集される経路の部分は、図９には一連の小さな黒丸により表されている。

一般に、プログラミング段階Ｅ２０はプロトコルに対する装置３４の初期設定時にのみ実行される。従って、パラメータ変更の場合を除いて、後続する患者の検査についてはこの段階は省略される。

その後、患者をテーブル５９上に位置決めし、左冠状動脈及び右冠状動脈の開始点で、例えば、大腿動脈から大動脈根へゲージ６の「ピグテール」カテーテル３２を導入した上で、検査が開始される（段階Ｅ２２）。カテーテル３２の注入端部の位置決めを図１０に示す。必要に応じて、透視画面でカテーテルの適正な位置決めを調整することができる（段階Ｅ２４）。

カテーテル３２が位置決めされたならば、先に説明したように、加速−減速及びＥＣＧ同期の特性を伴って、造影剤を注入せずに、経路Ｔに沿って第１回の回転収集が実行される（段階Ｅ２６）。不透明化を伴わないシーケンスはデジタル画像減算のための基準画像の収集を可能にする。また、患者の人体構造、特に、胸郭及び脊柱に対する心臓の全般的位置どりを可視化することも可能になる。この第１回の回転収集の間に収集された画像のうちの１つの表現を図１１に示す（画像Ｉ）。

次に、第１回と同一ではあるが、造影剤の注入を伴って第２回の回転収集が実行される（段階Ｅ２８）。その目的のために、造影剤で満たされ、制御装置５８から入力される注入指令に応答することができる注入装置６５のチューブ６５ａにカテーテル３２を接続する。従って、造影剤が注入されるとき、造影剤はほぼ等方性の力で放出され、左冠状動脈及び右冠状動脈の各々の開口に到達して、冠状動脈樹に沿って伝搬される。開示される実施例では、造影剤の注入は連続して実行されるのではなく、造影剤が大動脈弁の閉鎖相で導入されるように心臓の律動速度と同期された噴流として実行される（同時発生相Ｅ３０）。注入の同期について、図１２を参照して更に詳細に説明する。弛緩（拡張）を示すＥＣＧ波６８のピーク６６は心電計６４（図７）により供給される心電図（ＥＣＧ）で識別され、それらのピークは大動脈弁の閉鎖相に相当する。大動脈弁の開放と閉鎖の開始位置は、時間の軸ｔに沿った様々に異なる位置で図中符号７０により概略的に表されている。尚、大動脈弁７０は拡張期ピーク６６に先立つＥＣＧサイクルの部分の間に閉鎖されることに注意すべきである。大動脈弁が閉鎖している期間中、心室からの血液の逆流はほぼ存在しない。従って、それらの閉鎖相の間にのみ造影剤を導入することにより、造影剤は最小限の損失で左冠状動脈及び右冠状動脈の開口に流入するため、好ましい。

図１２の下の部分に示すように、造影剤注入相（斜線を引かれた矩形７２）は２つの拡張期ピークの間の周期ｔ_bのほぼ半分を占め、ピークを過ぎる直前に位置しているのが好ましい。同期は、制御装置５８が自動的に拡張期ピーク６６を検出し、その周期性ｔ_bを判定することにより、一方では、検出されたピークの後に周期ｔ_bのほぼ１/２に当たる時間をおいた時点で注入装置６５に注入を開始するように指令し、他方では、次のピークが現れた時点で注入を停止するように注入装置に指令することによって実現される。

このように、注入装置６５はパルスモードで指令を受信して、７２で示されるサイクルの間に連続する造影剤の流れを送り出す。注入される造影剤の総量は５から７立方センチメートルであり、これが４回から５回の注入サイクルに配分される。全ての注入サイクルの開始と停止は、それぞれ、１回の回転の画像収集シーケンスの始まりと終わりとほぼ同期されている。

この第２回の回転収集のとき、造影剤は心筋を灌注するために冠状動脈及び従属動脈に沿って伝搬される。そこで、減算及び処理の後に、図１１に図中符号ＩＩで表されるような一連の画像が得られる。本発明の一実施例では、そのようにして収集された動画像のシーケンスにより、冠状動脈樹全体を同時に可視化することが可能になる。数秒間にわたる第２回の回転収集の後、造影剤の一部は心筋を灌流し始めている。

