JP5972552B2 - 医療撮像システム - Google Patents

Description

本明細書で説明する実施形態は、装置の一つ以上の電気部品から生成される熱を再利用するシステムに関する。具体的には、本明細書で説明する実施形態は、撮像装置など医療装置の一つ以上の電気部品から生成される熱の再利用に関する。

ポジトロン断層法（ＰＥＴ：Positron Emission Tomography）スキャナ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）スキャナ、および磁気共鳴（ＭＲ：Magnetic Resonance）スキャナを含む撮像装置などの現代の医療装置は、稼働中にかなりの廃熱を生成する。この廃熱は、過熱防止のために装置から放散されなければならない。廃熱を適切に処理できない結果、過熱になり、これが早期の装置故障または装置誤動作に繋がる可能性がある。通常、この廃熱は装置から周辺環境へと放散される。

ＰＥＴ撮像は、医療撮像の分野で増えている。ＰＥＴ撮像は、患者への放射性医薬品（例えば、ＦＤＧ（fluorodeoxy glucose）として知られるフルオロデオキシグルコース）の患者への投与と共に開始する。放射性医薬品は、多くの場合、患者に注入されるが、吸入されても、摂取されてもよい。放射性医薬品の投与後、しばらくすると、化学物質の物理的な分子特性により、放射性医薬品が人体内の特定の位置に集中する。化学物質の実際の空間分布と、位置強度または蓄積領域と、投与からキャプチャひいては排除まで処理の動力学とは、全て、臨床的に重要である場合がある。この処理の間、放射性医薬品物質に付着した陽電子放射体は、半減期や分岐比など、同位体の物理特性に応じて陽電子を放射する。

研究により、放射性医薬品は、褐色脂肪沈着または褐色脂肪細胞（ＢＡＴ：Brown adipose tissue）に集積することがわかっている。褐色脂肪は、哺乳類に見られる二種類の脂肪または脂肪組織のうちの一つであり、低温環境での体の保温を助ける。褐色脂肪沈着への放射性医薬品の集積は、患者が低温である際に増加するものであり、患者の癌の外観を擬態する場合や癌の外観を隠してしまう場合がある。βブロッカーやバリウムプロプラノロールなどの放射性医薬品は、ＰＥＴスキャン中の褐色脂肪摂取を減らすために用いることができる。しかし、摂取に対するこれらの放射性医薬品の効果は限られており、薬物相互作用の可能性などの危険性が伴う。ＰＥＴスキャン中の褐色脂肪摂取を低減する別の方法として、例えば、温かい毛布を用いて患者を保温することが挙げられる。

Warm blanket decreases deceptive brown fat uptake in PET cancer scans, Medical Imaging, Oct. 1, 2006 Baba et al., Comparison of uptake of multiple clinical radiotracers into brown adipose tissue under cold-stimulated and nonstimulated conditions, The Journal of Nuclear Medicine, Vol. 48, No. 10, October 2007, pp. 1715-1723

本発明が解決しようとする課題は、褐色脂肪への放射性医薬品の集積を低減することができる医療撮像システムを提供することである。

実施の形態の医療撮像システムは、撮像装置と、患者パレットと、基部と、加熱サブシステムとを備える。撮像装置は、患者の測定データを取得するように構成され、熱を生成する少なくとも一つの電気部品を有する。患者パレットは、前記撮像装置のスキャン対象である前記患者を支持する。基部は、前記患者パレットを支持する。加熱サブシステムは、前記撮像装置の前記少なくとも一つの電気部品により生成される前記熱を用いて前記患者パレットを加熱する。前記加熱サブシステムは、前記少なくとも一つの電気部品により生成される前記熱を電気エネルギーへと変換する熱電発電装置と、前記熱電発電装置により変換された前記電気エネルギーを用いて前記患者パレットを加熱する加熱器とを備える。

図１は、一般的な空冷ＰＥＴ撮像システムを示す図である。 図２は、空冷システムが搭載されるＰＥＴ撮像システムの一実施形態を示す図である。 図３は、流体冷却システムが搭載されるＰＥＴ撮像システムの一実施形態を示す図である。

