JPH05279268A - 放射線医学的イメージング法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 安定キセノン、酸素及びヘリウムを含む、放
射線医学的イメージングのためのコントラスト剤を提供
することによるコントラスト増強方法。 【効果】 一般的に、放射線医学的イメージング、特
に、気管−気管支−肺胞呼吸ガス空間の生理、肺の換気
過程、肝臓の血流、腎臓の血流、脳の血流及び脳組織機
能を映像化し且つ定量的に測定するためのＸ線に基づく
コンピューター化放射線技術の能力を改良する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、放射線医学
的イメージングに関係し、特に、気管−気管支−肺胞呼
吸ガス空間の生理、肺の換気過程、肝臓の血流、腎臓の
血流、脳の血流及び脳組織機能を映像化し且つ定量的に
測定するためのＸ線に基づくコンピューター化放射線技
術の能力を改良するコントラスト増強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線医学的イメージングは、像を生成
するための並びに／又は、例えば、肺の中の気管支等の
特定の区画又は、肺等の器官又は、気管−気管支−肺胞
ガス空間を含む肺等の器官系、肺動静脈系及び、軟肺組
織の機能を定性的に及び／又は定量的に測定するための
Ｘ線又は放射線医薬品の利用を含む。

【０００３】Ｘ線を用いる放射線医学的イメージング
は、コンピューター化した及びコンピューター化してな
いイメージング装置を含む。コンピューター化すること
は、Ｘ線に基づくイメージング技術についての放射線医
学における明確な傾向であり、ソフトウェア作動の新規
なイメージング技術、ファイルのデジタル記憶装置及
び、元の研究の後の時々における基本蓄積データの評価
若しくは操作を可能にし、これらすべては、患者を放射
線にさらすことから得られる利益を改善する。三次元技
術の例は、コンピューター化断層撮影（ＣＴ）、高速度
コンピューター化断層撮影、高分解能コンピューター化
断層撮影並びに、ソフトウェアに基づく三次元再構成及
びらせん状立体（volumetric）連続スキャン（ＣＴが、
例えば、肺又は心臓の、任意の角度及び／又は任意の深
さから見ることの出来る三次元像を生成することを可能
にする）を含むが、それらに限定されない。二次元技術
の例は、デジタルラジオグラフィー、デジタル減法ラジ
オグラフィー及び、デジタル減法血管造影法を含む。コ
ンピューター化断層撮影装置は、事実上、すべての病院
に存在するが、他方、コンピューター化二次元装置は、
急速に増加している。Ｘ線に対する増大した感度の故
に、コンピューター化Ｘ線イメージングシステムは、患
者に対する減少した線量の放射線及び／又は関心のある
特定の標的器官に対する高度に集束した放射線ビーム
（それにより、他の恐らくは放射線感受性の身体の部分
に対する望ましくない露出を避ける）、及び／又は、例
えば、電気生理学的トリガーを用いて、器官運動と整合
した像及びデータを正確に記録する能力の利点を提供す
ることが出来る。

【０００４】Ｘ線に基づく放射線医学的イメージング
は、異なる型の組織によるＸ線の減衰又は吸収の差に依
存する。二次元及び三次元のコンピューター化Ｘ線装置
の高度の空間分解の故に、像及びデータセットは、組織
の一層小さい分離切片において診断情報を提供すること
が出来る。同位体崩壊の物理により強要される制限によ
る妨げのない高速度で像及びデータセットを得る能力の
故に、二次元及び三次元のコンピューター化Ｘ線装置
は、ガス又は血液の分布の情報における流れ及び変化の
一層限定された速度を生成し及び、器官／組織の運動に
より陰になることが少ないので一層鮮明な縁を有する像
を生成することが出来る。Ｘ線放射線医学は、単独で、
組織の密度を変化させる病気又は外傷のために構造が変
化した骨等の硬い組織又は軟らかい組織の像を造るため
に用いられる。そのような医療応用の例は、骨折、死ん
だ組織及びある発達のステージにおけるある型の腫瘍で
ある。異なる型の軟組織間、内腔と該腔を形成する軟組
織との間、異なる軟組織構造間にて獲得し得るコントラ
ストを増大すること及びＸ線を用いて動静脈系の開通性
及び状態を評価することは望ましい。この目的のため
に、コントラストを増大させ、そうして放射線医学的像
又はＸ線像の品質を高めるために用いるある種のコント
ラスト増強剤が開発された。

