JP6966112B2 - 注入装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
本発明は、所定の持続時間の間、所定範囲の画素値（ＣＴ値）が維持されるような造影剤の注入プロトコルを生成する生成装置、該生成装置を備える注入装置又は撮像システム、及び注入プロトコルを生成させるプログラムに関する。
近年、広い領域（例えば、被写体の頭尾方向に１６ｃｍの領域）を撮像できる医療用の撮像装置が登場した。このような撮像装置としては、東芝メディカルシステムズ株式会社製の「ＡｑｕｉｌｉｏｎＯＮＥ（登録商標）」等がある。これにより、被写体の広い撮像部位において、所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値を持続することが要望されている。
すなわち、オペレーターが入力した持続時間にわたって、入力された値から所定範囲内の画素値を持続することが要望されている。例えば、被写体の冠動脈を撮像する場合には、所望の画素値を１０秒間持続させたいという要望がある。また、冠動脈の石灰化部分の画素値が５００ＨＵ程度であるため、冠動脈の画素値が５００ＨＵに至らないように、例えば４００ＨＵから所定範囲内の画素値を持続させたいという要望がある。
画素値が最適値に近似する状態を持続させる方法として、特許文献１には、造影剤の注入速度を時間経過により変化させる可変パターンをデータ登録し、該可変パターンに対応して造影剤の注入速度を経時的に変化させる方法が開示されている。例えば、注入開始から所定時間までは注入速度を線形に低下させて以後は注入速度を一定に維持するパターンと、注入開始から所定時間までは注入速度を線形に低下させて以後は注入速度を線形に上昇させるパターンと、が開示されている。
特許文献１に記載の方法では、被写体の体重、撮像部位及び造影剤の種別に基づいて可変パターンを生成している。そのため、オペレーターが望む画素値を得ることができない場合がある。また、特許文献１の図７又は図１０に記載されているように、タイムデンシティカーブ（ＴＤＣ）に大きなピークが生じてしまう。したがって、ピーク時の画素値が所望の画素値を大きく超えてしまう場合がある。そのため、オペレーターが入力した持続時間の間、所望範囲の画素値を持続できない場合がある。
上記課題を解決するため、本発明の一例としての注入装置は、造影剤を注入するための注入装置であって、被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値が維持されるような前記造影剤の注入プロトコルを生成する生成装置と、前記画素値及び前記持続時間の少なくとも一方を入力する入力部と、前記注入プロトコルに従って前記造影剤を注入する注入ヘッドとを備え、前記生成装置は、前記撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部と、前記被写体の情報を取得する被写体情報取得部と、前記入力部を介して前記画素値及び前記持続時間の少なくとも一方の情報を取得する撮像条件取得部と、前記取得された画素値又は前記取得された持続時間に基づいて前記注入プロトコルを生成するプロトコル生成部とを有する。
これにより、被写体を撮像する際に、オペレーターが望む範囲の画素値を得ることができる。また、オペレーターが入力した持続時間にわたって、この所望範囲の画素値を持続させることができる。
また、本発明の他の例としての生成装置は、被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値が維持されるような造影剤の注入プロトコルを生成する生成装置であって、前記撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部と、前記被写体の情報を取得する被写体情報取得部と、前記画素値及び前記持続時間の少なくとも一方の情報を取得する撮像条件取得部と、前記取得された画素値又は前記取得された持続時間に基づいて、前記注入プロトコルを生成するプロトコル生成部とを有する。
また、本発明の他の例としての撮像システムは、被写体を撮像する医療用の撮像装置と、上記生成装置とを備える。
また、本発明の他の例としてのプログラムは、被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値が維持されるような造影剤の注入プロトコルを生成装置に生成させるプログラムであって、前記プログラムは前記生成装置を、前記撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部、前記被写体の情報を取得する被写体情報取得部、前記画素値及び前記持続時間の少なくとも一方の情報を取得する撮像条件取得部、及び前記取得された画素値又は前記取得された持続時間に基づいて、前記注入プロトコルを生成するプロトコル生成部、として機能させる。
本発明のさらなる特徴は、添付図面を参照して例示的に示した以下の実施例の説明から明らかになる。
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において、上下とは重力方向における上方向と下方向とにそれぞれ対応する。
［第１実施形態］
図１に示すように、撮像システム１００は、造影剤を注入するための注入装置２と、注入装置２に有線又は無線で接続され且つ被写体を撮像する医療用の撮像装置３とを備えている。この撮像装置３としては、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＣＴ（Computed Tomography）装置、アンギオ撮像装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置、ＣＴアンギオ装置、ＭＲアンギオ装置、超音波診断装置、及び血管撮像装置等の各種医療用の撮像装置があるが、第１実施形態ではＣＴ装置について説明する。
