JP5920792B2 - 分子乳房画像化装置 - Google Patents
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Description
本発明はマンモグラフィ（breast mammography）の装置および方法に関する。さらに詳細には、本発明は分子乳房画像化および超音波画像化の統合された装置および方法に関する。
ここ数十年、乳癌スクリーニングが特に５０歳以上の女性に推奨されてきた。米国では早期発見と高度治療の相乗効果によって、乳癌による死亡率が大幅に減少してきており、他国でも同様の減少が見られる。しかしながら、マンモグラフィスクリーニングが成功したにも関わらず、マンモグラフィが完全なスクリーニング方法とは言い難いことも認識されている。特にマンモグラフィにおける密度の高い乳房（dense breast）の女性において、マンモグラフィの限界が明らかである。マンモグラフィが濃くなるほどマンモグラフィの感度が劣化し、マンモグラフィにおける極度に密度の高い乳房パターンのある女性に対しては、５０パーセント以下の感度であることが分かっている。
増加した密度が乳癌に対する重大な危険要因であるので、マンモグラフィにおける密度の高い場合にマンモグラフィの感度が劣化するので事態が悪化する。密度の高い乳房パターンがより若い女性に高頻度で発生することを考えると、乳癌の高い家族性リスクのある若い女性をスクリーニングする際、マンモグラフィの価値はこの要因のために大幅に低減する。
次のマンモグラフィスクリーニングの主要な制限は、女性を乳癌と診断する危険が高いことである。多くの研究によれば、乳癌の高い属性リスク（generic risk）のある女性に対するマンモグラフィの感度が３３〜４３パーセント程度であることが分かってきている。これらの研究のほとんどが４０歳平均の女性に行われ、これら研究において、密度の高い乳房パターンがマンモグラフィ画像のかなりの割合で存在するため、マンモグラフィが劣ることが部分的に説明される。
密度の高い乳房組織の癌の病変の検出の問題に対する可能性のある解決方法に、超音波をこのような被験者に用いることにある。超音波が補助的なスクリーニングに有利であるが、というのは、それが広く利用可能で被験者に良好な耐容性があり、かつ放射線を含有しないことである。しかしながら、補助的な超音波スクリーニングが多くの乳癌を発見できないだけではなく、誤った癌陽性検出および不要な生検のリスクが高いことがある。このように、乳房悪性疾患の単独検出法として乳房全体に超音波を使用することは疑わしい。マンモグラフィとを統合して用いても、この２つの解剖学的な技術には重大な制限がある。超音波で見られる、病変に係る機能的な情報を提供する補完的な方法を提供することは非常に有益である。そのような方法によって、誤った陽性病例の数が大幅に低減され、かつ機能的および解剖学的な異常を示すこれら病変を放射線専門医が評価できる。
最近の５年間にわたり、乳房画像化に応用された核医学ベースの技術がいくつか開発されている。これらに、陽電子放出マンモグラフィ（positron emission mammography）（ＰＥＭ）および分子乳房画像化（molecular breast imaging）（ＭＢＩ）が含まれる。ＰＥＭにおいて、乳房が２つの対向する検出器の間に圧迫され、Ｆ−１８フッ化デオキシグルコースなどの陽電子放出放射線医薬によって放出される５１１ＫｅＶガンマ線が該２つの検出器間の同時の画像化によって検出される。ＰＥＭ画像が乳房組織によるグルコース利用の画像を提供し、乳房の小さな癌を検出できることを証明した。マンモグラフィや超音波などの解剖学的な技術とは異なり、ＰＥＭは密度の高い乳房組織に影響されない。
次の核医学ベースの技術がＭＢＩである。この技術は１つまたは２つの小さなガンマカメラを用いる。カメラと圧迫パドルの間または２つのガンマーカメラの間に乳房が圧迫され、Ｔｃ−９９ｍセスタミビなどの単一光子放射線医薬によって放出される放射線がコリメーションの後に検出される。ＭＢＩは断層写真撮影を必要としない２次元画像化技術であり、しかしながら、２つの対向するガンマカメラからの情報を用いて、ＭＢＩイメージの機能的異常の真の深さが計算される。ＭＢＩシステムが、非常に高い感度、たとえば１０ミリメートル以下の病変の検出に対して場合によっては９０パーセント以上を示す。加えて、ケースによっては、ＭＢＩが乳癌のリスクの高まったときの無症候性女性におけるデジタル、アナログマンモグラフィに比べて３倍の癌を検出できることが分かった。
感度の違い以上に、ＭＢＩなどの乳房の機能的な画像を提供する技術が従来のマンモグラフィでは発見できない病変を検出できることがある。同様に、ある良性の乳房状態がＭＢＩによって誤って陽性として発見される恐れもあるし、この投与で、超音波で利用可能な解剖学的な情報から、良性のプロセスに容易に特定され得る。現在、超音波システムおよびＭＢＩからの機能的な画像を統合させることは実施されていない。超音波診断は、被験者を仰臥させてからハンドヘルドスキャナが用いられて乳房をスキャンする。ＭＢＩは、通常、被験者を座らせて乳房がガンマカメラ間またはカメラおよびパドル間で軽く圧迫されて実施される。ＭＢＩはたとえば５〜１０分程度の撮影時間に１０〜１５ポンドの力の、軽度の圧迫力を用いる。この撮影手順が一般に実質的に痛みの伴わないものと見なされている。ＭＢＩおよび超音波診断間で被験者の向きが異なるため、乳房組織の形状が２つのモーダリティ間で大幅に異なり、これによって、機能的な病変の場合の解剖学的病変の相互関係が困難となる。超音波診断からの解剖学的画像およびＭＢＩからの機能的な情報の正確な相互位置合わせが現状可能ではない。
