JP6745847B2 - Ctシステム、ctシステムの作動方法およびctシステムの作動方法を実行させる一つまたは複数のコンピュータプログラム - Google Patents

Ctシステム、ctシステムの作動方法およびctシステムの作動方法を実行させる一つまたは複数のコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、被験者のCT画像を撮像するために被験者に造影剤などの薬液を注入する薬液注入装置、およびこの薬液注入装置とともに用いられて被験者のCT画像を撮像するCT装置を含むCTシステム等に関する。
医療用の画像診断装置としては、CT(Computed Tomography)スキャナ、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、PET(Positron Emission Tomography)装置、アンギオ装置、およびMRA(MR Angio)装置などがある。これらの装置を使用して被験者の透視画像を撮像する際は、被験者に造影剤や生理食塩水などの薬液を注入することが多い。
被験者への薬液の注入は、薬液注入装置を用いて自動的に行うのが一般的である。薬液注入装置は、シリンジが着脱自在に装着される注入ヘッドと、注入ヘッドの動作を制御する注入制御ユニットとを有している。シリンジは、シリンダと、シリンダ内に前進および後退移動可能に挿入されたピストンとを有しており、薬液はシリンダ内に充填される。
注入ヘッドは、シリンジを着脱自在に固定するシリンジ固定機構と、シリンダが注入ヘッドに固定された状態でピストンを移動させるピストン駆動機構とを備えている。シリンダの先端部に延長チューブを介して注入針またはカテーテルを接続し、注入針またはカテーテルを被験者の血管に穿刺または挿入した後、ピストン駆動機構によってピストンをシリンダ内に押し込むことで、シリンジに充填されている薬液を被験者に注入することができる。
造影剤を用いたCT画像の撮像では、造影剤の注入後、被験者の血流に乗って流れた造影剤が撮像部位に到達したタイミングで実施することが望ましい。代表的な撮像タイミングの決定方法として、テストインジェクション法およびボーラストラッキング法がある。
テストインジェクション法は、本スキャンに先立って少量の造影剤および生理食塩水を注入して本スキャンと同一断面での撮像を行なうことによって、目的とする部位への造影剤の到達時間を確認し、本スキャンでの造影剤到達時間を予測して撮像タイミングを設定する方法である(特許文献1参照)。
ボーラストラッキング法は、本スキャンよりも低X線量でのプレスキャンによって造影剤注入後の適切なある部位でのCT値の変化をリアルタイムで監視し、そのCT値が所定の閾値を超えた時点で本スキャンを開始する方法である(特許文献2参照)。
特許文献1:特開2008−259679号公報
特許文献2:特開2007−275360号公報
しかしながら、これらボーラストラッキング法およびテストインジェクション法は、造影剤の注入の観点から以下のような問題点があった。
ボーラストラッキング法は、CT値の上昇傾向をモニタするために造影剤を注入し続けるため、造影剤の総注入量が増えてしまう。また、テストインジェクション法は、CT値の上昇傾向のモニタを少量の造影剤の注入で行なうため、ボーラストラッキング法に比べて造影剤の総注入量は少なくて済む。しかし、本スキャンのための本注入とは別に、モニタリングスキャンのためのテスト注入を行ない、これらの注入条件を決定するためのデータの入力はその都度別々に実施される。そのため、これらの注入条件を決定するためのデータ入力作業をテスト注入および本注入の都度行なう必要があり、また検査スループットが低いものであった。さらに、テスト注入と本注入との間で時間があいてしまうと、その間での被験者の心拍数の変化などによって被験者の血流に変化が生じることがある。そのため、造影剤の事前に予測された到達時間と本スキャンでの実際の到達時間が必ずしも一致せず、適切な造影効果が得られない場合があった。
本発明は、薬液の使用量を抑えつつ、より簡便に、かつ高いスループットでの検査を可能とするCTシステムを提供することを目的とする。
本発明のCTシステムは、薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、
少なくとも造影剤が注入される第1の注入、および前記第1の注入の後に行う、少なくとも造影剤が注入される第2の注入を含む、前記薬液の注入条件を決定し、決定した前記注入条件に従って前記薬液が注入されるように前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、
被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの動作を制御するとともに、前記撮像ユニットで収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを作成し、作成したCT画像データからCT値を測定する撮像制御ユニットと、を有し、
前記注入制御ユニットは、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度を決定し、かつ、前記第1の注入での前記造影剤の注入速度を、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度と同じになるように決定し、
前記撮像制御ユニットは、前記第1の注入の開始後にボーラストラッキングにより前記CT値を監視し、前記ボーラストラッキングでの前記CT値がピーク値を越えた直後の時点をトリガとして、予め設定されたスキャン中断時間の後に前記撮像ユニットに本スキャンを実行させることを特徴とする。
上記本発明のCTシステム薬液注入装置において、前記スキャン中断時間が、前記第2の注入が開始された後に前記本スキャンが実行されるように設定されることができる。
また、薬液として生理食塩水をさらに含み
前記注入制御ユニットは、前記第1の注入および前記第2の注入が、それぞれ生理食塩水の注入を含むように前記注入条件を決定してもよいし、前記第1の注入での造影剤の注入量が前記第2の注入での造影剤の注入量よりも少ない量であるように前記注入条件を決定してもよい
本発明の他の態様では、薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの動作を制御する撮像制御ユニットと、を有するCTシステムの作動方法であって、
前記注入制御ユニットが、少なくとも造影剤が注入される第1の注入、および前記第1の注入の後に行う、少なくとも造影剤が注入される第2の注入を含む、前記薬液の注入条件を決定し、決定した前記注入条件に従って前記薬液が注入されるように前記注入機構の動作を制御することと、
前記撮像制御ユニットが、前記撮像ユニットで収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを作成し、作成したCT画像データからCT値を測定することと、
を含み、
前記薬液の注入条件を決定することは、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度を決定し、かつ、前記第1の注入での前記造影剤の注入速度を、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度と同じになるように決定することを含み、
前記撮像制御ユニットが、前記第1の注入の開始後にボーラストラッキングにより前記CT値を監視することと、前記ボーラストラッキングでの前記CT値がピーク値を超えた直後の時点をトリガとして、予め設定されたスキャン中断時間の後に前記撮像ユニットに本スキャンを実行ささることと、をさらに含む、
CTシステムの作動方法を提供する
また本発明は、薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの動作を制御する撮像制御ユニットと、を有するCTシステムに、上記CTシステムの作動方法を実行させる一つまたは複数のコンピュータプログラムも提供する
本発明によれば、注入制御ユニットは、第1の注入およびその後の第2の注入を含む注入条件に従って薬液が注入されるように注入機構の動作を制御し、また、撮像制御ユニットは、ボーラストラッキングでのCT値の監視結果から、CT値がピークを越えた直後の時点をトリガとして、スキャン中断時間の後に本スキャンを実行させるように構成される。これにより、薬液の注入量を低減しつつ、適切なタイミングで撮像を行え、しかもより簡便に、高スループットでの検査か可能となる。
本発明の一実施形態によるX線CTシステムの斜視図である。 図1に示す薬液注入装置の斜視図である。 図2に示す注入ヘッドを、それに装着されるシリンジとともに示す斜視図である。 図1に示すX線CTシステムを機能で表したブロック図である。 表示デバイスに表示される、注入条件の設定画面の一例を示す図である。 表示デバイスに表示される、テスト注入連動モードが選択されていない場合の、注入条件の確認画面の一例を示す図である。 表示デバイスに表示される、テスト注入連動モードが選択された場合の、注入条件の確認画面の一例を示す図である。 テスト注入連動モードにて造影剤および生理食塩水を注入した場合の、CT値の経時変化曲線の一例を示すグラフである。
図1を参照すると、透視撮像装置であるX線CT装置300と薬液注入システムとを有する、本発明の一実施形態によるX線CTシステム1000が示される。薬液注入システムは、薬液注入装置100と、薬液注入装置100に装着されるシリンジアセンブリ200(図3参照)とを有している。X線CT装置300は、撮像動作を実行する撮像ユニット301と、撮像ユニット301の動作を制御する撮像制御ユニット302とを有しており、これらは通信ネットワークを介して接続されている。