図１に示すように、撮像システム１００は、造影剤を注入するための注入装置２と、注入装置２に有線又は無線で接続され且つ被写体を撮像する医療用の撮像装置３とを備えている。この撮像装置３としては、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＣＴ（Computed Tomography）装置、アンギオ撮像装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置、ＣＴアンギオ装置、ＭＲアンギオ装置、超音波診断装置、及び血管撮像装置等の各種医療用の撮像装置があるが、第１実施形態ではＣＴ装置について説明する。
撮像装置３は、撮像プランに従って被験者の撮像を行う撮像部３１と、撮像装置３の全体を制御する制御装置３２と、表示部としてのディスプレイ３３とを有している。なお、制御装置３２とディスプレイ３３とは、一体的に構成することもできる。また、撮像装置３は、注入装置２と有線又は無線で接続される。例えば、撮像装置３と注入装置２とは、ゲートウェイ装置（不図示）を介して接続できる。
撮像プランには、撮像部位、実効管電圧、機種名、メーカー名、撮像時間、管電圧、撮像範囲、回転速度、ヘリカルピッチ、曝射時間、線量及び撮像方法等の情報が含まれている。そして、制御装置３２は、撮像プランに従うように撮像部３１を制御して被験者を撮像する。また、制御装置３２は、ディスプレイ３３に接続されており、ディスプレイ３３には、装置の入力状態、設定状態、撮像結果、及び各種情報等が表示される。
撮像部３１は、寝台と、被写体である被験者にＸ線を照射するＸ線源と、被験者を透過したＸ線を検出するＸ線検出器等を有している。そして、撮像部３１は、被験者にＸ線を曝射し、被験者を透過したＸ線に基づいて被験者の体内を逆投影することで、被験者の透視画像を撮像する。なお、撮像部３１は、Ｘ線に代えて、ラジオ波又は超音波を用いて撮像してもよい。また、制御装置３２は、撮像部３１及び注入装置２等と有線又は無線で通信を行うことができる。
注入装置２は、シリンジに充填された薬液、例えば、生理食塩水及び各種造影剤等を被写体としての被験者の体内に注入する。また、注入装置２は、注入プロトコルに従って造影剤を注入する注入ヘッド２１を備えている。この注入ヘッド２１はヘッドディスプレイ２１１を有し、薬液が充填されたシリンジが搭載される。また、注入装置２は、注入ヘッド２１を保持するスタンド２２と、注入ヘッド２１に有線又は無線で接続されたコンソール２３とを有する。
コンソール２３は、注入ヘッド２１を制御する制御装置として機能すると共に、被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値が維持されるような造影剤の注入プロトコルを生成する生成装置としても機能する。また、コンソール２３は、入力・表示部として機能するタッチパネル２６を備え、注入ヘッド２１及び撮像装置３等と有線又は無線で通信を行うことができる。なお、注入装置２は、タッチパネル２６に代えて、表示部としてのディスプレイと、入力部としてのキーボード等のユーザインタフェースとを備えていてもよい。
また、注入装置２は、コンソール２３に代えて、注入ヘッド２１に接続された制御装置と、該制御装置に接続され且つ薬液の注入状況等が表示される表示部（タッチパネルディスプレイ等）とを有していてもよい。このような制御装置も、注入プロトコルの生成装置として機能する。また、注入ヘッド２１及び制御装置は、スタンド２２と一体的に構成することもできる。また、スタンド２２に代えて天吊部材を設け、該天吊部材を介して天井から注入ヘッド２１を天吊することもできる。
また、注入装置２は、電源又はバッテリー、コンソール２３に接続されるハンドスイッチ、及び注入ヘッド２１を遠隔操作する遠隔操作装置等を有していてもよい。この遠隔操作装置は、注入ヘッド２１を遠隔操作して注入を開始又は停止することができる。また、電源又はバッテリーは、注入ヘッド２１又は制御装置（コンソール２３）のいずれかに設けることができ、これらとは別に設けることもできる。
注入ヘッド２１は、シリンジが搭載されるシリンジ保持部を有すると共に、注入プロトコルに従ってシリンジ内の薬液を押し出す駆動機構を内蔵している。この注入プロトコルには、少なくとも注入速度及び注入時間が含まれているが、注入量、注入タイミング、造影剤濃度及び注入圧力等の注入条件に関する情報を含めてもよい。また、注入ヘッド２１は、注入条件、注入状況、装置の入力状態、設定状態、及び各種注入結果等が表示されるヘッドディスプレイ２１１と、駆動機構の動作を入力するための操作部２１２とを有している。
操作部２１２には、駆動機構の前進ボタン、駆動機構の後進ボタン、又は最終確認ボタン等が設けられている。なお、造影剤が注入される際には、注入ヘッド２１に搭載されたシリンジの先端部に延長チューブ等が接続される。そして、延長チューブの接続等の注入準備が完了すると、オペレーターが最終確認ボタンを押す。これにより、注入ヘッド２１は、注入を開始できる状態で待機する。その後、シリンジから押し出された造影剤は、延長チューブ等を介して、被験者の体内へ注入される。
注入ヘッド２１には、例えば、ＲＦＩＤチップ、ＩＣタグ、バーコード等のデータキャリアを有するプレフィルドシリンジ等の、種々のシリンジを搭載することができる。そして、注入ヘッド２１は、シリンジに取り付けられたデータキャリアの読み取りを行う読取部２１３（図２）を内蔵している。このデータキャリアには、薬液に関連する薬液情報が記憶されている。薬液情報としては、製品名称、製品ＩＤ、化学分類、含有成分、濃度、粘度、消費期限、シリンジ容量、シリンジ耐圧、シリンダ内径、ピストンストローク及びロット番号等がある。