ここ数年にわたり、いくつかの事業者が全体乳房超音波システム（whole-breast ultrasound system）（「ＷＵＳ」）の開発を手掛けてきている。この開発の主目的は、画像品質の技師または放射線医への依存を低減させ、再現性のある画像技術を提供するである。これらシステムは、従来の乳房超音波と同じように仰臥姿勢の被験者を撮影することを意図している。被験者が仰臥していない場合、ＷＵＳシステムが従来の超音波画像よりも仰臥していない被験者により良い被写域を提供する一方で、ＷＵＳシステムが乳房組織の到達可能被写域において喪失を被る。そのため、ＷＵＳシステムが、仰臥していない被験者姿勢において従来の超音波画像よりも良好な被写域を提供する一方で、ＭＢＩなど仰臥しない被験者姿勢を必要とする画像モーダリティとの統合に適用するのには未だ制約がある。
よって、解剖学的および機能上の両方の乳房画像を取得できるＭＢＩシステムを提供することが望ましく、そのような画像は相互位置合わせに適用できて乳房の癌病変の存在の正確で信頼できる評価ができる。さらには、乳房生検がＭＢＩのガイダンスの下で実施されるようなＭＢＩシステムを提供することが望まれる。
本発明がＭＢＩおよび超音波の統合またはＭＢＩおよび画像案内乳房生検の統合向けに構成された分子乳房画像（「ＭＢＩ」）を提供して、上記の問題点を解決する。通常、ＭＢＩシステムが２つの対向するガンマ線検出器を有し、該検出器の１つのガンマ線検出器が他のガンマ線検出器に対して移動可能に構成されて、その結果、１つのガンマ線検出器が検査部位から離されることによって、超音波画像または画像案内乳房生検ができるようにする。
本発明の１つの態様において提供されるＭＢＩシステムは、検査部位の近傍に配設された支持構造と、支持構造に連結されて検査部位の第１の部位に沿って延在する第１の検出器ヘッドと、支持構造に連結されて検査部位の第２の部位に沿って延在する第２の検出器ヘッドと、を備える。第１のガンマ線検出器が、支持構造に支持され検査部位の近傍の第１の画像プレーンを画定するように延在された第１のガンマ線検出器と、第１の画像プレーンと実質的に同一面に延在し検査部位および第１の検出器ヘッド間に配置された第１のコリメータ、とを有する。同様に、第２の検出器ヘッドが、支持構造に支持され検査部位の近傍の第２の画像プレーンを画定するように延在された第２のガンマ線検出器と、第２の画像プレーンと実質的に同一面に延在し検査部位および第２の検出器ヘッド間に配置された第２のコリメータ、とを有する。ＭＢＩシステムが、前記第１の検出器ヘッドおよび前記支持構造間に配置された調節可能な連結部をさらに有する。該調節可能な連結部が、前記第１の検出器ヘッドが実質的に直接に前記第２の検出器ヘッドに対向している第１の位置、および前記第１の検出器ヘッドが実質的に直接に前記第２の検出器ヘッドに対向していない第２の位置の間に前記第１の検出器ヘッドの動作を許す。
本発明の別の態様は、前記調節可能な連結部が回転軸を画定する枢軸を有して、前記第１の検出器ヘッドを前記回転軸を中心に回転させて、前記第１の検出器ヘッドが前記第１の位置および前記第２の位置間で動くことを許す。
本発明のさらに別の態様は、調節可能な連結部には、第１の画像化プレーン上の方向に沿って第１の検出器ヘッドをスライド自在に動かすように構成された支持アームが設けられ、該支持アームが、第１の検出器ヘッドが該方向に動くことを許して、検出器ヘッドが第１の位置およ第２の位置の間で動く。
本発明のさらに別の態様は、画像案内乳房生検に適用されるコリメータを提供する。このようなコリメータは、第１の方向に延在する隔壁を有する第１のコリメータ部、および第２の方向に延在する隔壁を有する第２のコリメータ部が設けられている。第１のコリメータ部が平行孔コリメータ部とされ、第１の方向が第２の画像プレーンに実質的に垂直とされ、第２のコリメータ部が傾斜孔コリメータ部とされ、第２の方向が第２の画像プレーンに対して角度０〜９０°の間とされる。平行孔コリメータ部が実質的に円形の外周を有し、傾斜孔コリメータ部が環状でかつ前記平行孔コリメータ部の外周の周りに延在されている。コリメータが、たとえば、ＭＢＩシステムの第２のコリメータであるか、または単一検出システムに使用されて良い。
本発明のさらに別の態様は、第２の検出器ヘッドには、前記第２のガンマ線検出器に連結されたコリメータスリーブがさらに設けられ、前記第２のコリメータを置き換え可能に受けるように構成されている。
上記のおよび他の態様並びに本発明の有利な点が以降の説明から明らかにされる。説明において、その一部を形成する添付図面が本発明の好適な実施形態の図示を目的に参照され示される。このような実施形態が本発明のすべての範囲を必ずしも表すわけではなく、そのために特許請求の範囲が参照され特許請求の範囲を解釈するために本明細書で参照される。
現在の無線案内乳房生検の方式には、Ｘ線または超音波画像からの追加情報を組み込むには性能の制限がある。さらには、このような方式では、病変の位置を特定し生検を実施する機構が提供されるが、病変については何らの補足情報を提供しない。このように、陽子放出マンモグラフィ（「ＰＥＭ」）および乳房特定ガンマ画像化（breast specific gamma imaging）（「ＢＳＧＩ」）用に開発された方式は病変の位置を特定する従来の画像化方式を提供するに過ぎず、どちらも生検処理を改善するまたは加速する革新的情報を何ら組み込まない。ＰＥＭおよびＢＳＧＩの両方について画像あたり通常約１０分の画像化時間の場合、生検処理が生検針の正しい配置を確認するのに必要とされる画像の枚数に依存し長時間の処理となる恐れがある。
