JP5899112B2 - 灌流イメージング - Google Patents

Description

以下は、一般に灌流イメージング（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ）に関し、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）に対する適用を求める。しかしながら、それはまた、他の医療イメージング用途及び非医療イメージング用途にも修正可能である。

ＣＴＰイメージングは、脳卒中患者など脳の灌流不全を有する患者の診断を実行するのに利用可能な情報を提供する。例えば、このようなスキャンから生成される時系列イメージは、虚血組織を特定し、及び／又は脳卒中患者などにおける不可逆的障害のある組織（壊死組織や梗塞のコア）と潜在的に可逆的障害のある組織（リスク組織や梗塞の周辺部）とを区別するのに利用可能である。

典型的なＣＴＰ手順は、造影剤を注入し、注入から数秒後に患者が所定の時間間隔でスキャンされ、取得したデータから関心領域の時系列イメージが生成される。灌流パラメータが、時系列イメージから抽出される。このアプローチについて、造影物質の濃度はイメージにおけるコントラストの向上、すなわち、ベースライン上のＣＴ数の増加に線形的に依存する。

局所脳血流量（ｒＣＢＦ）と脳血流量（ｒＣＢＶ）などの局所的定量パラメータの計算のため、局所的コントラスト増強がリファレンス領域（動脈など）におけるコントラスト増強と比較される。しかしながら、これは、再構成されたイメージがビームハードニングアーチファクトにより歪められるため、誤った結果をもたらす可能性がある。すなわち、従来のＣＴスキャナにおける画像再構成のため、単色エネルギーＸ線ソースが臨床用ＣＴスキャナのケースでないイメージングに利用されるという簡単化された仮定がなされ、この簡単化はビームハードニングアーチファクトを導く可能性がある。

ビームハードニングアーチファクトは、特に有意な量の骨が当該領域周辺にある場合、イメージにおける同質組織の領域を非同質なものに現す。コントラスト増強もまた、ビームハードニングアーチファクトによる影響を受ける。例えば、ビームハードニングアーチファクトは、コントラスト増強を造影物質の濃度が一定である領域において非同質なものに現す可能性がある。

本出願の各態様は、上述された問題などに対処するものである。

一態様によると、方法は、デコンポーザが、対象物又は被検者の薬剤ベースの時系列投影データを少なくとも薬剤ベースコンポーネントに分解するステップを有する。

他の態様によると、投影データデコンポーザは、少なくとも２つのエネルギー依存したコンポーネントに基づく薬剤ベースの時系列投影データに基づき、薬剤ベースの投影データを決定する時系列デコンポーザを有する。

他の態様によると、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータにより実行されると、前記コンピュータに薬剤ベースの時系列投影の少なくとも２つのコンポーネントを利用して、薬剤ベースの時系列投影データの薬剤ベースコンポーネントを決定するステップを実行させる命令を有する。

本発明は、各種コンポーネントとコンポーネントの組み合わせ、及び各種ステップとステップの組み合わせの形態をとりうる。図面は、好適な実施例を示すためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきでない。

図１は、一例となるイメージングシステムを示す。 図２は、一例となる投影データデコンポーザを示す。 図３は、一例となる方法を示す。

図１は、固定ガントリ１０２と、固定ガントリ１０２により回転可能に支持される回転ガントリ１０４とを有するＣＴスキャナ１００を示す。回転ガントリ１０４は、縦方向又はｚ軸に関して検査領域１０６の周りで回転する。

Ｘ線チューブなどの放射線ソース１１０が、検査領域１０６の周囲の回転ガントリ１０４により支持及び回転される。放射線ソース１１０は放射線を発射し、故知メータが発射された放射線を平行にし、検査領域１０６を走査する一般にファン、ウェッジ又はコーン形状の放射線ビームを生成する。

放射線ソースコントローラ１１２は、放射線ソース１１０の平均放射電圧を制御する。図示された実施例では、放射線ソース電圧コントローラ１１２は、少なくとも２つの異なる電圧の間で放射電圧をスイッチすることができる。これは、システム１００が、第１スキャンのための第１エネルギースペクトルを有する第１放射線ビームと、第ｎスキャンのための異なる第ｎエネルギースペクトルを有する第ｎ放射線ビームとを放射線ソース１１０が生成するマルチエネルギー取得のために利用することを可能にする。

放射線高感度検出アレイ１１４はまた、回転ガントリ１０４により支持され、検査領域１０６の反対方向に放射線ソース１１０から弧状に内在する。検出アレイ１１４は、検査領域１０６を走査する放射線を検出し、それを示す投影データを生成する。投影データは、ストレージ１１６に格納可能である。