撮像装置３は、不図示のサーバー（外部記憶装置）から情報を受信することができ、サーバーへ情報を送信することもできる。一方、注入装置２は、内部又は外部のゲートウェイ装置を介して、サーバーから情報を受信することができ、サーバーへ情報を送信することもできる。このようなサーバーとしては、例えば、ＲＩＳ（Radiology Information System）、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）、及びＨＩＳ（Hospital Information System）等がある。また、検像システム又は画像作成用ワークステーション等を用いることもできる。
サーバーには、予め検査オーダーが記憶されている。この検査オーダーは、被験者に関する被写体情報と、検査内容に関する検査情報とを含んでいる。この被写体情報は、被写体の体重、除脂肪体重、循環血液量、被験者番号（被験者ＩＤ）、被験者氏名、性別、生年月日、年齢、身長、血液量、体表面積、被験者の疾病、心拍数、及び心拍出量等を含む。また、検査情報としては、検査番号（検査ＩＤ）、検査部位、検査日時、薬液種類、薬液名称、及び撮像条件（撮像部位等）等を含む。また、サーバーは、撮像装置３から送信された画像のデータ等の撮像結果に関する情報と、注入装置２から送信された注入結果に関する情報を記憶することができる。
続いて、図２〜図７を参照して、注入プロトコルの生成について説明する。なお、図２は注入装置２の概略ブロック図であり、図３は注入プロトコルの生成を説明するフローチャートである。また、図４及び図５はタッチパネル２６に表示される画面を示している。
図２に示すように、注入装置２は、薬液を注入する注入ヘッド２１と、コンソール２３とを備えている。そして、コンソール２３は、制御プログラム、注入プロトコルに関する情報、及び薬液に関する情報等が記憶されている記憶部２４と、注入ヘッド２１を含む注入装置２の全体を制御するＣＰＵ等の制御部２５と、表示・入力部としてのタッチパネル２６とを有している。このタッチパネル２６は、注入プロトコル、装置の入力状態、設定状態、注入結果、及び各種情報等が表示される表示部として機能する。また、オペレーターは、入力部としてのタッチパネル２６を介して所定の指令又は情報等を入力することができる。
また、記憶部２４は、制御部２５が動作するためのシステムワークメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラム若しくはシステムソフトウェア等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、又はハードディスクドライブ等を有する。なお、制御部２５は、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬記録媒体、又はインターネット上のサーバー等の外部記憶媒体に記憶されたプログラムに従って各種処理を制御することもできる。
制御部２５は、薬液に関する薬液情報を取得する薬液情報取得部１１と、撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部１２と、被写体に関する被写体情報を取得する被写体情報取得部１３と、画素値及び持続時間の少なくとも一方の撮像条件を取得する撮像条件取得部１４と、表示部２６を制御する表示制御部１５と、取得された画素値又は取得された持続時間に基づいて注入プロトコルを生成するプロトコル生成部１６とを備えている。なお、撮像部位の情報は、撮像部位名には限られず、薬液の注入部位から撮像部位までの距離等、撮像部位を特定できる情報であってもよい。
そして、記憶部２４に実装されたプログラムに対応して制御部２５が各種処理を実行することにより、各部が各種機能として論理的に実現される。このプログラムは、コンピューターとしての生成装置２３を、撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部１２、被写体の情報を取得する被写体情報取得部１３、画素値及び持続時間の少なくとも一方の情報を取得する撮像条件取得部１４、及び取得された画素値又は取得された持続時間に基づいて、注入プロトコルを生成するプロトコル生成部１６として機能させるプログラムである。なお、このプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記憶されている。
オペレーターが注入装置２の電源をオンにした後に、注入ヘッド２１にシリンジを搭載すると、注入ヘッド２１の読取部２１３は、薬液情報（例えば製品ＩＤ）を読み取って制御部２５に送る。そして、図３に示すように、薬液情報取得部１１は、読取部２１３が読み取った薬液情報を取得する（Ｓ１１）。なお、薬液情報取得部１１は、撮像装置３又は外部サーバー等から薬液情報を取得することもできる。また、薬液情報取得部１１は、入力部としてのタッチパネル２６を介して、オペレーターが入力した薬液情報を取得することもできる。
そして、製品ＩＤを取得すると、プロトコル生成部１６は、製品ＩＤを薬液情報として記憶部２４に一時的に記憶させる。同時に、表示制御部１５は、製品ＩＤに基づく製品名称及びヨード含有量等をタッチパネル２６の薬剤情報表示欄３１７に表示させる。
続いて、オペレーターは、タッチパネル２６に表示された複数の部位の中から所望の撮像部位（例えば、腹部）を選択して触れる。すると、撮像情報取得部１２は、入力部としてのタッチパネル２６を介して、入力された撮像部位を取得する（Ｓ１２）。そして、プロトコル生成部１６は、撮像部位を記憶部２４に一時的に記憶させる。なお、撮像情報取得部１２は、撮像装置３又は外部サーバー等から撮像部位を取得することもできる。その後、表示制御部１５は、表示部としてのタッチパネル２６に被写体情報等の入力画面（図４）を表示させる（Ｓ１３）。なお、図４では、撮像部位として腹部が入力された状態を示している。