本発明のＭＢＩシステムが解剖学上の相互関係の情報を提供し、該情報が意思決定プロセスにおいて臨床医を補助するのに非常に役立つ。乳房画像化において、異なるモーダリティ間で乳房位置が変化するために、これらモーダリティ間の検出を、特には良性および悪性組織域が共に存在する複雑なケースにおいて、相互に関係付けることは困難とされる。ＭＢＩで取得された画像の増大する取り込み領域を超音波画像上の対応する領域に相互に位置合わせする性能があれば、医者が病変の性質および適切な行為をより良く決定できるようになる。
病変位置の先験的知識が利用可能な場合のシステムの感度を改善するように多く設計された特殊設計コリメータの１つを本発明のＭＢＩシステムが有して良い。これらコリメータが全体乳房を画像化する必要がなく、かわって病変の周辺の乳房領域に焦点を絞ることができる。これらの焦点の絞られたコリメータが空間的解像を損失することなくＭＢＩシステム感度において実質的に感度を上げることができ、一方で、焦点の絞られたコリメータが病変下に位置付られなければならない。そして、コリメータを乳房の適切な領域に素早く容易に移動させる機構が提供される。
図１を参照し、分子乳房画像化（「ＭＢＩ」）システム１００には、検出器ヘッド１０２として表される、２つの対向するカドミウム亜鉛テルル化物（「ＣＺＴ」）検出器が設けられる。特には、検出器ヘッド１０２が上部検出器ヘッド１０２Ｕ、および下部検出器ヘッド１０２Ｌを有する。代表的なＭＢＩシステムおよびそれの使用方法が、たとえば「定量的分子乳房画像化の装置と方法」の題名の米国特許同時継続出願第１２／５１５，３６９に記載されており、本明細書に援用される。検出器ヘッド１０２Ｕ、１０２Ｌそれぞれがたとえば２０×１６センチメートル（ｃｍ）の寸法で改良直立型マンモグラフィ構台１０４に実装される。１つの実施形態では、検出器ヘッド１０２がＬｕｍａｇｅｍ３２００ＳＨｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅで、画素サイズ１．６ミリメートル（ｍｍ）を有するＧａｍｍａ Ｍｅｄｉｃａｌｄｅａｓ社製の固体カメラである（ここで、ＬｕｍａｇｅｍはＣａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＮｏｒｔｈｒｉｄｇｅのＧａｍｍａ Ｍｅｄｉｃａｌｄｅａｓ社の商標である）。
検出器１０２の相対的な位置がユーザ制御装置１０６を用いて調節される。特には検出器ヘッド組立１０２が好ましくは圧迫機構として機能するように設計される。したがって、このシステム構成によって、乳房の何れの病変および何れの検出器ヘッド１０２間の最大距離が乳房の厚さの半分とされ、潜在的には、追加の画像化時間や処方を増やさずに小さな病変の検出ができるようになる。ＭＢＩシステム１００が検出器ヘッド１０２で取得された信号を処理するプロセッサ１０８を有して画像を生成して関連のディスプレイ１００に表示されて良い。
一般に、検出器ヘッド１０２Ｕ、１０２Ｌがそれらの間に検査部位１１２を形成するように配置される。検査部位１１２が第１の画像化プレーンおよび第２の画像化プレーンに対して画定される。第１の画像化プレーンが、たとえば上部検出器ヘッド１０２Ｕが検査部位１１２に沿って延在されて画定され、第２の画像化プレーンが、たとえば下部検出器ヘッド１０２Ｌが検査部位１１２に沿って延在されて画定される。
本発明が教示するのは、ＭＢＩシステムの検出器ヘッドの１つが、ＭＢＩおよび超音波の統合またはＭＢＩおよび乳房生検の統合に適するＭＢＩシステムを提供するように構成され得ることである。他の構成では、検出器ヘッド１０２の１つが、ＭＢＩシステムと併用するために特別に構成された超音波プローブまたはＷＵＳ画像化装置と置き換え得る。一般に、ＭＢＩおよび超音波画像化の統合、またはＭＢＩおよび乳房生検の統合に適するＭＢＩシステムの構成は、検出器ヘッド１０２が別のヘッドに対して移動できて、その結果、超音波画像化システムまたは生検装置が乳房に接触可能となる。このように、一般に、ＭＢＩシステムが第２の検出器ヘッドに対して第１の位置および第２の位置間で移動するように構成された第１の検出器ヘッドを有して良い。一般に、そのような第１の位置が、２つのヘッドが対向してＭＢＩ用に構成された位置とされ、第２の位置が、２つのヘッドが対向せずに、超音波画像化または生検用の、乳房に接触できる位置とされる。たとえば、上部検出器ヘッド１０２Ｕが下部検出器ヘッド１０２Ｌから離れて回転するように構成されても良く、または検出器ヘッド１０２が別のヘッドに対して長手方向に移動するように構成されても良い。
一般に、マンモグラフィの感度が制限されると知られる密度の高い乳房組織を有する女性に対して、このようなシステムがさらに完全な画像化解決法を提供し、また、診療所に幅広く採用されてコスト効率のあるものになろう。
上部検出器ヘッドなどの検出器ヘッド１０２の代表的な構成は、ＭＢＩおよび超音波の統合用に構成されるか、またはＭＢＩ案内乳房生検向けに適して構成されて図２〜図４に示され、以降に参照する。検出器ヘッド１０２がガンマ線検出器２０２、コリメータ２０４、内部コリメータフレーム２０６を備える。ガンマ線検出器２０２およびコリメータ２０４が、コリメータ２０４が検出器ヘッド１０２で画定される画像化プレーンに実質的に平行するように配置される。検出器ヘッドが外部コリメータフレーム２０８および音響カップリングプレート２１０を覆って位置付けられる。同時に、外部コリメータフレーム２０８および音響カップリングプレート２１０が圧迫プレート２１２と呼ばれても良い。他の圧迫プレート２１２の構成が音響カップリングプレートのみであっても良く、音響カップリングプレート２１０が１つまたは複数の支持部材に連結され、または生検グリッドプレートが外部コリメータフレーム２０８などの外部フレームに連結される。