本実施形態に係る医療撮像システムは、撮像装置と、患者パレットと、加熱サブシステムとを備える。撮像装置は、患者の測定データを取得する。更に、撮像装置は、熱を生成して放射する少なくとも一つの電気部品を有する。患者パレットは、撮像装置のスキャン対象である患者を支持する。更に、加熱サブシステムは、撮像装置の少なくとも一つの電気部品により生成される熱を用いて患者パレットを加熱する。

図１は、従来の空冷システムを用いて冷却されるＰＥＴ撮像システム１００を示す。図１に示すように、ＰＥＴ撮像システム１００は、ＰＥＴスキャナ１１６およびオプショナルスキャナ（例えば、ＣＴスキャナまたはＭＲスキャナ）が搭載されるアセンブリ１１０を備える。ＰＥＴ撮像システム１００は、更に、基部１３２に取り付けられる患者パレット１３０を備える。患者パレット１３０は、ＰＥＴ撮像システム１００のスキャン対象である患者を支持する。患者は、ＰＥＴスキャナ１１６および／またはオプショナルスキャナ１１８全体を除々に移動する患者パレット１３０に横たわる。

典型的なＰＥＴ／ＣＴスキャナおよびＰＥＴ／ＭＲスキャナは、高速電気部品により生成される数千ワットの熱を放散する。この熱は、電気部品の寿命を延ばしてＰＥＴ撮像システム１００が正常に動作することを確実にするために放散されなければならない。従って、図１に示すように、ＰＥＴ／オプショナルスキャナ１１６、１１８は、例えば、吸気口１１４を介して撮像室からアセンブリ１１２へと冷気を引き込むことにより冷却される。ＰＥＴ／オプショナルスキャナ１１６、１１８により加熱された空気は、その後、排出口１１２を介して撮像室へ排出される。

ＰＥＴ撮像システム１００内の加熱された空気は、単に撮像室へと排出されるので、加熱された空気は、基本的に無駄になる。しかし、本発明者は、ＰＥＴ／オプショナルスキャナ１１６、１１８により生成される熱は、患者パレット１３０および／またはスキャン対象である患者を温めるために、加熱サブシステムにより再利用できると考えた。患者および／またはスキャン中に患者が露出される患者パレットの表面を温めることは、患者の快適さを向上させるだけでなく有益な撮像効果を有する。

有益な撮像効果は、ＰＥＴスキャン中の褐色脂肪摂取の減少を含む。例えば、低温環境で体の保温を助ける褐色脂肪沈着への造影剤ＦＤＧの集積は、９％以下の患者で癌の外観を擬態する場合や癌の外観を隠してしまう場合がある。動物試験は、薬理的介入が褐色脂肪摂取減少する時間の３０％で有効であることを示している。しかし、調査は、単に投影剤の注入前および摂取の段階で患者を保温することにより、褐色脂肪摂取の６２％が減少できることを示している。

一実施形態では、ＰＥＴ撮像システムは、連続して稼働する。これにより、ＰＥＴオプショナルスキャナから患者パレットへの伝熱もまた継続的になる。

図２は、ＰＥＴ撮像システム２００に空冷システムが搭載される一実施形態に係るＰＥＴ撮像システム２００を示す。一実施形態では、空冷システムは、患者パレット２３０の加熱サブシステムとして機能する。図２に示すように、冷気が吸気口２１２を介してアセンブリ２１０へ引き込まれてＰＥＴスキャナ２１６および／またはオプショナルスキャナ２１８が備える電気部品を冷却する。その後、熱気はエアダクト２４０および随意的に排気口２１４を介してアセンブリ２１０から排出される。一実施形態では、アセンブリ２１０への、また、アセンブリ２１０からの気流は、一つのまたは一組のファンにより制御される。

ここで、空冷システムは、少なくとも一つの電気部品により加熱される空気を撮像装置から患者パレット２３０へと導くダクトを備える。具体的には、エアダクト２４０は、アセンブリ２１０および基部２３２を接続し、加熱された空気をアセンブリ２１０から基部２３２へと導くように構成される。これにより、この実施形態では、空冷システムは、少なくとも一つまたは一組のファンとエアダクト２４０とを備える。エアダクト２４０に用いられる材料は、ＰＥＴ／オプショナルスキャナ２１６、２１８を阻害しないように選択される。