薬液注入装置100は、例えば図2に示すように、スタンド111の上部に旋回可能に取り付けられた注入ヘッド110と、ケーブル102で注入ヘッド110と電気的に接続された注入制御ユニット101とを有している。注入制御ユニット101は、メイン操作パネル103、表示手段と入力手段を兼ねたタッチパネル104を有している。注入制御ユニット101は、不図示のケーブルで注入制御ユニット101の本体に電気的に接続された、補助的な入力手段であるハンドユニット(不図示)等をさらに備えていてもよい。
注入ヘッド110は、図3に示すように、2つのシリンジ200C、200Pを並列に着脱自在に装着する。シリンジ200C、200Pは、末端にシリンダフランジ221aが形成されるとともに先端にノズル部221bが形成されたシリンダ221と、シリンダ221内に進退移動可能に挿入されたピストン222とを有している。
ピストン222がシリンダ221の先端へ向けて前進することで、充填されている薬液が、ノズル部221bを介してシリンジ220から押し出される。各シリンジ200C、200Pのノズル部221bには、先端に注入針またはカテーテルが接続されて中間で二股に分岐した延長チューブ230の2つの末端部が連結される。これにより、注入針またはカテーテルを被験者の血管に穿刺または挿入して、シリンジ200C、200Pに充填されている薬液を被験者に注入することができる。シリンジ200C、200Pに充填される薬液としては、造影剤および生理食塩水などが挙げられ、例えば、一方のシリンジ200Cに造影剤を充填し、もう一方のシリンジ200Pに生理食塩水を充填することができる。
注入ヘッド110の先端部には、2つのシリンジ200C、200Pが載せられるシリンジ受け120が備えられている。シリンジ受け120は、シリンダ221の外周面を受け入れるように形成された2つの凹部120aを有する。また、シリンジ受け120には、シリンジ200C、200Pのシリンダフランジ221aを保持するシリンジアダプタ121、122が着脱自在に装着される。
シリンジ受け120に載せられたシリンジ200C、200Pは、ノズル部221bを先端側に向けた状態でシリンダ221を凹部121内に位置させ、シリンダフランジ221aが保持されることで、注入ヘッド110に固定された状態で装着される。ただし、シリンジ200C、200Pには種々のサイズおよび/形状のものが存在し、それら全ての種類のシリンジ200C、200Pのシリンダフランジ221aを共通の保持構造で保持するのは困難である。そこで、本形態では、装着されるシリンジ200C、200Pの形状ごとに、それぞれシリンダフランジ221aを保持するのに適した保持構造を有してシリンジ受け120に着脱自在に装着される複数種類のシリンジアダプタ121、122を用意し、使用するシリンジアダプタ121、122をシリンジ200C、200Pの種類に応じて交換することで、種々のサイズおよび/またはシリンジ200C、200Pを注入ヘッド110に装着できるようにしている。
注入ヘッド110には、装着されたシリンジ200C、200Pのピストン222を別々にまたは同時に前進/後退させるために互いに独立して駆動される2つのピストン駆動機構130が、各シリンジ200C、200Pが装着される位置に対応して設けられている。
ピストン駆動機構130は、駆動モータ(不図示)、駆動モータの回転出力を直線運動に変換する運動変換機構(不図示)、およびピストン222を前進および後退させるために、運動変換機構に連結されてピストン222の末端部を係脱自在に保持するピストン保持機構(不図示)とを有する。このようなピストン駆動機構130としては、薬液注入装置で一般に用いられる公知の機構を用いることができるので、ここではその詳細な説明は省略する。
図3に、本形態のX線CTシステムの主要な電気的構成のブロック図を示す。なお、図5に示す各ブロックは、図1〜3で説明した構成の少なくとも一部、または少なくとも一部の組み合わせとして存在しており、ハードウェアとして構成されていてもよいし、論理回路として構成されていてもよい。
図4に示すように、注入制御ユニット101は、制御部161、入力デバイス162、表示デバイス163、インターフェース(I/F)164および注入条件決定部170を有している。
薬液注入装置100は、薬液の注入モードとして、スタンダードモードとテスト注入連動モードの2つのモードを有している。スタンダードモードは、診断の目的でCT画像を撮像するために被験者に薬液を注入する本注入のみを実行するモードであり、テスト注入連動モードは、本注入と、本注入に先立って本注入での注入量よりも少ない量で薬液を注入するテスト注入とを、インターバルをおいて一連の動作で実行するモードである。テスト注入は、造影剤の注入により上昇するCT値の経時的な変化の傾向を把握するために実施される注入である。
入力デバイス162は、図2に示したメイン操作パネル103およびタッチパネル104に相当し、操作者による薬液注入装置100の様々な設定および薬液の注入条件の決定に必要なデータなどの入力を受け付ける。表示部163は、図2に示したタッチパネル104に相当し、薬液注入装置100の動作状態を表す画面およびデータ入力用の画面などを表示する。以上のように本形態では、タッチパネル104は、入力部162の一部としての機能および表示部163の機能を併せ持っている。
注入条件決定部170は、入力部162から入力されたデータなどに基づいて薬液の注入量および注入速度といった、薬液の注入条件を決定する。制御部161は、入力部162からの入力に基づいて、必要な情報を表示部163に表示させたり、注入条件決定部170で決定された薬液の注入条件や予め定められた所定の手順に従ってピストン駆動機構130の動作を制御したりするなど、薬液注入装置100の動作全般を制御する。
制御部161から発せられるピストン駆動機構130の動作開始信号や、薬液の注入条件の一部などは、インターフェース164を介してX線CT装置300へ送られ、これによって、薬液注入装置100とX線CT装置300とを連動させることができる。
注入条件決定部170は、本注入における薬液の注入量および注入速度を決定する本注入条件決定部171と、本注入に先立って行われるテスト注入における薬液の注入量を決定するテスト注入条件決定部172とを有する。
本注入条件決定部172は、第1薬液注入量演算部171a、第1薬液注入速度演算部171bおよび第2薬液注入量演算部171cを有する。ここで、第1薬液とは、この薬液注入装置100で注入される2種類の薬液のうち、テスト注入および本注入においてそれぞれはじめに注入される、造影効果を生じさせ得る薬液であり、具体的には造影剤のことをいう。また、第2薬液とは、第1薬液の後に注入されることによって第1薬液を後押ししたり、場合によっては第1薬液を希釈するために第1薬液と混合されたりする薬液であり、具体的には生理食塩水のことをいう。以下の説明では、第1薬液および第2薬液をそれぞれ造影剤および生理食塩水として説明する。
第1薬液注入量演算部171aは、入力部162から入力されたデータの少なくとも一部を利用して、本注入における造影剤の注入量を演算する。本注入においては、造影剤の注入量(mL)は、被験者の体重(kg)との所定の関係式により、例えば所定の比例係数を乗じた計算式で計算される。この比例係数は、被験者の体重1kgあたりの必要なヨード量(mgI/kg)および造影剤のヨード濃度(mgI/mL)に基づいて決定することができる。例えば、被験者の体重をW(kg)、必要なヨード量をI(mgI/kg)、ヨード濃度をC(mgI/mL)としたとき、造影剤の注入量は、以下の式(1)
Figure 0006745847
で計算することができる。または、単位体重および単位時間当りの必要なヨード量をI’(mgI/kg/sec)、造影剤の注入時間をT(sec)としたとき、以下の式(2)
Figure 0006745847
によって造影剤の注入量を計算することもできる。
よって、本注入における造影剤の注入量を計算するためには、被験者の体重、必要なヨード量、およびヨード濃度が入力デバイス162から入力され、これら入力されたデータを用いて、本注入での造影剤の注入量が第1薬液注入量演算部171aで演算される。なお、必要なヨード量およびヨード濃度は決まった値であることが多いので、例えば上記の式においてI/Cを0.8とし、必要なヨード量およびヨード濃度の入力を省略することもできる。あるいは、必要なヨード量およびヨード濃度の値をデフォルト値として注入条件決定部146に予め設定しておき、必要に応じてこれらの値を入力デバイス162からの操作によって変更できるようにしてもよい。この場合も、必要なヨード量およびヨード濃度の値がデフォルトで設定された値に対して変更なければ、本注入での造影剤の注入量を計算するために入力されるデータは被験者の体重のみでよい。
第1薬液注入速度演算部171bは、第1薬液注入量演算部171aで求められた注入量を、注入時間で除すことによって、本注入での造影剤の注入速度を演算する。本注入での造影剤の注入時間は、操作者が入力デバイス162から入力するようにしてもよいが、他の注入条件による大きな変動はなく、CT装置300での撮像時間と同等もしくはそれよりも若干長い時間で設定されることが多いので、例えば、撮像時間が10秒である場合は造影剤の注入時間を12秒とするなど、所定の時間を予め設定しておくことができる。あるいは、所定の値をデフォルト値として設定しておき、必要に応じて操作者が変更できるようにしてもよい。なお、延長時間を有する場合は、延長時間においても引き続き注入速度を維持して造影剤が注入され、そのため、延長時間に応じて造影剤の注入量も増える。