この心筋の不透明化を更に特定して可視化するために、第２回の回転収集の後、同じ経路特性に従うが、造影剤を注入せずに第３回の回転収集が実行される（段階Ｅ３２）。通常、第２回の回転収集のときに注入された造影剤は、第２回の回転収集の後に休止時間を設定する必要なく、第３回の回転収集の周期の間に心筋全体に十分適切に拡散し終わっている。しかし、必要に応じて、そのような休止時間を設けることも可能である。従って、第３回の回転収集は、所定量の造影剤を追加することなく、左心室の壁の３次元可視画像（図１１、画像ＩＩＩ）を獲得すること及び血管の閉塞のために灌注が不十分である心筋の領域を検出することを可能にする。

本発明の実施例は、ピグテールカテーテル３２を大動脈弁を越えて心室内へ押出すことにより、心室造影検査を継続して実行することを可能にする（段階Ｅ３４）。カテーテル３２がこのように位置決めされたならば、造影剤を注入して第４回の回転収集が実行される（Ｅ３６）。検査に望まれる画像に応じて、この収集の経路はそれ以前の３回と同じであっても良いし、あるいは異なっていても良い。この期間中、約４０立方センチメートルの造影剤が一定の流量で導入される。この第４回の回転収集時に収集される動画像は、左心室における造影剤の進み具合を可視化することを可能にする（図１１、画像ＩＶ）。このようにして進展して行く３次元画像が得られ、それを時間変数と関連付けると、４次元（４Ｄ）画像が生成される。

プロトコルの終了時に、ピグテールカテーテル３２は引き抜かれる（段階Ｅ３８）。回転収集で得られた一連の画像から、静止（３Ｄ）３次元画像又は進展する（４Ｄ）３次元画像を得るために異なるデジタル処理を実行することが可能である。

図１１の下の部分に示すように、これらの収集から、（１）第１回の回転収集及び第２回の回転収集の対応する画像の減算（画像ＩＩ− 画像Ｉ）と、基準フィルムからのデジタル計算により、冠状動脈の３Ｄ画像群（ボックス７４）を取り出し、（２）第１回の回転収集及び第３回の回転収集の対応する画像の減算（画像ＩＩＩ − 画像Ｉ）と、基準フィルムからのデジタル計算により心臓の筋肉組織（心筋）の３Ｄ画像（ボックス７６）を取り出し、（３）第１回の回転収集及び第４回の回転収集の対応する画像の減算（画像ＩＶ − 画像Ｉ）により左心室の内部の４Ｄ画像（ボックス７８）を取り出し（この場合、第１の回転収集は第４回の回転収集の動画像と同期された動画像をも含む）、且つ（４）冠状動脈の３Ｄ画像と左心室の４Ｄ画像とのデジタル組み合わせにより冠状動脈の４Ｄ画像群（ボックス８０）を取り出すことが可能である。

従って、本発明の開示される実施例においては、（１）示される全ての画像が単一のカテーテル３２を使用し、造影剤を１回注入することにより得られ、（２）造影剤は左冠状動脈と右冠状動脈で同時に導入されるため、１回のシーケンスで全ての冠状動脈の不透明化を可視化することが可能であり、（３）冠状動脈に造影剤を注入した後のいくつかの時点で、回転収集を単純に繰り返すだけで、心筋の組織の不透明化の画像を得ることができ、そのため、灌注欠陥を明瞭に検出することが可能になり、（４）カテーテルを左心室の中へ単純に送り出すだけで、心臓のその部分の運動の動的検査によりプロトコルを延長することができ、且つ（５）一実施例に従って、大動脈弁の閉鎖相の間にのみ造影剤を左冠状動脈及び右冠状動脈内へ導入することにより、投与量を約５０％減少させることが可能になるか、又は同じ投与量で２倍の期間にわたり収集を実行することが可能になる。

従って、造影剤を導入する１つの段階だけで、左冠状動脈及び右冠状動脈から冠状動脈樹の構造を可視化することが可能である。収集時に画像平面が進んで行くということにより、デジタル処理によってその構造を３次元再構成することが可能になる。尚、冒頭で説明した、平面が静止している標準的方式においてはこの可能性を想像するのが困難であることに注意すべきである。