内部コリメータフレーム２０６が検出器ヘッド１０２の凹部で受けらえる寸法とされる。さらには、内部コリメータフレーム２０６が内側の拡がりでコリメータ２０４を受けられる寸法とされ、その結果、コリメータがガンマ線検出器２０２の表面に形成された検出アレイ２１４と一直線上に配置される。例として、検出アレイ２１４がカドミウム亜鉛テルル化物（「ＣＺＴ」）検出要素で構成されても良い。外部コリメータフレーム２０８がその内側の拡がりで音響カップリングプレート２１０およびコリメータ２０４を受けて、その結果、コリメータ２０４が音響カップリングプレート２１０と接触するようになる。音響カップリングプレート２１０が外部コリメータフレーム２０８内に位置付けられ、その結果、音響カップリングプレート２１０が外部コリメータフレーム２０８と実質的に同一面の表面を形成し、それによって、対象乳房の部分などの検査下の対象部分を受けて圧迫する接触表面を提供する。
音響カップリングプレート２１０が低減衰の材料で構成され、好ましくは軟組織として超音波反射性能を有する材料で構成される。代表的な材料にナイロンおよびラテックスがある。また、生検用針が音響カップリングプレート２１０を介して乳房への挿管ができるように音響カップリングプレート２１０が構成されて良い。たとえば、ナイロンメッシュが用いられてホールグリッドで製造されて針が生検用に挿通される。さらには、検出器ヘッド１０２の退去以前に、音響カップリングプレート２１０が乳房を圧迫位置に保持させる。
超音波画像化用途において、下部検出器ヘッド１０２Ｌによって画像化された病変の正確な位置が超音波プローブを位置決めするのに用いられ、またＭＢＩおよび超音波画像の相互位置合わせを可能とする。このことは、音響カプラープレート２１０をマーキングすることでより促進され、たとえば、ＭＢＩ画像の位置に合うように識別できるグリッドパターンを用いる。また、ＭＢＩ画像から特定される病変位置が超音波システムおよび超音波画像上の電子マークに入力され、ＭＢＩおよび超音波情報の相互位置合わせを指図し確認するのに用いられる。
ＭＢＩ案内生検用途において、音響カップリングプレート２１０が生検グリッドプレートを収容する固定フレームで置き換えられても良く、それを介して生検が実施される。代表的な生検フレームが、Ｍａｍｍｏｔｏｍｅ Ｂｉｏｓｐｙ Ｓｙｓｔｅｍ（Mannotome、Cincinnati、Ohio）およびＡＴＥＣシステム（Hologic社、Bedford、Massachusetts）を含む一般に利用可能な生検装置に用いられるものなど、廃棄可能な生検グリッドプレートを収容するように設計される。
現在のＭＢＩ構台は、従来の乳房画像化に適切に設計されるが、ＭＢＩシステムおよび別の画像化モーダリティの統合、または生検装置の導入においては容易に設計されない。よって、ＭＢＩシステムが検出器ヘッド１０２を備えるように設計されて提供され、該ヘッドが、超音波画像化または生検用であろうが、対象の乳房へ接触できるように移動する。
ここで図５を参照すると、ＭＢＩシステムの代表的な構成が図示され、該システムが下部検出器ヘッド１０２Ｌから離れて回転できる構台実装蝶番式上部検出器ヘッド１０２Ｕを備えて、超音波画像化または生検用に、対象乳房への接触を提供する。ＭＢＩシステム５００がその中または別のトラック５０４に形成される支持構造５０２を有する。支持構造５０２が構台５０６に連結されてＭＢＩシステム５００がいろいろに向く被験者の周りに位置付けられる。トラック５０４に連結されるのは、上部支持アーム５０８、および下部支持アーム５１０である。上部検出器ヘッド１０２Ｕが上部支持アーム５０８に連結され、下部検出器ヘッド１０２Ｌが下部支持アーム５１０に連結される。モータ（図５では図示せず）が上部支持アーム５０８を駆動し、上部検出器ヘッド１０２Ｕが方向５１２に沿って下部検出器ヘッド１０２Ｌに向うか離れて移動される。上部検出器ヘッド１０２Ｕがその回転軸の回りでかつ回転方向５１６に沿って下部検出器ヘッド１０２Ｌから離れて回転させるヒンジ５１４を、上部支持アーム５０８が有する。上部支持アーム５０８が追加の圧迫支持アーム５１８に連結されても良い。上部支持アーム５０８および圧迫支持アーム５１８が一緒の場合、圧迫支持アーム５１８が上部検出器ヘッド１０２Ｕで乳房の圧迫を実現するよう用いられる。
上記のヒンジ５１４は、上部検出器ヘッド１０２Ｕなどの１つの検出器ヘッド１０２および支持構造５０２間の調節可能な連結部の一例に過ぎない。一般には、この調節可能な連結部が連結された検出器ヘッドが他の検出器ヘッドに対して移動することを可能とする。さらに一般的には、調節可能な連結部が第１の位置および第２の位置間の第１のヘッドを他の検出器ヘッドに対して移動することを可能とする。たとえば、第１の位置が２つの検出器ヘッドが実質的に直接に対向している位置で良く、第２の位置が２つの検出器ヘッドが実質的に直接に互いに対向していない位置で良い。図５に図示される構成において、２つの検出器ヘッドで画定される画像化プレーンが実質的に平行である第１の位置で、上部検出器ヘッド１０２Ｕで画定される画像化プレーンが下部検出器ヘッド１０２Ｌで画定される画像化プレーンから離れる角度にある。一例では、上部検出器ヘッド１０２Ｕで画定される画像化プレーンが下部検出器ヘッド１０２Ｌで画定される画像化プレーンに実質的に直角になるように回転される。また、調節可能な連結部を形成するヒンジ５１４がやはり回転軸が連結された検出器で画定される画像化プレーンに対して直角とされるように構成されることは理解されよう。