本注入では、注入された造影剤を後押しするために、造影剤の注入後、直ちに生理食塩水を注入する。本注入での生理食塩水の注入速度は、造影剤の注入速度と同じ注入速度とされる。また、本注入での生理食塩水の注入時間は、造影剤の注入時間と同様、例えば7秒など、所定の時間を予め設定しておくことができる。第2薬液注入量演算部171cは、造影剤の注入速度に予め設定された所定の注入時間を乗ずることによって、本注入における生理食塩水の注入量を演算する。生理食塩水の注入時間は、所定の値をデフォルト値として設定しておき、必要に応じて操作者が変更できるようにしてもよい。
一方、テスト注入条件決定部172は、第1薬液注入量演算部172aと、第2薬液注入量演算部172bとを有する。テスト注入では、造影剤の注入によるCT値の上昇傾向を把握できるのに十分な造影剤が注入されればよいので、本注入よりも少ない造影剤の注入量でよい。造影剤の注入量を演算するために、造影剤の注入速度および注入時間がデータとして第1薬液注入量演算部172aに与えられる。テスト注入での造影剤の注入速度は、本注入とテスト注入とで造影剤の注入によるCT値の上昇傾向を等しくするため、第1薬液注入速度演算部171bで演算された本注入での造影剤の注入速度と同じとされる。造影剤の注入時間は、操作者が適宜の値を入力してもよいが、例えば2秒など、本注入での造影剤の注入時間よりも短い所定の時間を予め設定しておくことができる。第1薬液注入量演算部172aは、こうして得られた注入速度および注入時間から、テスト注入における造影剤の注入量を演算する。テスト注入における造影剤の注入時間は、所定の値をデフォルト値として設定しておき、必要に応じて操作者が変更できるようにしてもよい。
テスト注入でも、注入された造影剤を後押しするために、造影剤の注入後、直ちに生理食塩水が注入される。こうすることによって、より少ない量の造影剤で、CT値の上昇傾向を把握することができる。第2薬液注入量演算部172bは、このテスト注入での生理食塩水の注入量を演算する。生理食塩水の注入量を演算するために、生理食塩水の注入速度および注入時間がデータとして第2薬液注入量演算部172bに与えられる。テスト注入での生理食塩水の注入速度は、テスト注入での造影剤の注入速度、すなわち、第1薬液注入速度演算部171bで演算された本注入での造影剤の注入速度と同じとされる。テスト注入での生理食塩水の注入時間は、例えば5秒など、所定の時間を予め設定しておくことができる。第2薬液注入量演算部172bは、こうして得られた注入速度および注入時間から、テスト注入における生理食塩水の注入量を演算する。テスト注入における生理食塩水の注入時間は、所定の値をデフォルト値として設定しておき、必要に応じて操作者が変更できるようにしてもよい。
以上のように、本注入およびテスト注入のいずれにおいても薬液の注入時間を予め設定しておけば、薬液の注入条件を決定するために操作者が入力するデータは被験者の体重だけでよい。
制御部161は、前述したように、操作者による操作に従って、薬液注入装置100の動作全般を制御する。薬液注入装置100の動作は、通常の薬液注入装置で行なわれる一般的な動作も含むが、本発明に特に関連する動作は、選択された注入モードおよび注入条件決定部170で決定した注入条件に従ってピストン駆動機構130の動作を制御し、必要な情報を表示デバイス163に表示させることである。また、2つの注入モードのうちどちらを実行するかは入力デバイス162から選択的に入力されるようになっているが、テスト注入連動モードが選択された場合は、制御部161はテスト注入と本注入との間に、予め設定された注入中断時間を挟んでピストン駆動機構130の動作を制御する。注入中断時間は、例えば被験者が息を止めるなど、本スキャンのための被験者の準備に必要な時間があればよく、具体的には5〜7秒程度である。
また、制御部141は、テスト注入の開始と同時に、造影剤の注入開始信号を、インターフェース147を介してX線CT装置300に送信する。
X線CT装置300は、前述したように、撮像ユニット301および撮像制御ユニット302を有する。
撮像ユニット301は、被験者にX線を照射するX線源と、被験者を透過したX線投影データを収集するデータ収集部とを有している。撮像制御ユニット302は、画像データ生成部、スキャン制御部、表示デバイスおよび入力デバイスを有している。
画像データ生成部は、データ収集部によって収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを生成する。表示デバイスは、画像データ生成部で生成されたCT画像データ、このCT画像データから測定されたCT値の経時変化をリアルタイムで表示するグラフ、このCT装置300の動作状況、および撮像条件などを必要に応じて表示する。入力デバイスは、撮像条件の入力などに用いられる。
スキャン制御部は、X線源、データ収集部、画像データ生成部および表示部を統括的に制御する。さらに、スキャン制御部は、ボーラストラッキングにおいて画像データ生成部によって生成されたCT画像データからCT値を測定し、そのCT値の経時的変化の傾向に基づいて、詳しくは後述するように、X線源に本スキャンを実行させる。また、スキャン制御部は、薬液注入装置100との間でのインターフェース的な役割も果たす。
次に、本形態のX線CTシステムの動作について説明する。
まず、操作者は、被験者に注入すべき薬液が充填されたシリンジ200C、200Pを注入ヘッド110に装着する。または、薬液が充填されていない空のシリンジ200C、200Pを注入ヘッド110に装着した後、従来行われている適宜の方法により各シリンジ200C、200Pにそれぞれ所定の薬液容器(不図示)を接続し、その状態で各シリンジ200C、200Pのピストン222を別々に後退させてシリンジアセンブリ200に所定の薬液を充填することによって、薬液が充填されたシリンジ200C、200Pが注入ヘッドに装着された状態としてもよい。
なお、薬液の充填形態から見たシリンジ200の種類には、上記のように、薬液が予め充填されたシリンジ(プレフィルドシリンジ)および現場で薬液が充填されるシリンジがあり、本発明においてはこれらのいずれも使用できる。プレフィルドシリンジの場合、シリンジ200C、200Pが注入ヘッド110に装着される前、または装着された後、シリンジ200C、200Pに、延長チューブ230を介して注入針またはカテーテルが接続される。
さらに、種々のデータを記録したRFIDタグが装着されたシリンジも、本発明においては使用可能である。この場合、注入ヘッド110は、シリンジアセンブリ200が装着された状態でRFIDタグからデータを読み出すリーダ/ライタを備え、シリンジ200C、Pが装着されることによって、RFIDタグに記録されたデータを読み出したり、データの書き換えを行ったりできるように構成されることが好ましい。この場合、造影剤を充填したシリンジ200CのRFIDタグに造影剤のヨード濃度をデータの一つとして記録しておき、リーダ/ライタによって読み出したヨード濃度を、第1薬液注入量演算部171aによる本注入での造影剤の注入量の演算に利用してもよい。
操作者は、シリンジ200C、200Pが注入ヘッドに装着され、かつシリ200C、200Pに延長チューブ230を介して注入針またはカテーテルが接続されていることを確認すると、確認したことを意味する所定の入力操作を入力デバイス162により行なう。
この入力操作がなされると、制御部161はピストン駆動機構130のイニシャライズ動作を行なう。イニシャライズ動作では、両方のピストン駆動機構130を駆動してピストン保持機構133を前進させ、ピストン保持機構133によってシリンジ200C、200Pのピストン222を保持する。
制御部161は、ピストン駆動機構130のイニシャライズ動作後、操作者による所定の操作に従って、延長チューブ230などのエア抜きを行なう。エア抜きでは、両方のピストン駆動機構130を同時に駆動してピストン保持機構133をさらに前進させ、シリンジ200C、200P内の薬液を押し出すことによって、シリンジ200C、200Pに接続された延長チューブ230とそれに接続された注入針またはカテーテルを薬液で満たす。このように、両方のピストン駆動機構130を同時に駆動して両方のシリンジ200C、200Pのエア抜きを同時に行なうことにより、一方のシリンジ側から押し出されたエアが他方のシリンジ側に流入するのを防止することができる。延長チューブ230の長さなどにより、エア抜きに必要なピストン保持機構133の移動量は異なるので、薬液の無駄な使用を防ぐために、エア抜きのためのピストン保持機構133の移動量は任意に設定できるようにすることが好ましい。
このエア抜きによってエアが確実に除去されたかどうかを確認できるようにするために、薬液注入装置は、延長チューブ230等に存在する気泡を検出する気泡センサ(不図示)を備えることが好ましい。気泡センサとしては、超音波式センサ、光学式センサおよび静電容量式センサなど、チューブ内の気泡検出に利用可能な公知のセンサを用いることができる。気泡センサによる気泡の検出は、エア抜きのときだけでなく薬液の注入動作中にも行なうことができる。気泡センサを用いることによって、気泡が検出されたときにランプや音で操作者に警報を発したり、ピストン駆動機構130の動作を停止させたりして、気泡が混入した薬液が被験者に注入されるのを防止できる。
また、上記のように薬液容器からシリンジ200C、200Pに薬液を充填し、充填した薬液を被験者に注入するシステムの場合、薬液容器内の液面位置を検出する液面センサ(不図示)を設置し、薬液容器内の薬液の有無を検出できるようにすることも好ましい。この場合も、液面センサによる検出結果に基づいて操作者に警報を発したり薬液の充填動作を停止させたりすることによって、シリンジ200C、200P内にエアが吸引されるのを防止することができる。