動画像収集の間に造影剤は周期的に導入されるのが好都合であり、各々の導入サイクルは心臓律動における大動脈弁の閉鎖の相に相当する。従って、投与される造影剤は、造影剤が相対的に静止した環境にあり、従って、２つの冠状動脈に最も良く侵入する見込みがある時間にのみ噴流として送り出される。この構成は、検査される心臓の心電図で検出される拡張期ピークで得ることができる。一実施例では、造影剤の各導入サイクルは第１の拡張期ピークと、それに続く第２の拡張期ピークとのほぼ中間に位置する瞬時に開始され、ほぼ第２のピークが現れた時点で中断される。画像平面の経路は、患者の頭部−爪先軸及び左右軸を中心として進展する左曲線を規定するのが好都合である。経路は開ループ又は閉ループを規定することができ、頭部−爪先軸を中心とする第１の方向への運動に対応する第１の部分と、頭部−爪先軸を中心とする、第１の方向とは逆の第２の方向への運動に対応する第２の部分とを含む。経路は基準屈曲角形成に対応する通過ポイントを含むのが好ましく、画像平面の進行の速度は通過ポイントの外側では速くなり、通過ポイントでは減速される。

各々の基準屈曲角形成を通過する瞬間が心臓サイクルの同じ相、特に心臓の収縮相に位置するように、画像平面の進行は心臓律動と同期されるのが好都合である、
造影剤を導入せずに、画像平面が所定の経路に沿って進行するのに伴って動画像シーケンスを収集することから成る予備段階を更に付随することができる画像減算技法を使用しても良い。

更に、方法は、段階ｂ）に続いて、造影剤を導入せずに、画像平面の進行に伴って新たな動画像シーケンスを収集し、それにより、心筋の不透明化を可視化することを可能にすることから成る段階を提供することができる。造影剤を注入し、それと並行して画像平面の進行に伴って動画像を収集する心室造影により検査を継続することが可能である。

造影剤を導入する段階ａ）は、いわゆる「ピグテール」カテーテルなどを利用して実行されるのが好ましい。

収集された画像は、（１）不透明化されていない心臓の３次元再構成、（２）心筋の３次元再構成、（３）時間と共に進展する冠状動脈樹の３次元再構成、及び（４）時間と共に進展する左心室の３次元再構成のうちの少なくとも１つを実行するために処理されるのが好都合である。

従って、大動脈弁の閉鎖中にのみ造影剤を注入するように誘導することができる。その目的のために、心電図信号入力と、その信号における拡張期ピークを検出する手段とを含むことができ、注入は拡張期ピークを検出したときに中断される。

装置は、拡張期ピークに到達する前の、プログラム可能である所定の時間に造影剤の注入を開始する手段を含むことができる。この時間は２つの連続する拡張期ピークのほぼ中間であっても良い。更に、所定の回数の注入サイクルにわたって造影剤を注入するように装置をプログラムすることも可能である。装置は、注入の開始及び停止を総体的にフィルム撮影シーケンスの開始及び停止と同期させる手段を更に含むことができる。

特許請求の範囲に挙げられている本発明の範囲から逸脱せずに、当業者により構造及び／又は過程及び／又は機能の様々な変形を実施できるであろう。

心臓の全体図。 従来の技術で使用されていた、右冠状動脈に造影剤を導入するためのカテーテルの注入端部の図。 従来の技術で使用されていた、左冠状動脈に造影剤を導入するためのカテーテルの注入端部の図。 左心室に造影剤を導入するための一般に使用されている「ピグテール」カテーテルの注入端部の図。 放射線画像収集のための異なる屈曲角形成を示す図。 冠動脈造影及び心室造影の標準プロトコルの主要な段階を示すフローチャート。 本発明の一実施例による、付属装置の概略図を含めた放射線造影装置の全体図。 本発明の一実施例による冠動脈造影及び心室造影プロトコルの主要な段階を示すフローチャート。 図８のプロトコルで使用できる回転データ収集のための経路及び基準屈曲角形成の概略図。 図８の第２の回転データ収集の場合の造影剤導入時の左冠状動脈及び右冠状動脈に近接させたピグテールカテーテルの位置決めを示す図。 ＩからＩＶとして示されるそれぞれの標準画像の形態をとる、実行された４回の回転データ収集の各々における不透明化を示し、更に、異なるデータ収集から可能である３Ｄ画像及び４Ｄ画像の種類を示す図。 患者の心電図の拡張期ピークに関する、造影剤の注入のサイクルと大動脈弁の閉鎖の同期を示すタイミング図。

符号の説明

２８、３０…カテーテル、３２…ピグテールカテーテル、４２…回転軸、４６…クレードル、４８…Ｘ線源、５０…検出器、５２…Ｘ線源−検出器軸、５４…摺動軸、５８…制御装置、６４…心電計、６５…注入装置、６６…拡張期ピーク、７２…注入サイクル