プロセッサ又は投射データデコンポーザ１１８は、投射データを異なるエネルギーに応じたコンポーネントに分解する。以下でより詳細に説明されるように、一例では、デコンポーザ１１８は、投影データを光電コンポーネントとコンプトンコンポーネントなどの少なくとも２つのコンポーネントに分解し、薬剤ベースのイメージング処理のため、デコンポーザ１１８は、投影データを光電コンポーネント、コンプトンコンポーネント及び投与された薬剤コンポーネントとに分解できる。

再構成手段１２０は、分解されたエネルギーに依存したコンポーネント（光電、コンプトン及び／又は投与された薬剤）及び／又はこれらの組み合わせの１以上を再構成し、対象物又は被検者の関心領域を含む検査領域１０６を示す体積イメージデータを生成する。これは、時系列イメージのための薬剤の定量的マップを生成するのに利用可能な薬剤ベースの体積イメージデータ（解剖学的背景のないイメージデータなど）を生成することを可能にする。エネルギー依存性が既知であるため、ビームハードニングアーチファクトがまた低減又は軽減されてもよい。

注入手段１１２は、スキャンのための対象物又は被検者に１以上の物質又は薬剤（造影剤など）を投与するよう構成される。この物質は、あるいは医師によって手作業で投与されてもよい。

汎用計算システム１２４は、オペレータコンソールとして機能する。コンソール１２４に設けられるソフトウェアは、オペレータが２以上の非薬剤ベースの異なるエネルギー取得と、１以上の薬剤ベースの時系列又は灌流取得とを含む薬剤ベーススキャンプロトコルを選択することを含むシステム１００の動作を制御することを可能にする。

カウチなどの患者サポート１２６が、スキャンのための患者をサポートする。

図２は、一例となる投影データデコンポーザ１１８を示す。

第１又はスペクトルデコンポーザ２０２は、検出アレイ１１４からの投影データをスペクトル分解する。図示された実施例では、スペクトルデコンポーザ２０２は、２つの異なる放射電圧により実行された少なくとも２つの異なるスキャン又は取得を介し取得された投影データをスペクトル分解する。スペクトルデコンポーザ２０２は、エネルギー依存した投影データを光電コンポーネントとコンプトンコンポーネントとに同時に分解する。

一例では、スペクトルデコンポーザ２０２は、式１に基づき投影データをスペクトル分解する。

ここで、Ｍ_ｋＶｐはエネルギー依存した強度測定値を表し、Ｒ_ｋＶｐは発射スペクトルを表し、Ａ_１は光電効果の線積分を表し、

Ａ_２はコンプトン効果の線積分を表す。

少なくも２つのエネルギー依存した強度測定値（Ｍ_ｋＶｐ１及びＭ_ｋＶｐ２）が、Ａ_１及びＡ_２を決定するのに利用される。

第２又は時系列デコンポーザ２０４は、非薬剤ベース投影データの上述されたスペクトル分解からのエネルギー依存したコンポーネントを利用して、薬剤ベースの時系列投影データを分解する。例えば、時系列デコンポーザ２０４は、Ａ_１及びＡ_２に基づく時系列の何れかの時点における薬剤ベースコンポーネントを決定するため、薬剤ベース時系列投影データを分解できる。

一例では、時系列デコンポーザ２０４は、式２に基づき薬剤ベースコンポーネントを決定するため、薬剤ベース時系列投影データを分解する。

ここで、Ｍ_ｋＶｐ（ｔ_ｉ）は時系列の時点ｔ_ｉにおけるエネルギー依存した強度測定値を表し、ＣＡ（ｔ_ｉ）は時点ｔ_ｉにおける薬剤の線積分を表し、ｆ_ＣＡ（Ｅ）はエージェントのエネルギー依存した吸収を表す。Ａ_１及びＡ_２はそれぞれ、上述された光電効果とコンプトン効果との線積分を表す。

時系列デコンポーザ２０４は、式１から決定されるＡ_１及びＡ_２を用いて、式２からＣＡ（ｔ_ｉ）を決定する。一例では、Ａ_１及びＡ_２がまず決定され、その後にＣＡ（ｔ_ｉ）を決定するのに利用される。他の例では、Ａ_１、Ａ_２及びＣＡ（ｔ_ｉ）が同時に決定される。時系列取得の放射電圧は、スペクトル取得の１つと同じとすることが可能であり、又は異なるものとすることが可能である。

図３は、薬剤ベースの時系列投影データから薬剤ベースの投影データを生成する方法を示す。

３０２において、対象物又は被検者の関心領域の第１非薬剤ベーススキャンが、第１放射電圧を用いて実行される。３０４において、当該関心領域の第２非薬剤ベーススキャンが、異なる第２放射電圧を用いて実行される。上記スキャンの双方は、薬剤の投与前に実行され、ベースラインスキャンとしてとみなすことができる。