エア抜きの終了後、操作者は、延長チューブ230の先端に接続された注入針またはカテーテルを被験者の血管に穿刺または挿入する。以上により、シリンジ200C、200Pに充填されている薬液を被験者に注入する準備が完了する。
次いで、制御部161は、表示デバイス163に、注入条件設定用の画面を表示させる。ここでは、表示デバイス163がタッチパネルであり入力デバイス162も兼ねている場合を例に挙げて説明する。したがって、以下の説明では表示デバイス163および入力デバイス162をタッチパネルということもある。
図5に、表示デバイス153に表示される注入条件の設定画面の一例を示す。図5に示す設定画面450には、身体区分選択用ボタン群451、撮像部位選択用ボタン群452、体重設定ボタン453、テスト注入連動モード選択ボタン455、本注入条件表示窓456、確認ボタン457などが表示されている。なお、図5において、シリンジを表す符号「A」、「B」は、それぞれ造影剤が充填されたシリンジ200C、および生理食塩水が充填されたシリンジ200Pを示す。このことは、以降で説明する図6、7でも同様である。
身体区分選択用ボタン群451は、仰臥した被験者を模した画像を、例えば頭部、頚部、胸部、腹部および脚部に区分した複数のボタンを有し、操作者がこれらのいずれか1つを選択してタッチすることで、タッチしたボタンに相当する区分が入力される。選択されたボタンは他の身体区分と視覚的に判別できるように表示される。図5は胸部を選択した状態を示す。
撮像部位選択用ボタン群452は、身体区分が入力されるとそれに応じて表示される、選択された身体区分の中から撮像部位を具体的に示した1つ以上のボタンを有する。操作者が、目的とする撮像部位を表すボタンを選択してタッチすることで、タッチした部位に相当する撮像部位が入力される。図5は撮像部位として心臓を選択し、さらにその中でも冠動脈を選択した状態を示す。
体重設定ボタン453は、被験者の体重を入力するためのボタンである。テスト注入連動モード選択ボタン455は、テスト注入連動モードを選択する場合にタッチされるボタンである。テスト注入連動モードが選択されると、テスト注入連動モード選択ボタン455の色が変更されるなどして、このモードが選択されていることを操作者が視認できるようになっている。
ヨード濃度表示窓454は、シリンジ200Cに充填されている造影剤中のヨード濃度を表示し、シリンジ容量表示窓458は、装着されているシリンジ200C、200Pの容量を表示し、ヨード量表示窓460は、被験者の体重1kgあたりに必要なヨード量を表示し、圧力リミット表示窓461は、装着されているシリンジ200C、200Pの圧力リミット値を表示する。これらの表示窓に表示される値は、造影剤および生理食塩水の注入時間とともにデフォルト値として予め設定されているが、量調整ボタン459の操作により操作者が適宜変更することができる。
本注入条件表示窓456は、注入条件決定部170の本注入条件決定部171で決定した、本注入での注入条件を表示する。具体的には、本形態では、造影剤の注入速度および注入量、生理食塩水の注入速度および注入量、注入中断時間を含めた造影剤の注入時間が、本注入条件表示窓456に表示される。
操作者は、身体区分選択用ボタン群451および撮像部位選択用ボタン群452の中から必要なボタンをタッチすることにより撮像部位を選択する。さらに操作者は、体重決定ボタン453から体重を入力し、必要に応じて注入時間などを変更する。これらが入力されると、注入条件決定部170は入力されたデータに基づいて、本注入およびテスト注入における造影剤および生理食塩水の注入速度および注入量を算出する。
算出されたこれらの値は、制御部161へ送られ、制御部161は、注入条件決定部170で求められた注入条件に従って注入プロトコルを作成する。注入プロトコルの作成に際し、制御部161は、テスト注入連動モードが選択されているか否かを考慮する。テスト注入連動モードが選択されていない場合は、制御部161は本注入の注入プロトコルを作成し、テスト注入連動モードが選択されている場合は、制御部161は予め設定された注入中断時間を挟んだテスト注入および本注入の注入プロトコルを作成する。
必要なデータの入力後、操作者が確認ボタン457にタッチすると、制御部161は、作成した注入プロトコルを操作者に確認させるための確認画面を表示デバイス163に表示させる。
図6に、テスト注入連動モードが選択されていない場合、すなわちスタンダードモードで薬液を注入する場合の確認画面470を示す。確認画面470は、注入グラフ471を有する。注入グラフ471は、注入プロトコルを操作者が直感的に把握できるようにする。図6に示す例では、注入グラフ471は、横軸を注入時間(sec)、縦軸を注入速度(mL/sec)で示すグラフであり、48mLの造影剤(図中、Aで表される)を注入速度4.0mL/secで12秒間注入し、その後連続して、38mLの生理食塩水(図中、Bで表される)を注入速度4.0mL/secで8秒間注入することを表している。なお、造影剤の注入時間はスタート直後の5秒間の停止時間を含んでおり、この停止時間経過後に造影剤が注入されるので、造影剤が実際に注入されるのは12秒間である。
操作者は、確認画面470を確認し、表示された事項に問題がなければスタートボタン472をタッチする。すると制御部161は、作成した注入プロトコルに従った本注入が実行されるようにピストン駆動機構130の動作を制御する。
一方、図5に示す設定画面450においてテスト注入連動モードが選択されていた場合は、制御部161は、テスト注入を含めた一連の注入プロトコルを表示デバイス163に表示させる。
図7に、テスト注入連動モードが選択されていた場合の確認画面480を示す。この確認画面480も図6と同様に、注入プロトコルを操作者が直感的に把握できるようにするために注入グラフ481を有している。図7に示す例では、注入グラフ481は、横軸を注入時間(sec)、縦軸を注入速度(mL/sec)で示すグラフであり、7秒間のテスト注入の後、5秒の注入中断時間をおき、引き続いて本注入を実行することを表している。より詳しくは、テスト注入では、8mLの造影剤を注入速度4.0mL/secで2秒間注入した後、直ちに20mLの生理食塩水を注入速度4.0mL/secで5秒間注入し、本注入では、上記の注入中断時間の後、48mLの造影剤を注入速度4.0mL/secで12秒間注入した後、直ちに32mLの生理食塩水を注入速度4.0mL/secで8秒間注入する。
従来のテストインジェクション法においては、注入条件の設定がテスト注入と本注入とで別々に行われるため、確認画面もそれぞれ別に表示される。しかし、本実施形態では、図7に示すように、テスト注入連動モードの確認画面480は、テスト注入の注入条件と本注入の注入条件を1画面内に表示しており、これら注入条件を簡便に把握することができる。
ここで、X線CT装置300は、テスト注入に関連付けられたボーラストラッキングと、本注入に関連付けられた本スキャンを実施するが、ボーラストラッキングと本スキャンとの間に所定のスキャン中断時間が設定される。このスキャン中断時間の間に、被験者に対して息止めを促すアナウンスをし、また、スキャン中断時間は、被験者が息止めしてから心拍数が低く安定するまでの時間を含む。よって、テスト注入と本注入との間の造影剤を注入していない期間である、テスト注入における生理食塩水の注入開始から本注入における造影剤の注入開始までの期間が、上記息止めを促すアナウンスに要する時間(約5秒)と、被験者の心拍数が安定するまでの時間(約5秒)とを合計した時間以上となるように、テスト注入における生理食塩水の注入時間とその後の注入中断時間との合計の時間が設定される。本形態では、生理食塩水の注入時間とその後の注入中断時間の合計は、上記のように10秒である。
操作者は、確認画面480を確認し、表示された事項に問題がなければスタートボタン482をタッチする。すると制御部161は、作成した注入プロトコルに従ったテスト注入および本注入が注入中断時間を挟んだ一連の動作で実行されるようにピストン駆動機構130の動作を制御する。
制御部161は、テスト注入の開始と同時に、テスト注入の開始信号を、インターフェース147を介してX線CT装置300に送信する。X線CT装置300は、開始信号の受信後、撮像制御ユニット301により被験者にX線を照射させてボーラストラッキングを実行する。ボーラストラッキングでは一定時間間隔でCT値を監視する。ボーラストラッキングの開始時間は、冠動脈の撮像においては、造影剤が注入されてから冠動脈に到達するまでの時間は通常約20秒といわれているため、その到達時間の前とされる。本形態では、ボーラストラッキングの開始時間を、テスト注入での造影剤の注入開始から8秒後とし、また、ボーラストラッキングのスキャン間隔を1秒とした。
X線CT装置300の撮像制御ユニット302は、ボーラストラッキングでCT値を監視し、CT値がピーク値を越えた直後の時点をトリガとして、撮像ユニット301に、所定のスキャン中断時間の後に本スキャンを開始させる。以下、X線CT装置300の動作について図8を参照しつつ説明する。
図8は、本形態に従ってテスト注入および本注入を行った場合の、CT値の経時変化曲線を示すグラフである。図8に示すように、CT値はテスト注入の開始からある時間の経過後に上昇を始める。テスト注入では、本注入よりも短い時間だけ少量の造影剤が注入されるので、CT値は上昇を始めた後、数秒でピークを迎え、その後は低下していく。