そして、オペレーターは、タッチパネル２６を介して被写体情報（例えば、被写体の体重）を入力する。図４では、例として６０ｋｇが入力された状態を示している。すると、被写体情報取得部１３は、入力部としてのタッチパネル２６を介して、被写体の体重を取得する（Ｓ１４）。なお、被写体情報取得部１３は、撮像装置３、外部サーバー又は外部測定装置（例えば体重計）等から被写体の情報を取得することもできる。そして、プロトコル生成部１６は、体重を記憶部２４に一時的に記憶させる。同時に、表示制御部１５は、表示部としてのタッチパネル２６に、体重を表示させる。
なお、薬液情報、撮像情報、被写体情報及び撮像条件の取得の順序は、適宜変更することができる。例えば、撮像情報として撮像部位を取得した後に、薬液情報として製品ＩＤを取得してもよい。また、薬液情報、撮像情報及び被写体情報は、検査前に記憶部２４に記憶させておくこともできる。この場合、薬液情報取得部、撮像情報取得部及び被写体情報取得部は、記憶部２４から情報を取得することもできる。特に薬液情報取得部は、読取部２１３から薬液情報を取得しない場合には、記憶部２４から所定の薬液情報を取得する。
ここで、記憶部２４には、推奨される注入プロトコルと、該注入プロトコルに応じた画素値、持続時間及びタイムデンシティカーブが、予め初期設定として記憶されている。そして、プロトコル生成部１６は、一時的に記憶された薬液情報（製品ＩＤ）、撮像情報（撮像部位）及び被写体情報（体重）に対応する初期設定を、記憶部２４から読み出す（Ｓ１５）。すると、表示制御部１５は、表示部としてのタッチパネル２６に初期設定を表示させる（Ｓ１６）。なお、初期設定は、実験等によって予め求めておくことができる。
すなわち、表示部としてのタッチパネル２６は、初期設定に対応する画素値及び持続時間と、タイムデンシティカーブ３１３とを表示する。同時に、表示制御部１５は、造影剤の注入速度及び注入量の少なくとも一方を、タイムデンシティカーブ３１３と共にタッチパネル２６に表示させる。そして、オペレーターは、表示された初期設定を見て、初期設定の画素値と、該画素値を維持する持続時間と、タイムデンシティカーブ３１３とを確認する。なお、タイムデンシティカーブ３１３の縦軸は画素値（ＨＵ）を示し、横軸は注入開始からの時間（秒）を示している。
設定を変更する必要がない場合は（Ｓ１７でＮＯ）、注入プロトコルの生成が終了する。その後、オペレーターは、タッチパネル２６に表示されたチェックボタン３１１又は注入ヘッド２１の最終確認ボタンを押す。これにより、注入準備が完了して、注入装置２は注入可能状態で待機する。
一方、初期設定を変更する場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、オペレーターは、タッチパネル２６の入力欄３１２に画素値及び／又は持続時間を入力する、又は入力欄３１２に表示された画素値及び／又は持続時間を選択する。なお、オペレーターは、タイムデンシティカーブ３１３の縦軸方向に延びたバー３１４に左右させて持続時間を入力することもできる。また、オペレーターは、タイムデンシティカーブのピーク部分３１５を上下させて画素値を入力することもできる。例として、図４では、画素値として４００ＨＵが選択され、持続時間として１５ｓｅｃが選択された状態を示している。
図５に示すように、画素値及び持続時間の少なくとも一方の入力がなされると、表示制御部１５は、タイムデンシティカーブ３１３を表示部としてのタッチパネル２６に拡大表示させる。そして、表示部としてのタッチパネル２６は、入力された画素値及び持続時間に対応するタイムデンシティカーブ３１３を表示する。同時に、表示制御部１５は、造影剤の注入速度及び注入量の少なくとも一方を、タイムデンシティカーブ３１３と共に表示部に表示させる。なお、表示制御部１５は、オペレーターがタイムデンシティカーブ３１３に触れた時に、タイムデンシティカーブ３１３を拡大して表示させてもよい。
また、図５では、注入速度及び注入量の両方が表示欄３１６に表示されている。具体的には、タイムデンシティカーブ３１３の上方の表示欄３１６に、最大注入速度と注入量とが表示されている。そして、図５に示す拡大画面においても、タイムデンシティカーブ３１３のバー３１４又はタイムデンシティカーブのピーク部分３１５によって、オペレーターは持続時間又は画素値を入力することができる。また、バー３１４又はピーク部分３１５は、いずれも段階的に変更することができる。
撮像条件取得部１４は、入力部としてのタッチパネル２６を介して、撮像条件として、入力された画素値及び持続時間の少なくとも一方の情報を取得する（Ｓ１８）。そして、プロトコル生成部１６は、取得された画素値又は取得された持続時間に基づいて注入プロトコルを生成する（Ｓ１９）。具体的に、記憶部２４は、薬液情報（製品ＩＤ）、撮像情報（撮像部位）及び被写体情報（体重）のそれぞれについて、少なくとも所定の画素値又は所定の持続時間に対応する、若しくは所定のタイムデンシティカーブに対応する複数の注入プロトコルを記憶している。そして、プロトコル生成部１６は、入力された変更後の画素値又は持続時間に対応する注入プロトコルを、記憶部２４から読み出すことにより、注入プロトコルを生成する。これにより、注入プロトコルの生成が終了する。
そして、表示制御部１５は、このように生成された注入プロトコルに含まれる注入速度及び注入量をタッチパネル２６に表示する。なお、図５では、表示欄３１６の右側部分に生理食塩水の注入プロトコルが表示されている。さらに、注入プロトコルが後述する二段階可変パターンとなる場合、表示制御部１５は、表示欄３１６の左側に第１フェーズを示し、表示欄３１６の右側に第２フェーズを示してもよい。
ここで、図６を参照して、注入プロトコルについて説明する。なお、第１実施形態においては、オペレーターが、画素値３５０ＨＵ又は４００ＨＵ、及び持続時間１０秒又は１５秒を選択して入力でき、記憶部２４はこれらに対応する注入プロトコルを記憶している。ただし、記憶部２４は、これ以外の注入プロトコルを記憶していてもよい。