乳房の機能的な画像化が上記のＭＢＩシステムを用いて実行され、該システムによって乳房の病変の面内位置と共に、それの深さおよび投与された放射性核種の相対的な投与量が算出される。ＭＢＩ取得が完了すると、次に、圧迫プレート２１２を留置したまま上部検出器ヘッド１０２Ｕが退避する。上部検出器ヘッド１０２Ｕのガンマ線カメラが回転するので、圧迫プレート２１２が対象の乳房５２０と物理的に接触したままである。この処理によって乳房５２０の下部検出器ヘッド１０２Ｌおよび圧迫プレート２１２間で一定の圧迫が維持され、一方でＭＢＩシステムが分子画像化モードから超音波画像化または生検モードへ切り替わる。さらに、この乳房５２０の一定の接触によって、操作モード間が選択されている間の対象の移動が低減される。
上部検出器ヘッド１０２Ｕが乳房５２０から離れて回転した後、超音波システム５２２が上部ＭＢＩ検出器に置き換わり、乳房を掃引して、乳房組織の３次元画像、またはＭＢＩ画像で特定される関心領域の高解像度画像を取得する。ＷＵＳシステムが図５に図示され、従来のハンドヘルド超音波変換器が用いられる。分子および超音波画像化取得の両方が完了すると、ＭＢＩおよび超音波画像が相互位置合わせされる。図５に図示のＭＢＩシステム構成を用いると、機能的、解剖学的情報が、２つの画像化モーダリティから連続して取得される。結果として、乳房のある程度の動きまたは移動が２つの画像化プロセス間で発生しても、画像の位置合わせでこれらの誤差が処理される。
このＭＢＩシステム構成が有利な点は、従来の超音波では視認できない病変の位置が、ＭＢＩ画像上で判断されて特定され、またエラストログラフィ（elastrography）などの高度超音波技術から特定され、よって、望めば超音波案内生検も可能となることである。ケースの大半、たとえば８０パーセント以上で、病変がちょうど下部ＭＢＩ検出器で発見され、このように、超音波画像化の間、病変の位置情報が超音波システム上で更新され、病変の位置がＭＢＩから超音波画像化モードの変更で移動していないことが確認されるし、さらにはこれが内部画像化動作誤差に取り組まれることに有用である。
構台５０６がＤＢＩテーブル（Medical Positioning社、Kansas City、Missouri）などの生検テーブル（biopsy table）と互換となるように設計されても良い。このようなテーブルによって、被験者が上部の乳房をＭＢＩシステムに位置付けて横向きに横たわることができる。背中側の支持および被験者の位置が動きを最小にし、腋窩突起（axiallary trail）および後側胸（posterior-lateral beast）の中に良く当たれる。
上部支持アーム５０８および圧迫支持アーム５１８の構造によっては、圧迫プレート２１２が支持アーム５１８に取り付けられように構成され、たとえば、図５の矢印５２４で図示されるように、圧迫プレート２１２が圧迫支持アーム５１８の適当な大きさの穴に差し込まれる。
さて、図６Ａ〜６Ｂを参照すると、構台上部検出器ヘッド１０２Ｕおよび下部検出器ヘッド１０２Ｌを備えた別のＭＢＩシステムの代表的な構成が図示され、該システムが互いに対してスライド可能に移動して超音波画像化および生検に対する対象の乳房への接触を提供する。図５で図示の構成のように、図６Ａ〜６Ｂに図示の構成には、調節可能な連結部が備えられ、第１および第２の位置間の１つの検出器ヘッドの別の検出器ヘッドに対する移動を許す。しかしながら、図６Ａおよび６Ｂで図示の構成において、この調節可能な連結部には支持構造に連結された支持アームが設けられ、該アームによって、検出器ヘッドで画定されるそれぞれの画像化プレーンに同一面である方向に沿って検出器ヘッドの移動が可能となる。図６Ａが第１の位置などにあるＭＢＩシステムを図示し、図６Ｂが第２の位置などにあるＭＢＩシステムを図示する。図５に図示されるＭＢＩシステム構成と同様に、このＭＢＩシステム構成がそこに形成されたトラック６０４を有する支持構造６０２を備える。この支持構造６０２が構台６０６に連結されて、ＭＢＩシステム６００が被験者のいろいろな向きの周りに位置付けられる。トラック６０４に連結されるのは、上部支持アーム６０８および下部支持アーム６１０である。上部検出器ヘッド１０２Ｕが上部支持アーム６０８に連結され、下部検出器ヘッド１０２Ｌが下部支持アーム６１０に連結される。モータ（図６に示さず）が上部支持アーム６０８を駆動して、上部検出器ヘッド１０２Ｕが方向６１２に沿って下部検出器ヘッド１０２Ｌに向うかまたは離れて移動する。
上部支持アーム６０８が格納式アーム６１４を有し、それの一方が上部検出器ヘッド１０２Ｕに、他方が上部支持アーム６０８に連結される。同様に、下部検出器ヘッド６１０が格納式アーム６１６を有し、それの一方が下部検出器ヘッド１０２Ｌに、他方が下部支持アーム６１０に連結される。格納式アーム６１４、６１６によって、上部検出器ヘッド１０２Ｕおよび下部検出器ヘッド１０２Ｌが互いに対してスライド可能に移動できる。図示の構成において、上部検出器ヘッド１０２Ｕが長手方向６２２に沿って支持構造６０２に向うか離れて移動し、下部検出器ヘッド１０２Ｌが長手方向６２４に沿って支持構造６０２に向うか離れて移動しても良い。超音波画像化または生検を実施するために医師が乳房６２０に触れる場合、画像化処理中に上部検出器ヘッド１０２Ｕが格納式アーム６１４を格納して上部支持アーム６０８内で支持構造６０２に向って移動しても良い。同時に、下部検出器ヘッド１０２Ｌが下部支持アーム６１０から格納式アーム６１６を伸長して支持構造６０２から離れて移動しても良い。釣り合い重り６１８が下部検出器ヘッド１０２Ｌに反対端の下部支持アーム６１０に取り付けられて、下部検出器ヘッド１０２Ｌが伸長された位置のときに、ＭＢＩシステム６００が平衡して安定を保つ。このＭＢＩシステム構成において、圧迫プレート２１２が音響カップリングプレート２１０または生検フレームを有するが、図６Ａおよび６Ｂに図示のように、上部検出器ヘッド１０２Ｕに連結されて上部検出器ヘッド１０２Ｕに画定される画像化プレーンに実質的に平行になる。