X線CT装置300は、CT値がピークを越えた直後の時点でボーラストラッキングを停止し、スキャン中断時間を開始する。ここで、スキャン中断時間の開始タイミングをCT値がピークを越えた直後の段階の時点としたのは、CT値の変化曲線の中で最も特徴的な点はCT値のピークであるが、CT値がピークに達したかどうかの判断は前回の測定結果との対比になるため、リアルタイムで判断できるのはピークを越えた時点であるからである。CT値の変化曲線上の特異点をリアルタイムで判断できるのであれば、ピークを越えた直後以外の時点をトリガとすることもできる。
スキャン中断時間の期間中、CT値は本注入で注入された造影剤が到達することにより再び上昇し始める。この際、テスト注入に起因するCT値の変化と本注入に起因するCT値の変化が互いに干渉しないように、テスト注入に起因するCT値が十分に低下した後、本注入に起因するCT値の上昇が始まるようにすることが重要である。
また、このスキャン中断時間の間に、被験者に対して息止めを促すアナウンスを行ない、被験者はこのアナウンスに従って息を止める。本スキャンは、被験者が息を止めてから心拍数が低く安定した段階で実施されるのが望ましい。よって、ボーラストラッキングと本スキャンとの間のスキャン中断時間は、息止めを促すアナウンスに要する時間、被験者の心拍数が安定するまでの時間、さらには、テストインジェクション法と同様、トリガ用のCT値曲線を本スキャン用のCT値曲線に見立てた場合のトリガ用CT値曲線のピークから本スキャン開始タイミングまでに付加設定される遅延時間(additional delay time)を考慮して設定される。本形態では、これらの時間はそれぞれ5秒ずつとし、合計で15秒のスキャン中断時間を設定した。
X線CT装置300は、上記のスキャン中断時間の後、本スキャンを開始する。
以上説明したように、本実施形態では、注入中断時間をおいた一連の動作で造影剤のテスト注入および本注入を実施し、X線CT装置300による本スキャンを、テスト注入に起因するCT値のピーク値を越えた直後の時点をトリガとして、テスト注入と本注入との間の注入中断時間と相互に関連付けられた所定のスキャン中断時間の後に本スキャンを開始する。本スキャンの開始は、撮像制御ユニット302で測定されたCT値のピークをトリガとしているが、CT値にピークが存在するのは薬液注入装置100によるテスト注入と本注入との間に注入中断時間を挟んでいる結果であり、また、一連の注入によるCT値の変化の傾向は、被験者の循環血液量、心拍出量、および血管抵抗等の個体差を反映した結果である。よって、CT値のピークをトリガとして本スキャンを実行することで、ボーラストラッキング法と同様の撮像手技でありながら、あたかもテストインジェクション法と同じように、個体差に応じた適切な撮像タイミングを得ることができる。これによって、テストインジェクション法に比べて検査スループットを向上させることができるとともに、従来行なっていたテストインジェクション法の撮像タイミングに関するパラメータをそのまま利用することができる。
しかも、テスト注入および本注入は注入中断時間を挟んだ一連の動作の中で実施されるので、テストインジェクション法に比べてテスト注入と本注入との間での血行動態の変化が少なく、より良好なタイミングでの撮像が可能であり、安定した造影効果を得ることができる。さらに、還流の速い領域でもタイミングを取得したい位置でボーラストラッキングを行なうことができるため、これまでタイミングの取得が難しかった領域にも応用可能である。
また、テスト注入と本注入との間に注入中断時間を設定することにより、ボーラストラッキング法のように造影剤の注入開始から本スキャン開始までの時間と造影剤使用量とがトレードオフの関係にならないので、本注入は本スキャンの撮像に必要な注入時間のみとすることができる。その結果、ボーラストラッキング法と同様の手法を用いながらも、ボーラストラッキング法と比較して造影剤の使用量を低減することができる。この注入中断時間は、息止めのアナウンスや心拍数が安定するまでに要する時間を考慮して自由に設定できる。
一方、薬液注入装置100に着目すると、薬液注入装置100は、テスト注入および本注入を実行するにあたり、テスト注入および本注入での造影剤および生理食塩水の注入時間を予め設定しておき、本注入での造影剤の注入量を被験者の体重に基づいて求め、求められた造影剤の注入量と予め設定された各注入時間から、本注入での造影剤の注入速度、テスト注入での造影剤の注入量および注入速度、並びにテスト注入での生理食塩水の注入量および注入速度を決定する。より詳しくは、求められた造影剤の注入量と予め設定された注入時間から本注入での造影剤の注入速度を求め、本注入での生理食塩水の注入速度、テスト注入での造影剤の注入速度およびテスト注入での生理食塩水の注入速度を、求められた本注入での造影剤の注入速度と同じとし、その注入速度と予め設定された本注入での生理食塩水の注入時間、並びにテスト注入での造影剤および生理食塩水の注入時間から、本注入での生理食塩水の注入量、並びにテスト注入での造影剤および生理食塩水の注入量を求める。
このようにして薬液の注入条件を決定することにより、テスト注入および本注入を行なう場合であっても、データ入力をその都度行なう必要はなく、簡便な入力作業を実現することができる。また、薬液の注入時間などを予め設定しておくことで、少なくとも被験者の体重からテスト注入および本注入での薬液の注入条件を決定でき、データ入力作業を極めて簡略化することができる。
本形態では、テスト注入連動モードが選択されていない場合は本注入のみが実施されるが、従来と同様、テスト注入を本注入とは独立して実行させることもできる。そのため、図5に示すように、設定画面460にはタイミングテストボタン492が表示されており、これに操作者がタッチすることで、タッチパネルの表示がテスト注入用の画面(不図示)に切り替わる。操作者は、表示された画面に従って、テスト注入のための所定の設定を行ない、薬液注入装置100にテスト注入を行なわせることができる。
また、設定画面450にはルートテストボタン491も表示されており、これを操作者がタッチすることで、薬液注入装置100はルートテストを行なうことができる。ルートテストとは、シリンジから被験者までの薬液流通経路が正常に確保されているかどうかを調べるためのテストである。一般的には、ルートテストでは、薬液(具体的には生理食塩水)を被験者に注入しながら、その薬液が充填されているシリンジに作用する圧力を検出し、検出された圧力が予め設定された所定の範囲内にある場合に、薬液流通経路が正常に確保されていると判断する。一方、圧力が所定の範囲よりも低い場合は、薬液流通経路での液漏れなどが考えられ、その逆に高い場合は、薬液流通経路の詰まりなどが考えられる。
ところで、上述した実施形態では、テスト注入連動モードにおいては、テスト注入と本注入とを一連の動作で実行するので、テスト注入と本注入との間にシリンジ200C、200Pを交換することは実質的にできない。そのため、注入ヘッド110に装着されるシリンジによっては、計算された薬液のテスト注入での注入量と本注入での注入量の合計である総注入量が、装着されたシリンジの容量を超えてしまうことがある。その場合は、薬液を注入途中で使い切ってしまい、意図したような透視画像が得られなくなるおそれがある。
そこで、本形態では、テスト注入連動モードが選択されているとき、計算された薬液の総注入量がシリンジの容量を超える場合には、図5に示す設定画面450において、本注入条件表示窓456に表示されている、対象となる薬液の量を表す数値の部分を点滅させ、操作者に注意を促す。このように表示が点滅した場合、操作者は、注入条件決定部170で決定される薬液の総注入量が、シリンジ200C、200Pに充填されている薬液の量を超えないように、本注入での薬液の注入条件を適宜変更することができる。この変更は、操作者が量調整ボタン459(図5参照)にタッチすることによって量調整モードに移行させ、この量調整モードで注入時間などを変更することで行なうことができる。
以上、本発明について代表的な実施形態を示すことによって詳細に説明した。本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、薬液注入装置100がX線CT装置300に接続されており、注入の開始信号をX線CT装置300に送信するように構成されている。しかし、薬液注入装置100はX線CT装置300と接続されていなくてもよく、この場合は、テスト注入の開始後、操作者がX線CT装置300に対して所定の操作を行なうことでX線CT装置300にボーラストラッキングを実行させる。
また、上述した実施形態では、ボーラストラッキングからスキャン中断時間を経た本スキャンへの移行のトリガをX線CT装置300が判断する例を示したが、X線CT装置300の表示デバイス(不図示)に図8に示したCT値変化曲線をリアルタイムで表示させておき、CT値のピークを操作者が目視で判断し、ピークを越えた直後に操作者による所定の操作によってX線CT装置300に本スキャンを実行させることもできる。この場合、X線CT装置300は、操作者による操作後、スキャン中断時間を経て本スキャンを実行する。
さらに、上述した実施形態では、注入ヘッド110に2本の薬液シリンジ200P、200Cが装着される例を示したが、注入ヘッド110に装着できる薬液シリンジの数は、1本でもよいし3本以上であってもよい。その場合、凹部114、およびピストン駆動機構130等は、装着される薬液シリンジの数に応じた数だけ設けられる。注入ヘッド110に装着できる薬液シリンジのサイズも任意であり、凹部114のサイズやロッド131のストローク等は、装着すべき薬液シリンジのサイズに適合するように設定される。複数の薬液シリンジを装着する場合、各薬液シリンジのサイズは互いに異なるものであってもよい。