図６は、画素値３５０ＨＵ及び持続時間１０秒が入力された場合のタイムデンシティカーブＡと、画素値３５０ＨＵ及び持続時間１５秒が入力された場合のタイムデンシティカーブＢと、画素値４００ＨＵ及び持続時間１０秒が入力された場合のタイムデンシティカーブＣと、画素値４００ＨＵ及び持続時間１５秒が入力された場合のタイムデンシティカーブＤとを示すグラフである。なお、図６において、縦軸は画素値（ＨＵ）を示し、横軸は注入開始からの時間（秒）を示している。
タイムデンシティカーブＡにおいては、注入開始後１９秒〜２９秒の１０秒間、画素値３５０ＨＵよりも大きい所定の範囲内の画素値が維持されている。また、タイムデンシティカーブＢにおいては、注入開始後２４秒〜３９秒の１５秒間、画素値３５０ＨＵよりも大きい所定の範囲内の画素値が維持されている。また、タイムデンシティカーブＣにおいては、注入開始後１８秒〜２８秒の１０秒間、画素値４００ＨＵよりも大きい所定の範囲内の画素値が維持されている。また、タイムデンシティカーブＤにおいては、注入開始後１９．５秒〜３４．５秒の１５秒間、画素値４００ＨＵよりも大きい所定の範囲内の画素値が維持されている。
なお、所望の画素値が維持される所定範囲としては、選択された画素値からプラスマイナス５０ＨＵの範囲が考えられる。ただし、入力された画素値からプラス５０ＨＵの範囲がより好ましい。これにより、タイムデンシティカーブが、選択された画素値を下回ることがないので、より確実に所望の画素値を得ることができる。
初期設定を変更する場合、オペレーターは、タッチパネル２６を介して、画素値３５０ＨＵ又は４００ＨＵ、及び持続時間１０秒又は１５秒を選択して入力する。すると、プロトコル生成部１６は、入力された画素値又は持続時間に対応する注入プロトコルを、記憶部２４から読み出す。具体的に、プロトコル生成部１６は、以下の表１に示された４つの注入プロトコルの内、入力された画素値及び持続時間に対応する１つの注入プロトコルを読み出す。
なお、表１は、ヨード含有量３００mg/mLの造影剤を使用し、被験者の体重を６０kgに設定し、撮像部位を冠動脈に設定した場合の注入プロトコルを示している。また、第１フェーズ、第２フェーズ、第３フェーズのそれぞれでは、最高注入速度で注入を開始し、最低注入速度で注入を終了する。さらに、各フェーズにおいて、注入開始から注入終了までは注入速度を線形に低下させている。そして、注入の最後には、生理食塩水によるフラッシュが行われる。このフラッシュによって、穿刺部から撮像部位まで造影剤を後押しすることができる。なお、生理食塩水の注入速度は、増減させてもよい。
表１及び図７を参照して、タイムデンシティカーブＡに対応する撮像条件（画素値３５０ＨＵ及び持続時間１０秒）が入力された場合の注入プロトコルＡ’について説明する。なお、図７は、表１の注入プロトコルを示すグラフであり、縦軸が注入速度（ml/sec）を示し、横軸が注入開始からの経過時間（秒）を示している。
図６の注入プロトコルＡ’において、注入開始直後の第１フェーズでは、注入速度４．０ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度３．５ml/secで第１フェーズを終了する。また、第１フェーズに続く第２フェーズでは、注入速度３．４ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度３．１ml/secで第１フェーズを終了する。
同様に、図６のタイムデンシティカーブＢに対応する撮像条件（画素値３５０ＨＵ及び持続時間１５秒）が入力された場合の注入プロトコルＢ’の注入開始直後の第１フェーズにおいては、注入速度５．０ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度４．０ml/secで第１フェーズを終了する。また、第１フェーズに続く第２フェーズでは、注入速度３．０ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度２．８ml/secで第２フェーズを終了する。さらに、第２フェーズに続く第３フェーズでは、注入速度２．５ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度２．２ml/secで第３フェーズを終了する。
同様に、図６のタイムデンシティカーブＣに対応する撮像条件（画素値４００ＨＵ及び持続時間１０秒）が入力された場合の注入プロトコルＣ’においては、注入開始直後の第１フェーズでは、注入速度５．０ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度４．３ml/secで第１フェーズを終了する。また、第１フェーズに続く第２フェーズでは、注入速度３．８ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度３．５ml/secで第２フェーズを終了する。
同様に、図６のタイムデンシティカーブＤに対応する撮像条件（画素値４００ＨＵ及び持続時間１５秒）が入力された場合の注入プロトコルＤ’においては、注入開始直後の第１フェーズでは、注入速度５．０ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度４．２ml/secで第１フェーズを終了する。また、第１フェーズに続く第２フェーズでは、注入速度３．７ml/secから注入を開始する。そして、注入速度を徐々に減らして、注入速度３．４ml/secで第２フェーズを終了する。
このように、プロトコル生成部１６は、注入速度が第１の減少率で線形に低下する第１フェーズと、第１フェーズに続く第２フェーズであって、第１の減少率よりも小さい第２の減少率で注入速度が線形に低下する第２フェーズとを含む注入プロトコルを生成する。なお、徐々に減速する注入速度の単位時間当たりの変化率（以下、減少率という）は、開始時注入速度をＶ1とし、終了時注入速度をＶ2とし、注入量をＱとすると、（Ｖ1−Ｖ2）／Ｑで求められる。