さて、図７を参照すると、別の統合ＭＢＩ超音波システムの代表的な構成には、ＷＵＳシステム７２２などの超音波システムが設けられ、該超音波システムにはＭＢＩ検出器ヘッド１０２と同じようなサイズの超音波パドルが設けられる。代表的なＷＵＳシステムが、商標ＳｏｍoＶｕTM（U-Systems社、Sunnyvale、California）で販売されている統合の超音波プローブおよび圧迫パドル装置を備える。超音波システム７２２が通常、被験者が仰臥している乳房組織に直接に設置される。次に、オペレータが乳房の自動スキャンを実施する。上記のＭＢＩシステムの構成において、ＷＵＳパドルが圧迫装置の一部として機能して、ＷＵＳパドルおよびＭＢＩ検出器１０２間で乳房組織を軽く圧迫する。また、ＭＢＩシステムのこの構成が単一のガンマ線カメラを有するＭＢＩ検出器ヘッド１０２を備えて、該カメラが乳房７２０の下に位置付けられる。
統合ＭＢＩ超音波システムの別の代表的な構成が、超音波システムのエラストグラフィの機能を備える。代表的なシステムが、ＡｉｘｐｌｏｒｅTM（フランスＡｉｘ−ｅｎ州、ＳｕｐｅｒＳｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｅ社）の商標で販売されているエラストグラフィの機能を備えた超音波プローブを備える。Ａｉｘｐｌｏｒｅｒが通常、被験者が仰臥している状態の乳房組織に直接に配置されるように設計される。ＭＢＩシステムの上記の構成において、Ａｉｒｐｌｏｒｅｒプローブが音響カップリングプレート２１０の先端に置かれ、せん断波エラストグラフィがＭＢＩ画像に特定された特異投与の領域上で実施される。また、ＭＢＩシステムのこの構成が単一のガンマ線カメラを有するＭＢＩ検出器ヘッド１０２を備え、乳房７２０の下に位置付けられる。
使用において、マンモグラフィと同様の向きで、被験者が着座し、乳房がＷＵＳパドルおよびＭＢＩ検出器１０２によって軽く圧迫される。乳房の機能的な画像化がＭＢＩシステムを用いて実施され、同時にＷＵＳシステム７２２が乳房７２０の掃引を完了して乳房組織の３Ｄ画像を取得する。両方の画像取得が完了すると、ＭＢＩおよびＷＵＳの画像が位置合わせされる。この構成の有利なことは、ＭＢＩおよびＷＵＳの両方の画像の同時に取得することによるスキャン時間が短縮され、また、同様の位置合わせ不良に起因した動きアーチファクト（artifact）が軽減される点である。一方で、この構成には、深さ情報が無く、代わりにＷＵＳ画像との位置合わせに対する病変の面内位置のみを提供できる。このように、またＷＵＳによって病変が可視化され、超音波案内生検が予定されまたは望まれた場合に、その正確な位置が決定できる。
ＭＢＩ案内生検処置を実施するときに、標準の栓止が小さな放射能マーカを含んだ変更されたものに置き換えられて、生検針がＭＢＩ画像で識別される。このマーカがヨウ素１２５（「Ｉ−１２５」）シード（Iodine-125 seed）で構成されて良い。Ｉ−１２５放出の低ガンマ線エネルギは、２７ＫｅＶ程度であるが、マーカからの放出は確実に被験者から取得したＴｃ−９９セスタミビ画像と干渉しない。たとえば１５〜５００ｋｅＶ放出で画像化可能なＣＺＴ検出器を使用した場合、このマーカが画像化される。下部検出器ヘッド１０２ＬからのＭＢＩ画像上の病変の位置が生検針の面内座標を決定することに用いられる。病変の深さの見積もりに最初の２つのヘッドの画像が用いられる一方で、この条件下で生検を実施する場合の課題は、病変の位置が生検処置中に移動することである。そのため、ＭＢＩシステムを実時間画像化として構成して、生検処置中の病変の正確な位置に関する情報が更新されて利用可能とされることは有用である。
画像案内乳房生検を促進するため、コリメータが特別に設計されて用いられ、ＭＢＩシステムまたは核医薬ベースの画像化システムの感度を桁単位で向上させる。代表的なこの手のコリメータがたとえば２つの部分で構成され、第１のコリメータ部が第１の方向に沿って延びる隔壁を有し、第２のコリメータ部が第２の方向に沿って延びる隔壁を有する。例として、第１のコリメータ部がコリメータおよびガンマ線検出器で画定される画像化プレーンに実質的に垂直な方向に沿って延びる薄膜を有する平行孔コリメータでも良く、また、第２のコリメータ部がたとえば画像化プレーンから６０度の角度で、画像化プレーンに対して角度の付いた方向に沿って延びる隔壁を有する傾斜孔コリメータでも良い。
例として、第１のコリメータ部およびおよび第２のコリメータ部を有する代表的なコリメータの１つの構成の断面図が図８Ａに図示される。図示の構成において、コリメータ８００が平行孔部８０２および円錐形の傾斜孔部８０４を備える。円錐形の傾斜孔部８０４が、たとえばコリメータ８００およびガンマ線検出器（図８に図示されている）で画定される画像化プレーンに対して６０度の角度が付けられても良い。この構成において、一般に第２のコリメータ部が第１のコリメータ部の周囲に配置される。たとえば、平行孔コリメータ部８０２が円形で傾斜コリメータ部８０４が平行孔コリメータ部８０２に向って傾いている。コリメータ８００が病変の下方に正確に位置付けらたことが平行孔部８０２で確認できるので、生検針が乳房の下部を貫通する可能性が低減され、よって、コリメータ８００が衝撃を受けることが低減される。