また、上述した実施形態では、薬液の本注入が、造影剤の注入後、引き続いて生理食塩水を注入する注入順序を示したが、本注入での薬液の注入順序はこれに限定されず、例えば以下に示すような種々の注入順所が可能である。
(1)造影剤→(造影剤+生理食塩水)
(2)造影剤→(造影剤+生理食塩水)→生理食塩水
(3)造影剤→(造影剤/生理食塩水)
(4)造影剤→(造影剤/生理食塩水)→生理塩塩水
(1)では、所定量の造影剤の注入後、造影剤と生理食塩水を混合して注入する。(2)では、(1)の後、さらに生理食塩水を注入する。(3)では、最初に造影剤を100%の割合で注入し、その後、生理食塩水を徐々に増やして造影剤の割合を減少させていく。(4)では、(3)においてさらに造影剤の割合を減少させて最終的には生理食塩水のみを注入する。
これらの注入順序は、目的とする撮像部位および診断目的等に応じて適宜選択することができる。また、注入条件決定部170は、注入順序に応じて造影剤および生理食塩水の注入条件を決定する。いずれの場合でも、本注入は、テスト注入の後、注入中断時間をおいて実行される。
造影剤と生理食塩水の混合注入は、テスト注入にも適用することができる。例えば、テスト注入において、造影剤と生理食塩水を混合して注入した後、生理食塩水のみを注入して生理食塩水で造影剤を後押しするようなことも可能である。造影剤は、希釈されて注入されても、CT値の上昇傾向は希釈されない場合とほとんど変わらない。よって、テスト注入において、生理食塩水で希釈した造影剤を注入することにより、テスト注入での造影剤注入量を減少させ、被験者の身体的負担を軽減することができる。この場合の造影剤の濃度は、CT値の上昇傾向に影響を及ぼさない範囲であれば任意とすることができる。
また、上述した実施形態では、被験者の体重をパラメータとして、必要なヨード量および使用する造影剤のヨード濃度との関係から薬液の注入条件を決定しており、また、薬液の注入時間も基本的には予め設定された時間としている。しかし、注入条件を決定するために、被験者の体重の他に、被験者の性別、身長、体表面積、およびそれらの組み合わせなどをパラメータとして含んでいてもよい。また、必要なヨード量や薬液の注入時間などは、被験者の身体的要因やX線CT装置300に起因する要因などに応じて変更したほうが好ましい場合がある。以下に、それらの要因に応じた薬液の注入条件の補正について説明する。
〈被験者の心拍出量〉
弁膜症患者など通常よりも心拍出量が多い被験者に造影剤を注入すると、目的とする撮像部位に造影剤が到達する間に血中造影剤濃度が低下してしまい、所望の画像が得られない場合がある。このような場合は、通常よりも多いヨード量が投与されるように造影剤を注入することが好ましい。
そこで、通常よりも心拍出量が多い被験者に対しても所望の画像が得られるようにするために、薬液注入システムは、薬液の注入条件の決定に先立って被験者の心拍出量を測定することができるように、被験者の心拍出量を測定する心拍出量計をさらに備え、薬液注入装置100は、本注入条件決定部171の第1薬液注入量演算部171aが、心拍出量の測定値を考慮して補正された造影剤の注入量を演算するように構成することもできる。
第1薬液演算部171aで造影剤の注入量が補正されることにより、同じく本注入条件決定部171の第1薬液注入速度演算部171bで演算される造影剤の注入速度、および第2薬液注入量演算部171cで演算される生理食塩水の注入量も変更される。さらに、テスト注入条件決定部172においても、第1薬液注入量演算部172aで演算される造影剤の注入量および第2薬液注入量演算部172bで演算される生理食塩水の注入量が変更される。
被験者の心拍出量の測定値を考慮した本注入での造影剤の注入量の補正では、前述した式(1)において、測定された心拍出量が通常よりも多い場合は、その心拍出量の測定値に応じて、必要なヨード量Iの値を大きく設定する。逆に、測定された心拍出量が通常よりも低い場合は、その心拍出量の測定値に応じて、必要なヨード量Iの値を小さく設定する。そのために、必要なヨード量Iの値を、心拍出量の測定値に応じて操作者が手動で設定できるようにする。あるいは、心拍出量計が薬液注入装置100に対してデータ送信できるように薬液注入装置100と接続されていれば、心拍出量計から送信されたデータに基づいて、本注入条件決定部171の第1薬液注入量演算部171aが、必要なヨード量Iの値を増減するように構成することもできる。
〈X線CT装置の実効エネルギー〉
通常よりも脂肪が多い被験者はX線が透過しにくいので、良好な画像を得るために、X線CT装置300の管電圧を通常よりも高くして撮像を行なうことがある。管電圧を高くすると、実効エネルギーが高くなる。また、X線CT装置300の種類によっては、同じ管電圧であっても実効エネルギーが異なる場合がある。CT値はX線CT装置300のX線の実効エネルギーに依存し、実効エネルギーが高いほどCT値は低くなる。高い実効エネルギーで撮像する場合において所望のCT値を得るようにするためには、造影剤の注入量を通常よりも多くすればよい。
そこで、脂肪の多い被験者を撮像する場合や、X線CT装置300が変更されたような場合であっても所望のCT値が得られるようにするために、薬液注入装置100は、本注入条件決定部171の第1薬液注入量演算部171aが、X線CT装置300の実効エネルギーを考慮して補正された造影剤の注入量を演算するように構成することもできる。
X線CT装置300の実効エネルギーを考慮した薬液の注入条件の補正では、前述した式(1)において、X線CT装置300の実効エネルギーが通常よりも高い場合は、その実効エネルギーの値に応じて、必要なヨード量Iの値を大きく設定する。逆に、実効エネルギーが通常よりも低い場合は、その実効エネルギーの値に応じて、必要なヨード量Iの値を小さく設定する。そのために、必要なヨード量Iの値を、X線CT装置300の実効エネルギーの値に応じて操作者が手動で設定できるようにする。あるいは、X線CT装置300が薬液注入装置100に対してデータ送信できるように薬液注入装置100と接続されていれば、X線CT装置300から送信されたデータに基づいて、本注入条件決定部171の第1薬液注入量演算部171aが、必要なヨード量Iの値を増減するように構成することもできる。
〈ボーラストラッキングの結果〉
ボーラストラッキングでは、テスト注入によるCT値の上昇傾向を把握することができる。このボーラストラッキングの結果に応じて、本注入においてより良好な造影効果を得るために、本注入における造影剤の注入速度を変更することもできる。
例えば、ボーラストラッキングによって得られたCT値のピーク値が、設定されたテスト注入条件で造影剤を注入した場合に予想される値よりも低いときには、本注入での造影剤の注入速度を、第1薬液注入速度演算部171bで求められた注入速度よりも高い注入速度に補正して造影剤を注入する。これにより、本注入でのCT値は、テスト注入でのCT値と比べて上昇しやすくなる。この逆に、ボーラストラッキングによって得られたCT値のピーク値が予想される値よりも高いときには、本注入での造影剤の注入速度を、求められた注入速度よりも低い注入速度に補正して造影剤を注入し、CT値があまり上昇しないようにする。
以上のようにボーラストラッキングの結果に応じて本注入での造影剤の注入速度を補正することによって、被験者の断層画像を、個体差に応じてより良好に撮像することができる。造影剤の注入速度を補正すると、注入量や注入時間といった他の注入条件も影響を受ける。しかし、被験者の身体的負担や造影剤のコストなどを考慮すると、造影剤の注入量は増加させないことが好ましい。よって、例えば造影剤の注入速度を高くする場合は、注入時間が短縮されることが好ましい。
また、注入速度の補正は、本注入の全期間に対して行なうこと、すなわち、補正された一定の注入速度で本注入を行なうことが好ましいが、始めは第1薬液注入速度演算部171bで求めた注入速度で造影剤を注入し、本注入の途中から、補正した注入速度で造影剤を注入することもできる。
本明細書は、以下に述べる発明を開示する。
1. シリンダおよびピストンを有する複数のシリンジを装着し、装着された前記シリンジのピストンを前進させることで前記シリンジ内の薬液を注入する薬液注入装置において、
装着された前記シリンジのピストンを前進させることによって前記薬液として造影剤および生理食塩水を注入できるように独立して駆動される複数のピストン駆動機構と、
本注入での前記薬液の注入条件を決定する本注入条件決定部と、
前記本注入に先立って前記本注入での注入量よりも少ない注入量で前記薬液を注入するテスト注入での前記薬液の注入条件を決定するテスト注入条件決定部と、
前記テスト注入の後、予め設定された注入中断時間をおいて前記本注入が行なわれる一連の動作で、前記造影剤を含む前記薬液が注入されるように、前記テスト注入条件決定部および前記本注入条件決定部で決定された注入条件に従って注入プロトコルを作成し、前記注入プロトコルに従って前記ピストン駆動機構の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記本注入条件決定部は、前記本注入での前記薬液の注入速度を決定し、かつ、前記テスト注入条件決定部は、前記テスト注入での前記薬液の注入速度を、前記本注入での前記薬液の注入速度と同じになるように決定するように構成されている
ことを特徴とする薬液注入装置。
2. 前記本注入条件決定部は、造影剤が注入される被験者の体重に基づいて前記本注入での造影剤の注入量を求める第1薬液注入量演算部と、前記第1薬液注入量演算部で求められた造影剤の注入量と予め設定された注入時間とから前記本注入での造影剤の注入速度を求める第1薬液注入速度演算部と、を有し、