図７に示すように、第２フェーズでは第１フェーズよりも減速の程度が緩やかとなる。すなわち、第１フェーズにおける減少率は、第２フェーズにおける減少率よりも大きい。具体的に、注入プロトコルＡ’においては、第１フェーズでの減少率が０．０５であり、第２フェーズでの減少率が約０．００４である。
同様に、注入プロトコルＢ’においては、第１フェーズでの減少率が０．０４であり、第２フェーズでの減少率が約０．００３である。そして、注入プロトコルＢ’の第３フェーズでの減少率は０．０１２である。また、注入プロトコルＣ’においては、第１フェーズでの減少率が０．０２８であり、第２フェーズでの減少率が約０．００４である。また、注入プロトコルＤ’においては、第１フェーズでの減少率が０．０３２であり、第２フェーズでの減少率が約０．００３である。
ところで、本発明者らの研究により、第１フェーズで注入速度を線形に低下させた後に、第２フェーズで注入速度を一定に維持した場合は、画素値のピークに到達するまでの時間が短く、ピークへ到達した後に長い時間で画素値が減少することが分かっている。すなわち、タイムデンシティカーブはピークに到達するまで急峻に立ち上がり、その後に緩やかに降下する。したがって、持続時間の前半に画素値がピークに到達するため、所望の画素値を長時間維持しようとすると、ピーク時の画素値を高く設定する必要がある。その結果、ピーク時の画素値が所望の画素値を大きく超えてしまう。
一方、第１フェーズにおいて注入速度を大きな減少率で線形に低下させた後に、第２フェーズにおいて注入速度を小さい減少率で線形に低下させた場合、画素値のピークに到達するまでの時間が長く、ピークへ到達した後は短時間で画素値が減少することが分かった。すなわち、タイムデンシティカーブは急峻に立ち上がり、その後にピークに到達するまで緩やかに上昇して、ピークへ到達した後に急峻に降下する。換言すると、画素値がピークに到達するタイミングを遅くすることができる。したがって、持続時間の後半に画素値がピークに到達するため、所望の画素値を長時間維持しても、ピーク時の画素値が所望の画素値を大きく超えてしまうことがない。
なお、第１フェーズ及び第２フェーズにおいて、注入速度を線形に低下させる注入プロトコルには、直線形に低下させる注入プロトコルと、曲線形に低下させる注入プロトコルとを含む。また、フェーズの数は２回又は３回に限られず、４回以上であってもよい。
以上説明した第１実施形態に係る発明によれば、オペレーターが望む範囲の画素値を得ることができる注入プロトコルを生成できる。また、オペレーターが入力した持続時間の間、所望範囲の画素値を持続させることができる注入プロトコルを生成できる。これにより、略台形のタイムデンシティカーブを実現できるため、画素値に大きなピークが生じて、ピーク時の画素値が所望の画素値を大きく超えてしまうことを抑制できる。
また、入力したタイムデンシティカーブを実現できるため、所望の画素値に到達するまでの到達時間を設定することもできる。例えば、注入開始から１３秒後に４００ＨＵの画素値に到達するようなタイムデンシティカーブを入力することにより、被写体が変わった場合であっても到達時間を一定にすることができる。
さらに、オペレーターは、ボーラストラッキング法（Ｐｒｅｐ）を用いなくとも、撮像部位が所望の画素値に到達する到達時刻を把握することができる。そのため、スキャン時間を短くすることができるので、被写体が被曝する放射線量を減らすことができる。
なお、プロトコル生成部１６は、記憶部２４から入力された画素値に対応する注入プロトコルを先に検索し、その後、検索された注入プロトコルの中から入力された持続時間に対応する注入プロトコルを読み出すことによって、注入プロトコルを生成してもよい。この場合、プロトコル生成部１６は、入力された画素値に最も近い画素値と関連付けられた注入プロトコルを記憶部２４から検索する。次いで、プロトコル生成部１６は、検索結果に含まれる複数の注入プロトコルの中から、入力された持続時間に最も近い持続時間と関連付けられた注入プロトコルを検索する。
このように、画素値と関連付けられた注入プロトコルを先に検索することにより、検索された注入プロトコルによって得られる画素値を、所望の画素値に最も近似させることができる。すなわち、持続時間と関連付けられた注入プロトコルを先に検索した場合、所望の画素値から所定範囲内の画素値を得られるとしても、最も近似する画素値が得られる注入プロトコルが検索結果から除かれる可能性がある。しかし、画素値と関連付けられた注入プロトコルを先に検索することにより、そのような可能性を排除することができる。
［第２実施形態］
続いて、図８及び図９を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、複数の画素値又は複数の持続時間を設定することができる。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態で説明した構成要素については同じ参照番号を付し、その説明を省略する。特に説明した場合を除き、同じ参照符号を付した構成要素は略同一の動作及び機能を奏し、その作用効果も略同一である。
続いて、図８及び図９を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、複数の画素値又は複数の持続時間を設定することができる。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態で説明した構成要素については同じ参照番号を付し、その説明を省略する。特に説明した場合を除き、同じ参照符号を付した構成要素は略同一の動作及び機能を奏し、その作用効果も略同一である。