基部２３２へと導かれる加熱された空気は、その後、患者に接触する可能性のある患者パレット２３０の表面を少なくとも温めるために用いられる。例えば、一実施形態では、加熱された空気は、患者パレット２３０と基部２３２との間で接続される可塑性を有するダクトを介して患者パレット、つまり、患者ベッド装置、２３０の本体内部に導かれる。そして、空冷システムは、継続的に患者パレットに熱を与える。

上記した例では、患者パレット２３０は、患者パレット２３０内部の空気を撮像室へと逃がす一つ以上の排気口を有する。別の実施形態では、一つ以上の排気口は、加熱された空気を患者へと導くように構成される。例えば、加熱された空気を、患者を保温するために患者パレット２３０の上面から放出することができる。加熱された空気は、患者パレット２３０内部に形成または患者パレット２３０に取り付けられる孔または通気口を介して、上面から放出される。または、気流（および熱）は、患者の快適さのために用いられる特別に設計されたパッドへと再度導くことができる。パッドは、そうして、加熱された空気を患者へと流通させるように機能する。更に、患者への温められた空気を保つため毛布を用いても良い。

加熱サブシステムとしては、少なくとも一つの電気部品により生成される熱を流体へと移す流体ブロックと、基部に設けられて流体から熱を放散させるラジエータと、流体ブロックとラジエータとの間で流体を循環させるポンプとを有するシステムであってもよい。

図３は、別の実施形態に係るＰＥＴ撮像システム３００を示す。ＰＥＴ撮像システム３００は、患者パレット３３０の加熱方法を除けば、ＰＥＴ撮像システム２００と同様である。図３では、ＰＥＴ撮像システム３００は、流体冷却システムを搭載する。一実施形態では、流体冷却システムは、患者パレット３３０の加熱サブシステムとして機能する。冷却材として用いられる流体は、液体、気体、およびプラズマの何れかまたはその組み合わせであってもよい。

本実施形態における流体冷却システムは、冷却材と、一つ以上の流体ブロック３４０と、配管（或いは、ホース）３４２と、一つ以上のラジエータ３４４と、流体ポンプ３４６と、オプショナル流体リザーバ（不図示）とを備える。配管３４２は、流体冷却システムの部品間の接続を形成し、流体冷却システム内で冷却材を循環させる。必ずしも必要ではないが、流体リザーバは、冷却能力を増加させるために流体冷却システムに備えられてもよい。

一つ以上の流体ブロック３４０は、ＰＥＴスキャナ３１６の一つ以上の電気部品によって生成される熱を冷却材に移す。或いは、一つ以上の電気部品を冷却材で包みこんでもよく、かかる場合、一つ以上の流体ブロック３４０は取り除かれ、電気部品によって生成される熱は、冷却材に直接移される。図示されていないが、一実施形態では、ＣＴスキャナ３１８の一つ以上の電気部品によって生成された熱は、ＰＥＴスキャナ３１６の一つ以上の電気部品によって生成された熱に加えて、或いは、代わって、冷却材に移される。

一つ以上の流体ブロック３４０は、基部３３２内に配置された一つ以上のラジエータ３４４（例えば、冷却コイル）に繋がれる。一つ以上のラジエータ３４４は、冷却材から基部３３２に熱を放散する。一つ以上のラジエータ３４４からの熱は、患者パレット３３０或いは患者を温めるために利用される。例えば、一つ以上のラジエータ３４４は、例えば上述した方法で、患者パレット３３０を温めるために利用される空気を温める。さらに、流体ポンプ３４６は、流体冷却システム内にある冷却材を循環させる。

加熱された空気または冷却材を送ることで患者パレットが過熱されてしまう可能性があるが、一実施形態では、患者の体温または患者パレットの温度が測定される。更に、一実施形態では、測定位置での温度を管理するために（エアダクト実装での）可変速度ファンおよび付加的な排気ポートを簡単に用いることができる。