非限定的な具体例として、スキャンの一方は、約１４０ｋＶなどの約１２０〜１６０ｋＶの範囲の放射電圧により実行され、他方のスキャンは、約８０ｋＶなどの約６０〜１００ｋＶの範囲の放射電圧により実行される。上記範囲は、例示のために提供されるものであり、限定的なものでない。

３０６において、時系列薬剤ベース灌流スキャンが実行される。これは、患者に造影剤などの薬剤を投与し、それから所定の遅延後に、対象物又は被検者の関心領域を所定の期間連続的にスキャンすることを含むものであってもよい。

３０８において、薬剤ベースコンポーネントなどの薬剤ベース投影データが、２回の非薬剤ベーススキャンからの投影データに基づき、時系列投影データに対して決定される。薬剤ベース投影データは、上述された式１及び式２に基づき決定可能である。

３１０において、薬剤ベース体積イメージデータが、薬剤ベース投影データから生成される。薬剤ベース体積イメージデータは、時系列スキャンの定量的な薬剤データを提供する。

一例では、薬剤ベース体積イメージデータは時系列スキャンの薬剤ベースイメージを生成するのに利用される。このようなイメージは、コンソール１２４や他の計算装置のディスプレイ又はフィルムを介し提供可能である。薬剤ベースイメージは、非コントラスト増強組織を除去又は視覚的に抑制しながら、コントラスト増強組織を強調する。上述されるように、このようなイメージは、時系列の薬剤の定量的マップを生成するのに利用可能であり、脳血流（ＣＢＦ）や脳血量などの各種パラメータがこれから決定できる。

上記は、コンピュータプロセッサによって実行されると、プロセッサに上述された処理を実行させるコンピュータ可読命令により実現されてもよい。このような場合、命令は、関連するコンピュータに付属する及び／又はアクセス可能なメモリなどのコンピュータ可読記憶媒体に格納される。

本発明が、各種実施例を参照して説明された。ここでの開示を参照した他人には、改良及び変更が想到するかもしれない。本発明は、添付した請求項又はその均等の範囲内に属する限り、このようなすべての改良及び変更を含むものとして解釈されることが意図される。

Claims (10)

1. 第１スペクトルスキャンが第１放射電圧により実行され、第２スペクトルスキャンが前記第１放射電圧と異なる第２放射電圧により実行される少なくとも２つの非薬剤ベースのスペクトルスキャンからのスペクトル分解された投影データに基づき、光電コンポーネントとコンプトンコンポーネントとを決定するステップと、
   デコンポーザが、前記スペクトル分解により決定された光電コンポーネントとコンプトンコンポーネントとを利用して、対象物又は被検者の薬剤ベース灌流スキャンによる時系列投影データを少なくとも薬剤ベースコンポーネントに分解するステップを有する方法。
2. 前記対象物又は被検者を示す薬剤ベースの体積イメージデータを生成するため、前記薬剤ベースコンポーネントを再構成するステップをさらに有する、請求項１記載の方法。
3. 前記薬剤ベースの体積イメージデータは、前記薬剤ベース灌流スキャンによる時系列投影データの定量的な薬剤データを提供する、請求項２記載の方法。
4. 前記光電コンポーネントと前記コンプトンコンポーネントとを決定し、その後に前記光電コンポーネントと前記コンプトンコンポーネントとに基づき前記薬剤ベースコンポーネントを決定するステップをさらに有する、請求項１乃至３何れか一項記載の方法。
5. 前記光電コンポーネント、前記コンプトンコンポーネント及び前記薬剤ベースコンポーネントを同時に決定するステップをさらに有する、請求項１乃至３何れか一項記載の方法。
6. 請求項１乃至５何れか一項記載の方法を実現する投影データデコンポーザであって、前記光電コンポーネントと前記コンプトンコンポーネントとに基づき薬剤ベース灌流スキャンによる時系列投影データから、薬剤ベースの投影データを決定する時系列デコンポーザを有する投影データデコンポーザ。
7. 異なる２つの放射電圧により実行される少なくとも２回のデータ取得からの非薬剤ベースの投影データに基づき、前記光電コンポーネントと前記コンプトンコンポーネントとを決定するスペクトルデコンポーザをさらに有する、請求項６記載の投影データデコンポーザ。
8. 前記薬剤ベース灌流スキャンによる時系列投影データは、薬剤ベースの体積イメージデータを生成するため再構成される、請求項６又は７記載の投影データデコンポーザ。
9. 前記薬剤ベースの体積イメージデータは、定量的な薬剤マップを提供する、請求項８記載の投影データデコンポーザ。
10. コンピュータにより実行されると、前記コンピュータに請求項１乃至５何れか一項記載の方法の各ステップを実行させる命令を有するコンピュータ可読記憶媒体。

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