【０００５】イオン性又は非イオン性ヨウ素に基づくＸ
線コントラスト増強剤が、動静脈系を周囲の軟組織及び
骨から識別し及び動静脈系の異常を検出するためにしば
しば用いられる。ヨウ素は高い原子番号を有するので、
その存在に比例してＸ線を吸収し又は減衰させる。ヨウ
素に基づくコントラスト増強剤は静脈注射されるが、そ
れ故、それらの利用は、侵襲的方法を含む。ヨウ素に基
づくコントラスト剤の一次的利用は、それらが視覚化を
改善する動静脈系に関係する病気の診断及び治療の評価
にある。ヨウ素に基づくコントラスト増強剤は、血管が
病気により損傷を受けていない限り、血管系内にとどま
る。それらは又、閉塞又は動脈瘤等の血管内の異常を検
出するためにも用いられる。

【０００６】ヨウ素に基づくコントラスト剤は、単に血
管コントラスト剤即ち液体コントラスト剤であるので、
肺系統におけるようなガスを含む空間における病気（気
管−気管支気道の閉塞を含む）又は、弾力性が失われて
肺気腫におけるように吸入又は呼息の間にもはやガスが
容易に交換されなくなった肺の非機能性領域を、又は肺
内の肺胞気嚢から肺胞毛細血管膜を通って血液中へのガ
スの交換及び再逆行が十分に起こらないのは何処かを、
又は肺癌患者であるならば、換気が、感染及び他の問題
へと導く気腫性肺胞内嚢胞において起きるかどうかを検
出し及び診断するために用いることは出来ず、或は、呼
吸治療又はベンチレーター支援のための最適のガス混合
及び圧力を評価するために用いることは出来ない。

【０００７】ガス区画を形成し且つ又囲む軟組織で出来
た内部ガス充満区画にコントラストを付けることによ
り、例えば、肺換気及び気管支造影放射線医学的イメー
ジング法等の放射線医学的イメージングの実行を可能に
する放射線医学的イメージング法を有することは望まし
い。

【０００８】この理由及び他の理由により、安定なキセ
ノン及び酸素の交替呼吸を用いる方法又は、大気の濃度
より高い酸素を伴う安定なキセノンを含む混合物の吸入
が開発された。安定キセノンは、その高い原子番号のた
めに、部分的に、Ｘ線に対して放射線不透過性であり、
それ故、Ｘ線が透過する患者の身体の領域における濃度
に比例してＸ線を減衰させ又は吸収する。安定キセノン
が存在するところは何処であっても、安定キセノンによ
るＸ線の吸収がその領域を、使用する像記録装置又は出
力装置によって、明暗又は異なる色で明らかにする（こ
こに、明暗又は色の程度は、光学像の相対的増強であ
り、一領域の他の領域からの変化である）。酸素は、生
命維持機能に役立つ。

【０００９】Ｘ線コントラスト増強における安定キセノ
ンの使用に伴う２つの主要な問題がある。１つの問題
は、安定キセノンの高価なことである。他は、安定キセ
ノンが比較的濃密なガスであることである。高濃度にお
いて、それは、患者に苦痛を与え若しくは危険にさらす
程ではないにしても、潜在的に、反復呼吸するために健
康人又は病気の患者による多大な努力を要求し得る。こ
の難点は、肺の病気の患者において一層大きい程度にま
で存在し得る。その密度及び肺換気又は気管支造影イメ
ージング法を受ける患者が直立姿勢又は仰向け姿勢にあ
るという事実の故に、安定キセノン又は高濃度の安定キ
セノンを含むガス混合物は、重力のために肺の最も低い
領域に流れる傾向があり、その結果、肺における安定キ
セノンの不均質な分布及び患者の肺の状態の真の反映で
ない不均質な呼気を生じ、潜在的に、研究の診断的価値
を無効にする。その結果は、気管−気管支−肺胞ガス空
間構造の上部領域における低下したコントラストであり
得る。これは、コンピューター化Ｘ線システムの高分解
能の故に他の方法によっては見ることの出来ないそれら
のガス空間の部分（気管支及び肺胞等）の優れた像を与
え得るが、質の悪い又は不完全な診断評価をも与え得る
であろう。