他の実施形態では、患者または患者パレットが熱電加熱サブシステムにより加熱されてもよい。熱電加熱サブシステムでは、ＰＥＴ／オプショナルスキャナが備える少なくとも一つの電気部品により生成された廃熱が一つ以上の熱電発電装置により電気エネルギーに変換される。そして、変換された電気エネルギーは患者パレットまたは患者を加熱するための過熱素子に電力を供給するために用いられる。

更に、上述のＰＥＴ撮像システム各々が、ＰＥＴ／オプショナルスキャナが備える電気部品により生成される熱のみを用いて患者パレットが過熱される実施形態を対象としているが、開示の実施形態はそのように制限されるわけではない。別の実施形態では、患者パレットは、ＰＥＴ／オプショナルスキャナから独立した熱源により加熱することができる。例えば、熱電発電装置が生成する電気エネルギーが不十分である場合、一つ以上の加熱素子を外部電源により駆動することができる。

撮像システムは、また、上述の加熱サブシステムの組み合わせを用いてもよい。例えば、一実施形態では、撮像システムには空冷システムと流体冷却システムの両方が実装される。別の実施形態では、ＰＥＴ撮像システムには図３の流体冷却システムが実装され、一つ以上の熱電発電装置が一つ以上のラジエータに取り付けられる。

更に、ＰＥＴスキャナ関して開示の実施形態を上述したが、開示の実施形態はそのように限定されるものではなく、撮像装置などの、医療装置の一つ以上の電気部品により生成される熱が再利用されその向きが変えられることで患者を快適にできるどんな医療撮像システムにも適用できる。例えば、患者と接触する表面を加熱するために、撮像装置（例えばＰＥＴスキャナ、ＣＴスキャナ、またはＭＲスキャナ）のうち何れかまたはその組み合わせの少なくとも一つの電気部品により生成される廃熱を用いることができる。

所定の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態は例示を目的としたものにすぎず、発明の範囲を制限することを目的としていない。よって、ここで説明した新規のシステムが他の様々な形で具体化されてもよく、更に、本発明の主旨から逸脱せずに、ここに説明した方法、コンピュータ読取り可能な記憶媒体、および装置の形態に各種の削除や入れ替えや変更を行ってもよい。添付の請求項およびその均等物は、これらの形態や変形を本発明の範囲と主旨に当たるものとして対象とすることを目的としている。

２００ ＰＥＴ撮像システム
２１６、３１６ ＰＥＴスキャナ
２１８、３１８ オプショナルスキャナ
２３２、３３２ 基部
２３０、３３０ 患者パレット
２４０ エアダクト
３４０ 流体ブロック
３４２ 配管
３４４ ラジエータ
３４６ 流体ポンプ

Claims (5)

1. 患者の測定データを取得するように構成され、熱を生成する少なくとも一つの電気部品を有する撮像装置と、
   前記撮像装置のスキャン対象である前記患者を支持する患者パレットと、
   前記患者パレットを支持する基部と、
   前記撮像装置の前記少なくとも一つの電気部品により生成される前記熱を用いて前記患者パレットを加熱する加熱サブシステムと、
   を備え、
   前記加熱サブシステムは、
   前記少なくとも一つの電気部品により生成される前記熱を電気エネルギーへと変換する熱電発電装置と、
   前記熱電発電装置により変換された前記電気エネルギーを用いて前記患者パレットを加熱する加熱器と、
   を備えたことを特徴とする医療撮像システム。
2. 前記加熱サブシステムは、前記少なくとも一つの電気部品により加熱される空気を前記撮像装置から前記患者パレットへと導くダクトをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の医療撮像システム。
3. 前記加熱サブシステムは、
   前記少なくとも一つの電気部品により生成される前記熱を流体へと移す流体ブロックと、
   前記基部に設けられて前記流体から前記熱を放散させるラジエータと、
   前記流体ブロックと前記ラジエータとの間で前記流体を循環させるポンプと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の医療撮像システム。
4. 前記加熱サブシステムは、前記患者に接触する前記患者パレットの表面を加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の医療撮像システム。
5. 前記加熱サブシステムは、継続的に前記患者パレットに前記熱を与えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の医療撮像システム。

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