図８は、画素値３００ＨＵ及び持続時間１５秒の第１タイムデンシティカーブＥと、画素値３００ＨＵ及び持続時間１０秒の第２タイムデンシティカーブＦとが結合されたタイムデンシティカーブを示すグラフである。なお、図８において、縦軸は画素値（ＨＵ）を示し、横軸は注入開始からの時間（秒）を示している。また、図９において、縦軸が注入速度（ml/sec）を示し、横軸が注入開始からの経過時間（秒）を示している。
第１タイムデンシティカーブＥにおいては、注入開始後１６秒〜３０秒の１５秒間、画素値３００ＨＵから所定の範囲内の画素値が維持されている。また、第２タイムデンシティカーブＦにおいては、注入開始後６２秒〜７２秒の１０秒間、画素値３００ＨＵよりも大きい所定の範囲内の画素値が維持されている。
第２実施形態においても、初期設定として、例えば画素値４００ＨＵ及び持続時間１５秒が設定される。そして、初期設定を変更する場合、オペレーターは、タッチパネル２６を操作して、画素値として３００ＨＵ、及び複数の持続時間として１０秒と１５秒とを入力する。すると、撮像条件取得部１４は、入力部としてのタッチパネル２６を介して、入力された画素値及び持続時間の少なくとも一方の情報を、撮像条件として取得する。
プロトコル生成部１６は、取得された画素値又は取得された持続時間に基づいて注入プロトコルを生成する。具体的に、プロトコル生成部１６は、入力された変更後の画素値又は持続時間に対応する注入プロトコルを、記憶部２４から読み出すことにより、注入プロトコルを生成する。これにより、注入プロトコルの生成が終了する。
ここで、記憶部２４は、第１実施形態の注入プロトコルに加えて、以下の表２に示された注入プロトコルを記憶している。そして、プロトコル生成部１６は、入力された画素値及び持続時間に対応する注入プロトコルとして、この注入プロトコルを読み出す。なお、表２は、ヨード含有量300mg/mLの造影剤を使用し、被験者の体重を６０kgに設定し、撮像部位は肝動脈及び門脈（肝門脈）に設定した場合の注入プロトコルを示している。そして、第１タイムデンシティカーブＥは肝動脈に対応し、第２タイムデンシティカーブＦは門脈に対応する。
図９に示すように、第２実施形態に係る第１注入プロトコルＥ’においては、第１フェーズでの減少率が０．０４であり、第２フェーズでの減少率が約０．００８である。また、第３フェーズはインターバルであり、一定の注入速度で造影剤を注入している。そして、第２注入プロトコルＦ’においては、第４フェーズでの減少率が約０．１０７であり、第５フェーズでの減少率が約０．００３である。すなわち、第２実施形態に係る注入プロトコルは、第１タイムデンシティカーブＥに対応する第１及び第２フェーズを含む第１注入プロトコルＥ’と、第２タイムデンシティカーブＦに対応する第４及び第５フェーズを含む第２注入プロトコルＦ’とが、インターバル（第３フェーズ）を介して結合して生成されている。
以上説明した第２実施形態に係る発明によれば、１回の検査で複数の撮像部位を撮影することができる。例えば、注入開始後１６秒〜３０秒のタイミングで肝動脈を撮像し、注入開始後６２秒〜７２秒のタイミングで門脈を撮像できる。また、第３フェーズの注入開始タイミングを調整することにより、複数の撮像部位の画素値を、同時に所望の画素値に到達させることもできる。これにより、例えば肝動脈と門脈を同時に撮像することができる。
また、第２実施形態に係る発明によっても、オペレーターが望む範囲の画素値を得ることができる注入プロトコルを生成できる。また、オペレーターが入力した持続時間の間、この所望範囲の画素値を持続できる注入プロトコルを生成できる。これにより、略台形のタイムデンシティカーブを実現できるため、画素値に大きなピークが生じて、ピーク時の画素値が所望の画素値を大きく超えてしまうことを抑制できる。
また、入力したタイムデンシティカーブを実現できるため、所望の画素値に到達するまでの到達時間を設定することもできる。さらに、スキャン時間を短くすることができるので、被写体が被曝する放射線量を減らすことができる。
なお、第２実施形態では、インターバルにおいて造影剤を微量に注入している。しかし、インターバルにおいては、造影剤の注入を停止することもできる。また、結合される通入プロトコルの数は２つには限定されない。複数のフェーズを含む３つ以上の注入プロトコルが結合された注入プロトコルを生成してもよい。
［変形形態］
プロトコル生成部１６は、制御部２５が受け取った補正情報に基づいて、生成した注入プロトコルを補正することもできる。この補正情報には、撮像部位毎の体重あたりのヨード量、被写体の心拍及び拍出量等の被写体情報、撮像装置のメーカー名、撮像方式、管電圧及び列数等の情報が含まれる。オペレーターは、タッチパネル２６を介してこの補正情報を入力することができる。また、制御部２５は、外部サーバー又は撮像装置３から補正情報を取得することができる。
プロトコル生成部１６は、制御部２５が受け取った補正情報に基づいて、生成した注入プロトコルを補正することもできる。この補正情報には、撮像部位毎の体重あたりのヨード量、被写体の心拍及び拍出量等の被写体情報、撮像装置のメーカー名、撮像方式、管電圧及び列数等の情報が含まれる。オペレーターは、タッチパネル２６を介してこの補正情報を入力することができる。また、制御部２５は、外部サーバー又は撮像装置３から補正情報を取得することができる。
オペレーターが補正情報として被写体の拍出量を入力した場合、制御部２５は入力部としてのタッチパネル２６を介して拍出量を受け取る。そして、プロトコル生成部１６は、拍出量が所定量以上である場合、造影剤の注入量を増やすために、注入速度又は注入時間を増加させるように注入プロトコルを補正する。逆に、拍出量が所定量未満である場合、プロトコル生成部１６は、造影剤の注入量を減らすために、注入速度又は注入時間を減少させるように注入プロトコルを補正する。
以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施形態及び各変形例は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。