前記テスト注入条件決定部は、前記第1薬液注入速度決定部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での造影剤の注入量を求める第1薬液注入量演算部を有する上記1に記載の薬液注入装置。
3. 前記本注入条件決定部は、前記第1薬液注入速度演算部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記本注入での生理食塩水の注入量を求める第2薬液注入量演算部をさらに有し、
前記テスト注入条件決定部は、前記本注入条件決定部の第1薬液注入速度演算部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での生理食塩水の注入量を求める第2薬液注入量演算部をさらに有し、
前記制御部は、前記テスト注入および前記本注入のそれぞれにおいて、前記テスト注入条件決定部および前記本注入条件決定部で求められた注入条件に従って、造影剤の注入後、直ちに生理食塩水が注入されるように2つの前記ピストン駆動機構の動作を制御する上記2に記載の薬液注入装置。
4. 前記本注入において、前記造影剤の注入後、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入するように、前記薬液の注入順序が定められている上記1に記載の薬液注入装置。
5. 前記本注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入した後、さらに前記生理食塩水を注入するように、前記薬液の注入順序が定められている上記4に記載の薬液注入装置。
6. 前記本注入において、前記造影剤を注入した後、前記生理食塩水を加えて前記造影剤の割合を減少させていくように、前記薬液の注入順序が定められている上記1に記載の薬液注入装置。
7. 前記本注入において、最終的に前記生理食塩水のみが注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている上記6に記載の薬液注入装置。
8. 前記テスト注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入した後、前記生理食塩水のみを注入するように、前記薬液の注入順序が定められている上記1に記載の薬液注入装置。
9. 表示デバイスをさらに有し、
前記制御部は、前記テスト注入条件決定部および前記本注入条件決定部で決定された注入条件に従って作成した前記注入プロトコルを、前記表示デバイスに1画面で表示させる上記1から8のいずれかに記載の薬液注入装置。
10. 上記1に記載の薬液注入装置とともに用いられて被験者のCT画像を撮像するCT装置であって、
被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの動作を制御するとともに、前記撮像ユニットで収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを作成し、作成したCT画像データからCT値を測定する撮像制御ユニットと、を有し、
前記撮像制御ユニットは、ボーラストラッキングにより前記CT値を監視し、前記CT値がピーク値を越えた直後の時点をトリガとして、予め設定されたスキャン中断時間の後に前記撮像ユニットに本スキャンを実行させることを特徴とするCT装置。
11. 前記スキャン中断時間は、前記薬液注入装置における注入中断時間と相互に関連して設定される上記10に記載のCT装置。
12. それぞれ薬液として造影剤および生理食塩水が充填された複数のシリンジのピストンを前進させる、互いに独立して駆動される複数のピストン駆動機構と、本注入条件決定部と、本注入に先立って行われるテスト注入での前記薬液の注入条件を決定するテスト注入条件決定部と、注入プロトコルに従って前記ピストン駆動機構の動作を制御する制御部と、を有するシステムの作動方法であって、
前記テスト注入条件決定部が、前記本注入での注入量よりも少ない注入量で前記テスト注入を行うように前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定することと、
前記本注入条件決定部が、前記本注入での前記薬液の注入条件を決定することと、
前記制御部が、前記テスト注入の後、予め設定された注入中断時間をおいて前記本注入が行われる一連の動作で、前記造影剤を含む前記薬液が注入されるように、前記テスト注入および前記本注入で前記薬液の注入条件に従って前記注入プロトコルを作成し、作成された前記注入プロトコルに従って前記ピストン駆動機構の動作を制御することと、
を含み、
前記本注入条件決定部が前記本注入での前記薬液の注入条件を決定することは、前記本注入での前記薬液の注入速度を決定することを含み、
前記テスト注入条件決定部が前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定することは、前記テスト注入での前記薬液の注入速度を、前記本注入での前記薬液の注入速度と同じになるように、前記テスト注入での前記薬液の注入速度を決定することを含む、システムの作動方法。
13. 前記本注入条件決定部が前記本注入での前記薬液の注入条件を決定することは、被験者の体重に基づいて前記本注入での造影剤の注入量を求めることと、求められた造影剤の注入量と予め設定された注入時間とから前記本注入での造影剤の注入速度を求めることと、を含み、
前記テスト注入条件決定部が前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定することは、前記本注入条件決定部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での造影剤の注入量を求めることを含む、上記12に記載のシステムの作動方法。
14. 前記本注入条件決定部が前記本注入での前記薬液の注入条件を決定することは、前記求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記本注入での前記生理食塩水の注入量を求めることを含み、
前記テスト注入条件決定部が前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定することは、前記本注入条件決定部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での前記生理食塩水の注入量を求めることを含み、
前記制御部が前記ピストン駆動機構の動作を制御することは、前記テスト注入および前記本注入のそれぞれにおいて、前記テスト注入条件決定部および前記本注入条件決定部で求められた注入条件に従って、造影剤が充填されたシリンジのピストンを前進させた後、直ちに生理食塩水が充填されたシリンジのピストンを前進させるように前記ピストン駆動機構の動作を制御することを含む、上記13に記載のシステムの作動方法。
15. 前記注入条件決定部が、前記本注入において、前記造影剤の注入後、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入するように前記薬液の注入条件を決定することを含む、上記12に記載のシステムの作動方法。
16. 前記本注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入した後、さらに前記生理食塩水を注入するように、前記薬液の注入順序が定められている、上記15に記載のシステムの作動方法。
17. 前記本注入において、前記造影剤を注入した後、前記生理食塩水を加えて前記造影剤の割合を減少させていくように、前記薬液の注入順序が定められている、上記12に記載のシステムの作動方法。
18. 前記本注入において、最終的に前記生理食塩水のみが注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている、上記17に記載のシステムの作動方法。
19. 前記テスト注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とを混合して注入した後、前記生理食塩水のみを注入するように、前記薬液の注入順序が定められている、上記12に記載のシステムの作動方法。
20. 前記システムは表示デバイスをさらに有し、
前記制御部が、前記テスト注入条件決定部および前記本注入条件決定部で決定した注入条件に従って作成した注入プロトコルを前記表示デバイスに1画面で表示させることを含む、上記12から19のいずれかに記載のシステムの作動方法。
21. 前記システムはCT装置をさらに有する上記12から20のいずれかに記載のシステムの作動方法。
22. それぞれ薬液として造影剤および生理食塩水が充填された複数のシリンジのピストンを前進させる、互いに独立して駆動される複数のピストン駆動機構と、本注入に先立ってテスト注入を行うように前記薬液の注入条件を決定し、決定した注入条件に従って注入プロトコルを作成し、作成した注入プロトコルに従って前記ピストン駆動機構の動作を制御する注入制御ユニットと、を有するシステムのためのコンピュータプログラムであって、
前記注入制御ユニットに、
前記本注入での注入量よりも少ない注入量で前記テスト注入を行うように前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定させることと、
前記本注入での前記薬液の注入条件を決定させることと、
前記テスト注入の後、予め設定された注入中断時間をおいて前記本注入が行われる一連の動作で、前記造影剤を含む前記薬液が注入されるように、前記テスト注入および前記本注入での前記薬液の注入条件に従って前記注入プロトコルを作成させ、作成された前記注入プロトコルに従って前記ピストン駆動機構の動作を制御させることと、