【００１０】従って、コンピューター化Ｘ線放射線医学
的イメージング法に特に適した改良されたコントラスト
増強を与え得る改良された放射線医学的イメージング法
を提供することは、この発明の目的である。

【００１１】二次元又は三次元コンピューター化Ｘ線イ
メージング装置を用いて、一層小さい細気管支に至る気
管−気管支ガス空間区画の気管支造影及び、肺胞レベル
まで及ぶ肺換気研究の両方の実行を可能にするコントラ
ストの増強を与え得るコントラスト増強剤を吸入等によ
り非侵襲的に患者に供給し得る改良された放射線医学的
イメージング法を提供することはこの発明の他の目的で
ある。

【００１２】この開示を読むことにより当業者に明らか
となるであろう上記の及び他の目的は、下記する本発明
によって達成される。

【００１３】患者に安定キセノン、酸素及びヘリウムを
供給し且つ、それから、患者の放射線医学的イメージン
グを実施することを含む、患者の放射線医学的イメージ
ングを実行するための方法。

【００１４】ここで用いる場合、用語「放射線医学的イ
メージング」は、伝統的なＸ線イメージング（患者をＸ
線源とフィルムスクリーン及びフィルムを含むカセット
との間に位置させ、それにより、フィルムスクリーンに
到達したＸ線がそれに閃光を発せしめ、フィルム上に像
を記録する）又は「コンピューター化Ｘ線」イメージン
グのことをいう。

【００１５】ここで用いる場合、用語「コンピューター
化Ｘ線」は、Ｘ線をＸ線管から放射させ、患者を透過さ
せ、電子工学的に検出し、デジタル形式で保存し、像を
ソフトウェアにより形成し及びＣＲＴに表示し及び／又
は光学的に若しくはデジタル形式で記録する方法を意味
する。

【００１６】ここで用いる場合、用語「放射線医学的コ
ントラスト」又は「コントラスト増強」は、関心のある
区画、器官又は組織型を、Ｘ線の減衰における変化の程
度に基づく放射線医学的像において他から識別し得る性
質を意味する。

【００１７】ここで用いる場合、用語「定量的」は、身
体の特定の器官又は器官系の機能又は機能の欠如を表す
数字形式で表現し得る診断情報を意味する。

【００１８】ここで用いる場合、用語「気管」は、肺の
外の大きい気道のことをいう。

【００１９】ここで用いる場合、用語「気管支」は、肺
の内部の大きい気道のことをいい、「細気管支」は、肺
の内部の一層小さい気道のことをいう。

【００２０】ここで用いる場合、用語「肺胞」は、肺の
内部の細気管支の末端の気嚢のことをいう（そこにおい
て、肺と血液との間で、肺胞毛細血管膜と呼ばれるもの
を通してガスが交換され、酸素が血液に取り込まれて細
胞代謝において消費され、二酸化炭素が細胞代謝の間に
生成して血液から肺へ出て行き及び、キセノンは行き来
するが変化しない）。

【００２１】ここで用いる場合、用語「肺換気」研究
は、肺の息を吸う及び吐く能力、肺内のガスの分布及び
肺胞毛細血管を介して血液のガスを交換する肺の能力の
評価を意味する。

【００２２】ここで用いる場合、「流入（wash-in ）」
は、ガス混合物の吸入のことをいうが、その間に、その
分布及びガス空間／気道へのガスの分布率が記録され
る。

【００２３】ここで用いる場合、「平衡」は、投与され
続ける診断用ガス混合物が達するガス空間内に十分分布
した点、又は、もしガスの血液レベルが測定されている
ならば、血液中のガス濃度が安定水準に達し、投与した
濃度とほぼ等しくなる点のことをいう。

【００２４】ここで用いる場合、「流出（washout ）」
は、診断用ガス混合物の、投与が終了した後の、ガス空
間及び気道からの除去及び除去の率のことをいう。

【００２５】ここで用いる場合、用語「気管支造影」
は、気管、大きい気管支及び肺内の一層小さい細気管支
気道の閉塞及び／又は気道の大きさの縮小についての評
価を意味する。