Claims (10)

1. 「ピグテール」カテーテル（３２）を利用して大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈（２、４）に同時に造影剤を注入する過程と、
   該造影剤が注入されるときに、所定の経路（Ｔ）に沿って、画像の収集時に、画像平面（５０）の進行に伴って、左冠状動脈及び右冠状動脈における造影剤の伝搬の動画像のシーケンスを収集する過程（Ｅ２８）と、
   次いで、画像平面（５０）の進行に伴って造影剤を導入せずに新たな動画像シーケンスを収集する過程（Ｅ３２）と
   から成る放射線検査の方法の前記各過程をコンピュータに実行させるプログラム。
2. 造影剤は動画像収集中に周期的に導入され、各導入サイクル（７２）は心臓律動における大動脈弁の閉鎖の相に対応し、
   造影剤の導入の各サイクル（７２）は、検査される心臓の心電図で検出される拡張期ピーク（６６）に基づいて制御され、
   造影剤の導入の各サイクル（７２）は第１の拡張期ピーク（６６）と連続する第２の拡張期ピーク（６６）のほぼ中間に位置する瞬間に開始され、およそ第２のピークが現れた時点で中断される請求項１記載のプログラム。
3. 画像平面（５０）の中心の経路（Ｔ）は長手方向軸（４２）及び左右軸（５４）を中心として進展する左曲線を規定する請求項１または２に記載のプログラム。
4. 経路（Ｔ）は開いたループ又は閉じたループを規定し、その一部（Ｔ１）は長手方向軸（４２）に関する第１の方向への運動に対応し、第２の部分（Ｔ２）は長手方向軸に関する、第１の方向とは逆である第２の方向への運動に対応する請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラム。
5. 経路（Ｔ）は基準屈曲角形成に対応する複数の通過ポイント（Ｐ１〜Ｐ５）を含み、画像平面（５０）の進行の速度は通過ポイントの外側では増加し、通過ポイントで減少する請求項１から４のいずれか１項に記載のプログラム。
6. 画像平面（５０）の進行は、各基準屈曲角形成（Ｐ１〜Ｐ５）における通過の瞬間が心臓サイクルの同じ相に位置するように、心臓律動と同期され、
   各基準屈曲角形成における通過の瞬間は心臓の収縮相に対応する請求項５記載のプログラム。
7. 大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈（２、４）に同時に造影剤を注入する前に、所定の経路（Ｔ）に沿った画像平面（５０）の進行に伴って、造影剤を導入せずに動画像シーケンスを収集することから成る予備段階を含む請求項１から６のいずれか１項に記載のプログラム。
8. 検査は、画像平面（５０）の進行に伴って前記造影剤を注入する過程を前記プログラムが前記コンピュータに実行させ、それと並行して動画像を収集しつつ心室造影を実行する過程を前記プログラムが前記コンピュータに実行させること（Ｅ３６）により継続される請求項１から７のいずれか１項に記載のプログラム。
9. 「ピグテール」カテーテル（３２）を利用して大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈（２、４）に同時に造影剤を注入する手段と、
   所定の経路（Ｔ）に沿って、画像の収集時に、画像平面（５０）の進行に伴って、左冠状動脈及び右冠状動脈における造影剤の伝搬の動画像のシーケンスを収集する手段と、
   次いで、画像平面（５０）の進行に伴って造影剤を導入せずに新たな動画像シーケンスを収集する手段とを具備する装置。
10. 放射線源と、
    身体を通過した放射線を検出する検出器と、
    「ピグテール」カテーテル（３２）を利用して大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈（２、４）に同時に造影剤を注入する手段と、
    心臓律動の所定の相と同期されたサイクルの間に造影剤を注入するように、心臓律動（６６、６８）を検出する信号により前記注入する手段を制御する手段（５８）と、
    大動脈の根から左冠状動脈及び右冠状動脈（２、４）に同時に造影剤を注入する前に、所定の経路（Ｔ）に沿った画像平面（５０）の進行に伴って、造影剤を導入せずに動画像シーケンスを収集する手段と、
    所定の経路（Ｔ）に沿って、画像の収集時に、画像平面（５０）の進行に伴って、左冠状動脈及び右冠状動脈における造影剤の伝搬の動画像のシーケンスを収集する手段と、
    次いで、画像平面（５０）の進行に伴って造影剤を導入せずに新たな動画像シーケンスを収集する手段とを具備する装置。

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