を実行させ、
前記本注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、前記本注入での前記薬液の注入速度を決定させることを含み、
前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、前記テスト注入での前記薬液の注入速度を、前記本注入での前記薬液の注入速度と同じになるように、前記テスト注入での前記薬液の注入速度を決定させることを含む、
コンピュータプログラム。
23. 前記本注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、被験者の体重に基づいて前記本注入での造影剤の注入量を求めさせることと、求められた造影剤の注入量と予め設定された注入時間とから前記本注入での造影剤の注入速度を求めさせることと、を含み、
前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、前記求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での造影剤の注入量を求めさせることを含む、上記22に記載のコンピュータプログラム。
24. 前記本注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、前記求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記本注入での前記生理食塩水の注入量を求めさせることを含み、
前記テスト注入での前記薬液の注入条件を決定させることは、前記本注入条件決定部で求められた注入速度と予め設定された注入時間とから前記テスト注入での前記生理食塩水の注入量を求めさせることを含み、
前記ピストン駆動機構の動作を制御させることは、前記テスト注入および前記本注入のそれぞれにおいて、前記求められた注入条件に従って、造影剤が充填されたシリンジのピストンを前進させた後、直ちに生理食塩水が充填されたシリンジのピストンを前進させるように前記ピストン駆動機構の動作を制御させることを含む、上記23に記載のコンピュータプログラム。
25. 前記本注入において、前記造影剤の注入後、前記造影剤と前記生理食塩水とが混合して注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている、上記22に記載のコンピュータプログラム。
26. 前記本注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とが混合して注入された後、さらに前記生理食塩水が注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている、上記25に記載のコンピュータプログラム。
27. 前記本注入において、前記造影剤が注入された後、前記生理食塩水を加えて前記造影剤の割合を減少させていくように、前記薬液の注入順序が定められている、上記22に記載のコンピュータプログラム。
28. 前記本注入において、最終的に前記生理食塩水のみが注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている、上記27に記載のコンピュータプログラム。
29. 前記テスト注入において、前記造影剤と前記生理食塩水とが混合して注入された後、前記生理食塩水のみが注入されるように、前記薬液の注入順序が定められている、上記22に記載のコンピュータプログラム。
30. 前記システムは表示デバイスをさらに有し、
前記注入制御ユニットに、前記注入条件に従って作成した注入プロトコルを前記表示デバイスに1画面で表示させることを実行させる、上記22から29のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
100 薬液注入装置
101 注入制御ユニット
110 注入ヘッド
130 ピストン駆動機構
161 制御部
162 入力デバイス
163 表示デバイス
170 注入条件決定部
171 本注入条件決定部
171a 第1薬液注入量演算部
171b 第1薬液注入速度演算部
171c 第2薬液注入量演算部
172 テスト注入条件決定部
172a 第1薬液注入量演算部
172b 第2薬液注入量演算部
300 X線CT装置
301 撮像ユニット
302 撮像制御ユニット

Claims (9)

  1. 薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、
    少なくとも造影剤が注入される第1の注入、および前記第1の注入の後に行う、少なくとも造影剤が注入される第2の注入を含む、前記薬液の注入条件を決定し、決定した前記注入条件に従って前記薬液が注入されるように前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、
    被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、
    前記撮像ユニットの動作を制御するとともに、前記撮像ユニットで収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを作成し、作成したCT画像データからCT値を測定する撮像制御ユニットと、を有し、
    前記注入制御ユニットは、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度を決定し、前記第1の注入での前記造影剤の注入速度を、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度と同じになるように決定し、かつ、前記第2の注入での前記造影剤の注入量を前記X線の実効エネルギーに応じて決定し、
    前記撮像制御ユニットは、前記第1の注入の開始後にボーラストラッキングにより前記CT値を監視し、前記ボーラストラッキングでの前記CT値がピーク値を越えた直後の時点をトリガとして、予め設定されたスキャン中断時間の後に前記撮像ユニットに本スキャンを実行させることを特徴とするCTシステム。
  2. 前記スキャン中断時間が、前記第2の注入が開始された後に前記本スキャンが実行されるように設定される請求項1に記載のCTシステム。
  3. 前記注入制御ユニットは、前記第1の注入の開始と同時に第1の注入開始信号を前記撮像制御ユニットに送信するように構成され、
    前記撮像制御ユニットは、前記第1の注入開始信号の受信後、前記ボーラストラッキングを実行する請求項1または2に記載のCTシステム。
  4. 前記薬液は生理食塩水をさらに含み、
    前記注入制御ユニットは、前記第1の注入および前記第2の注入が、それぞれ生理食塩水の注入を含むように前記注入条件を決定する請求項1から3のいずれか一項に記載のCTシステム。
  5. 前記注入制御ユニットは、前記第1の注入および前記第2の注入が、それぞれ造影剤を注入した後に生理食塩水を注入することを含むように前記注入条件を決定する請求項4に記載のCTシステム。
  6. 前記注入制御ユニットは、前記第2の注入が、100%の割合での造影剤の注入から生理食塩水の割合を徐々に増やして造影剤の割合を減少させることを含むように前記注入条件を決定する請求項4に記載のCTシステム。
  7. 前記注入制御ユニットは、前記第1の注入での造影剤の注入量が前記第2の注入での造影剤の注入量よりも少ない量であるように前記注入条件を決定する請求項1から6のいずれか一項に記載のCTシステム。
  8. 薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの動作を制御する撮像制御ユニットと、を有するCTシステムの作動方法であって、
    前記注入制御ユニットが、少なくとも造影剤が注入される第1の注入、および前記第1の造影剤注入の後に行う、少なくとも造影剤が注入される第2の注入を含む、前記薬液の注入条件を決定し、決定した前記注入条件に従って前記薬液が注入されるように前記注入機構の動作を制御することと、
    前記撮像制御ユニットが、前記撮像ユニットで収集されたX線投影データを再構成してCT画像データを作成し、作成したCT画像データからCT値を測定することと、
    を含み、
    前記薬液の注入条件を決定することは、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度を決定し、前記第1の注入での前記造影剤の注入速度を、前記第2の注入での前記造影剤の注入速度と同じになるように決定し、かつ、前記第2の注入での前記造影剤の注入量を前記X線の実効エネルギーに応じて決定することを含み、
    前記撮像制御ユニットが、前記第1の注入の開始後にボーラストラッキングにより前記CT値を監視することと、前記ボーラストラッキングでの前記CT値がピーク値を超えた直後の時点をトリガとして、予め設定されたスキャン中断時間の後に前記撮像ユニットに本スキャンを実行さることと、をさらに含む、
    CTシステムの作動方法。
  9. 薬液として少なくとも造影剤を注入する注入機構と、前記注入機構の動作を制御する注入制御ユニットと、被験者にX線を照射し、被験者を透過したX線投影データを収集する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの動作を制御する撮像制御ユニットと、を有するCTシステムに、請求項8に記載のCTシステムの作動方法を実行させる一つまたは複数のコンピュータプログラム。
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