平行孔部８０２が病変８０８の平行孔画像８０６を生成する。病変８０８がコリメータ８００から十分に離れていると、病変が複数の傾斜孔画像８１０を生成する。病変８０６が傾斜孔画像８１０ではなく平行孔画像８０６のみを生成する場合、該病変８０６がコリメータ８００に近すぎることになる。この例の場合、生検針が乳房を貫通しコリメータ８００から鉛で汚染され、これら汚染物が乳房５２０に挿入される。このように、傾斜孔画像８１０ではない平行孔画像８０６のみを生成する場合、生検を安全に実施するために、病変が下部検出器ヘッド１０２Ｌに近付きすぎて位置付けられると考えられる。この場合、下部検出器ヘッド１０２Ｌが再び設置されて、病変８０８が下部検出器ヘッド１０２Ｌの近傍に近付きすぎないようにされる。傾斜孔コリメータ部８０４および平行孔コリメータ部８０２の傾斜孔の角度が領域８１２のサイズおよび形状を決め、生検を安全に実施するために病変がそこに近付きすぎないように考慮される。病変がこの領域８１２内に位置付けられたとき、病変が傾斜孔画像を生成せずに、生検を安全に実施するために、病変がコリメータ８００に近付きすぎていることを示す。
図示の構成において、平行孔部８０２の直径Ｄが次式で決定される。
Ｄ＝２ｈ・ｔａｎ（θ） （１）式
ここで、ｈが領域８１２の高さ、θが傾斜孔コリメータ部８０４の穴の角度である。例として、領域８１２が高さ２センチメートル、孔の角度３０度の場合、平行孔コリメータ部８０２のＤは２．３センチメートルに設定される。このコリメータ設計を用いると、平行孔画像８０６の小さなホットスポットとして見れる病変が傾斜孔画像８１０の活性のリング（ring of activity）として観察される。腫瘍の深さが平行孔コリメータ部８０２の直径から算出される。
上記のコリメータ８００が、病変を視覚化するために病変の下に必ず位置付けられので、コリメータ８００が、図８Ｂに図示のように、下部検出器ヘッド１０２Ｌに連結されるコリメータスリーブ８１６の中にスライドできるトレイ８１４に搭載されて良い。鉛またはタングステンプレートが用いられて検出視野がコリメータ８００の領域に限定されても良い。このトレイ８１４がコリメータスリーブ８１６の中にスライドして病変８０８の下に位置付けられる。この配置を用いて、様々な種類のコリメータの設計が提供できる。たとえば、様々な直径の平行孔コリメータ、または様々な角度の傾斜孔部を有するコリメータが設計でき、かつ画像化用途によってはトレイ８１４から交換できる。同様に、従来の平行孔コリメータが必要に応じてトレイ８１４にやはり位置付けられても良い。このように、様々な乳房厚みが同じＭＢＩシステムに容易に収容できる。例として、乳房の厚さ６センチメートルまでに対して、おおよそ６．９センチメートル幅のコリメータが必要とされ、乳房の厚さ６センチメートル以上に対して、深い病変を確実に視覚化するさらに浅い角度にコリメータが設計され、一方で幅約７センチメートルの固定コリメータサイズを維持される。
診療使用において、上記の円錐コリメータが病変の下に位置付けられて生検される。胸壁に近い病変、すなわち、円錐コリメータの直径の半分内の病変に対して、コリメータの半円バージョンが設計されて乳房のこの部分を視覚化する。完全円錐コリメータの感度の半分しか持たないが、このようなコリメータが従来のコリメータに対して感度で５倍などの利得を有し、かつ、胸壁に近いまたは腋窩突起の英語"腋窩突起内の病変の生検が可能となる。
本発明が１つまたは複数の好適な実施形態について説明されてきたが、これら説明されたものとは別に、等価、交換、および変更が多く可能であって、かつ特許請求の範囲内であることは明らかである。
Claims (14)
- 分子乳房画像化（MBI）モードを含む第一動作モードと、分子乳房画像化誘導生検又は超音波画像化を含む第二動作モードと、で動作可能な分子乳房画像化（MBI）装置であって、
検査部位の近傍に配置された支持構造と、
前記支持構造に連結され前記検査部位の第１の部分に沿って延在される第１の検出器ヘッドであって、該第１の検出器ヘッドが、前記検査部位の近傍の第１の画像プレーンを画定するように延在され前記支持構造に支持された第１のガンマ線検出器、および前記第１の画像プレーンと実質的に同一平面上に延在され前記検査部位と前記第１のガンマ線検出器との間に配置された第１のコリメータ、を有する第１の検出器ヘッドと、
前記支持構造に連結され前記検査部位の第２の部分に沿って延在される第２の検出器ヘッドであって、該第２の検出器ヘッドが、前記検査部位の近傍の第２の画像プレーンを画定するように延在され前記支持構造に支持された第２のガンマ線検出器、および前記第２の画像プレーンと実質的に同一平面上に延在され前記検査部位と前記第２のガンマ線検出器との間に配置された第２のコリメータ、を有する第２の検出器ヘッドと、
前記第１の検出器ヘッドの近傍において前記第１の検出器ヘッドに動作可能に連結された圧迫プレートと、
前記第１の検出器ヘッドおよび前記支持構造の間に配置された調節可能な連結部であって、前記分子乳房画像化装置が前記第一動作モードから前記第二動作モードに変わる前記分子乳房画像化装置の切り換えの間、前記圧迫プレートが留置されたままとなるよう、第１の位置と第２の位置の間で、前記第１の検出器ヘッドを移動させる調節可能な連結部と、
が設けられ、
前記分子乳房画像化装置の切り換えが、前記第１の検出器ヘッドの移動によって可能とされ、
前記第１の位置は、前記第１の検出器ヘッドが前記第２の検出器ヘッドに対向している位置であり、
前記第２の位置は、前記第１の検出器ヘッドが前記第２の検出器ヘッドに対向していない位置である
ことを特徴とする分子乳房画像化装置。 - 前記第１の検出器ヘッドが前記第１の位置にあるときに、前記第１の画像プレーンが前記第２の画像プレーンに平行に延在している状態と、
前記第１の検出器ヘッドが前記第２の位置にあるときに、前記第１の画像プレーンが前記第２の画像プレーンに垂直に延在している状態と、