例えば、注入装置２又は撮像システム１００は、注入結果（注入履歴）に関する情報を、ネットワーク経由でＲＩＳ（Radiology Information System）、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）、及びＨＩＳ（Hospital Information System）等の外部記憶装置に送信し記憶させることもできる。
また、上記実施形態では、注入装置２が注入プロトコルの生成装置を内蔵していた。しかし、撮像装置３が生成装置を内蔵していてもよい。この場合、図１０に示すように、注入装置２は、薬液を注入する注入ヘッド２１と、コンソール２３とを備えている。そして、コンソール２３は、表示・入力部としてのタッチパネル２６と、表示部としてのタッチパネル２６を制御する表示制御部１５とを有している。
一方、撮像装置３は、注入プロトコルの生成装置４２３を備えている。そして、生成装置４２３は、薬液情報を取得する薬液情報取得部４１１と、撮像部位の情報を取得する撮像情報取得部４１２と、被写体情報を取得する被写体情報取得部４１３と、画素値及び持続時間の少なくとも一方の撮像条件を取得する撮像条件取得部４１４と、取得された画素値又は取得された持続時間に基づいて注入プロトコルを生成するプロトコル生成部４１６とを備えている。そして、プロトコル生成部４１６は、記憶部４２４から注入プロトコルを読み出すことにより、注入プロトコルを生成できる。注入装置２は、生成装置４２３が生成した注入プロトコルを撮像装置３から受信し、受信した注入プロトコルに従って造影剤を注入する。
なお、生成装置は、撮像装置３及び注入装置２と別体に構成することもできる。この場合、生成装置は注入装置２と有線又は無線で接続され、注入装置２は外部の生成装置が生成した注入プロトコルを受信する。そして、注入装置２は、生成装置４２３から生成した注入プロトコルを受信し、受信した注入プロトコルに従って造影剤を注入する。
また、プロトコル生成部１６は、記憶部２４から注入プロトコルを読み出すことに代えて、計算によって注入プロトコルを求めることもできる。
また、上述の各実施形態及び各変形例に係る注入プロトコルは、大動脈弓から末梢動脈まで所定範囲の画素値が維持されるように撮像する場合に用いることができる。例えば、図１１に示す大動脈弓から末梢動脈までの範囲ＴをＣＴ装置で撮像する場合、５秒〜１０秒の持続時間が必要となる。そこで、オペレーターは、タッチパネル２６の入力欄３１２に画素値４００ＨＵ及び持続時間１０秒を入力する。そして、撮像条件取得部１４は、入力された画素値及び持続時間を撮像条件として取得する。その後、プロトコル生成部１６は、取得された画素値及び持続時間に基づいて注入プロトコルを生成する。このように生成された注入プロトコルを用いることによって、４００ＨＵよりも大きい所定範囲の画素値が維持されるように、大動脈弓から末梢動脈までの範囲を撮像できる。
この出願は２０１４年８月５日に出願された日本国特許出願第２０１４−１５９４３５号からの優先権を主張し、その全内容を引用してこの出願の一部とする。
２：注入装置、３：撮像装置、１２：撮像情報取得部、１３：被写体情報取得部、１４：撮像条件取得部、１５：表示制御部、１６：プロトコル生成部、２１：注入ヘッド、２３：生成装置、２４：記憶部、２６：タッチパネル、１００：撮像システム
Claims (6)
- 造影剤を注入するための注入装置であって、
被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって維持されるべき所定範囲の画素値と、前記持続時間との少なくとも一方を入力する入力部と、
前記入力部への入力に応じてタイムデンシティカーブを表示する表示部と、
前記表示部を制御する表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記タイムデンシティカーブと同時に、前記画素値及び前記持続時間の少なくとも一方を入力するための入力操作部を前記表示部に表示させ、
前記表示制御部は、前記持続時間の前記入力操作部として、前記タイムデンシティカーブの横軸方向に移動可能なバーを前記表示部に表示させる注入装置。 - 前記表示制御部は、前記画素値の前記入力操作部として、前記表示部に前記タイムデンシティカーブのピーク部分を表示させ、
前記表示部において、前記ピーク部分は、前記タイムデンシティカーブの縦軸方向に移動可能に表示される、請求項１に記載の注入装置。 - 前記表示制御部は、複数の画素値又は複数の持続時間を入力できるように、前記入力操作部を表示する、請求項１または２に記載の注入装置。
- 被写体を撮像する医療用の撮像装置と、
前記被写体の撮像部位において所定の持続時間にわたって所定範囲の画素値が維持されるような造影剤の注入条件に関する情報を生成する生成装置と、を備える撮像システムであって、
前記生成装置は、前記画素値と前記持続時間との少なくとも一方の情報を取得する撮像条件取得部と、取得された前記画素値または取得された前記持続時間に基づいて前記注入条件に関する情報を生成する生成部と、を有し、
前記撮像装置は、所望の画素値に到達させた肝動脈と門脈を同時に撮像する撮像システム。 - 前記生成部は、第１の減少率で注入速度が線形に低下する第１フェーズと、前記第１フェーズに続く第２フェーズであって、前記第１の減少率よりも小さい第２の減少率で注入速度が線形に低下する第２フェーズと、インターバルを介して前記第２フェーズに続く第３フェーズと、前記第３フェーズに続く第４フェーズとを含む前記注入条件に関する情報を生成する、請求項４に記載の撮像システム。
- 前記撮像装置は、所定範囲の画素値が維持された大動脈弓から末梢動脈までの撮像部位を撮像する請求項４に記載の撮像システム。
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