の少なくとも一つが満たされていることを特徴とする請求項１に記載の分子乳房画像化装置。 - 前記調節可能な連結部が回転軸を画定する枢軸を有して、前記第１の検出器ヘッドを前記回転軸を中心に回転させて、前記第１の検出器ヘッドが前記第１の位置および前記第２の位置の間で動くよう構成され、
前記回転の角度の範囲が、最大で９０度である
ことを特徴とする請求項１に記載の分子乳房画像化装置。 - 前記圧迫プレートが、前記第１の検出器ヘッドに連結され、かつ、前記第１の検出器ヘッドが前記第１の位置および前記第２の位置の間で動くときに前記第１の画像プレーンに固定されて構成されることを特徴とする請求項３に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記圧迫プレートが音響カップリングプレートおよび生検グリッドプレートの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項４に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記調節可能な連結部には、前記第１の画像プレーンの方向に沿って前記第１の検出器ヘッドをスライド自在に動かすように構成された支持アームが設けられ、該支持アームが前記第１の検出器ヘッドを前記方向に動かして、前記第１の位置および前記第２の位置の間で前記第１の検出器ヘッドを動かすことを特徴とする請求項１に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記第２の検出器ヘッドおよび前記支持構造の間に配置された別の調節可能な連結部がさらに設けられて、該別の調節可能な連結部が、前記第１の検出器ヘッドに対向している第１の位置および前記第２の検出器ヘッドが前記第１の検出器ヘッドに対向していない第２の位置の間で前記第２の検出器ヘッドを動かすことを特徴とする請求項６に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記別の調節可能な連結部には、前記第２の画像プレーンの方向に沿って前記第２の検出器ヘッドをスライド自在に動かすように構成された別の支持アームが設けられ、該別の支持アームが、前記第２の検出器ヘッドを前記第２の画像プレーンの方向に動かして前記第１の位置および前記第２の位置の間で前記第２の検出器ヘッドを動かすことをことを特徴とする請求項７に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記第１の検出器ヘッドの周辺から離れて前記第１の画像プレーンの方向に沿って延在する、前記第１の検出器ヘッドに連結された圧迫プレートがさらに設けられ、該圧迫プレートが、前記検出器ヘッドが前記第１の位置にあるときに前記圧迫プレートが前記検査部位に接触しないように配設され、前記第１の検出器ヘッドが前記第２の位置にあるときには前記圧迫プレートが前記検査部位に接触するように配設されていることを特徴とする請求項６に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記第２のコリメータには、第１の方向に延在する複数のコリメータ孔を有する第１のコリメータ部、および第２の方向に延在する複数のコリメータ孔を有する第２のコリメータ部、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記第１のコリメータ部が平行孔コリメータ部とされかつ前記第１の方向が前記第２の画像プレーンに垂直とされ、前記第２のコリメータ部が傾斜孔コリメータ部とされかつ前記第２の方向が前記第２の画像プレーンに対して０〜９０°の角度とされることを特徴とする請求項１０に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記平行孔コリメータ部が円形の外周を有し、前記傾斜孔コリメータ部が環状でかつ前記平行孔コリメータ部の外周の周りに延在されていることを特徴とする請求項１１に記載の分子乳房画像化装置。
- 前記第２の検出器ヘッドには、前記第２のガンマ線検出器に連結されたコリメータスリーブがさらに設けられ、該コリメータスリーブが前記第２のコリメータを収容可能に受けるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の分子乳房画像化装置。
- 分子乳房画像化（MBI）モードを含む第一動作モードと、分子乳房画像化誘導生検又は超音波画像化を含む第二動作モードと、で動作可能な分子乳房画像化（MBI）装置であって、
支持構造と、
前記支持構造に連結されると共に、第１のガンマ線検出器および第１のコリメータを有する第１の検出器ヘッドと、
前記第１の検出器ヘッドの近傍において前記第１の検出器ヘッドに動作可能に連結された圧迫プレートと、
前記支持構造に連結され、前記第１の検出器ヘッドに対して第１の位置および第２の位置の間で移動するように構成されると共に、第２のガンマ線検出器および第２のコリメータを有する第２の検出器ヘッドと、
を備えた分子乳房画像化装置であって、
前記第２の検出器ヘッドが前記第１の位置および前記第２の位置の間で移動する間、前記圧迫プレートが留置されたままとなるよう構成され、
前記分子乳房画像化装置が前記第一動作モードから前記第二動作モードに変わる前記分子乳房画像化装置の切り換えが、前記第２の検出器ヘッドの移動によって可能とされ、
前記第１の位置において前記第２の検出器ヘッドが前記第１の検出器ヘッドに対向し、前記第２の位置において前記第２の検出器ヘッドが前記第１の検出器ヘッドに対向していない
ことを特徴とする分子乳房画像化装置。
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