【００２６】ここで用いる場合、用語「肺血管造影」
は、Ｘ線に基づくイメージングシステムを用いる、ヨウ
素に基づくコントラスト増強の利用による、肺内の動静
脈系の評価を意味する。

【００２７】ここで用いる場合、用語「心臓血管造影」
は、Ｘ線に基づくイメージングシステムを用いる、ヨウ
素に基づくコントラスト増強の利用による、心臓に出入
りする及び心臓内血流を含む動静脈系の評価を意味す
る。

【００２８】ここで用いる場合、「ＣＴ」は、Ｘ線源、
検出器及び専用のソフトウェアを用いて、薄片状のデー
タの蓄積、観察及び定量化を可能にし、それにより、特
定の領域（全胸郭等）、器官（肺等）又は区画（肺内の
気管支等）を、らせん状又は立体連続スキャン及び三次
元再構成法（標的領域の任意の水準、深さ又は角度での
観察を可能にする）を用いて、各薄片に基づいて、幾つ
かの薄片を結合した部分又はその全体にて観察し及び分
析することが出来るようにしたコンピューター化三次元
Ｘ線イメージングシステムのことをいう。

【００２９】ここで用いる場合、デジタルラジオグラフ
ィー、デジタル透視検査法、デジタル減法透視検査法及
びデジタル減法血管造影法は、Ｘ線源、検出器及び専用
ソフトウェアを用いて、デジタル形式で保存可能な像の
二次元的再構成を与え、例えば、より良い診断のための
部分の拡大を可能にする高分解能二次元放射線医学的イ
メージングＸ線システムである。

【００３０】減法能力は、例えば、解剖学的に固定した
密な骨及び軟組織のコントラスト増強を伴わない像を取
り、その後、患者を動かさないで標的器官又は区画のコ
ントラスト増強の処理の後の像を取り、それにより、第
１の像を第２の像から減算してコントラスト剤の分布の
像を生成することを可能にする。

【００３１】ここで用いる場合、用語「腎臓血流」及び
「肝臓血流」は、血流の開通性及び器官の機能を測定す
るために、器官への血流、器官内の血流及び器官からの
血流の速度を観察し及び定量することをいうが、それに
より、そのような情報は、移植の必要性の決定、移植の
ための器官の選択及び、移植後の器官の評価において特
に有用である。

【００３２】ここで用いる場合、用語「脳血流」は、脳
の毛細血管を通る及び脳細胞内への血液脳関門を通過す
る血流のことをいうが、それは、脳のどの領域が脳細胞
機能のための酸素及び栄養の送達を維持するために必要
な流量を受けているかを反映し、脳血流の視覚化及び定
量化は、脳卒中、低血流（虚血としても知られる）、外
傷及び脳死等の脳血管病の評価において有用であり、そ
して、血漿に可溶性のキセノンは、この目的のために有
用なコントラスト増強剤である。

【００３３】ここで用いる場合、用語「脳組織機能」
は、同じ型、異なる型の正常及び異常脳細胞の相対的機
能及び、脳死の測定のことをいうが、この機能の可視化
は、癲癇、アルツハイマー及び痴呆等の病気の評価に有
用であり、そして、キセノンは、第１に、血漿に可溶性
であり、第２に、血液と脳細胞との間の酸素の交換と同
様にして血液脳関門を通過することが出来、そして第３
に、脂質又は脂肪（異なる型の脳組織によって及び同じ
脳組織においてはそれらの脳細胞がどれ程機能している
かによって異なる量で存在する）に可溶性である故に、
コントラスト剤として有用であり、それ故、安定キセノ
ンによる増強の程度は機能を反映する。

【００３４】ここで用いる場合、用語「非侵襲的」は、
物質を投与するための注射において必要とされるような
体表面の完全性を傷つけることを必要としないことを意
味する。ガスの吸入は、ガスは呼吸の正常動作の間に吸
入されるので、非侵襲的方法であると考えられる。侵襲
的方法は、注射部位における付加的な危険の問題及び動
静脈系の無菌性の破壊を伴う。

【００３５】詳細な説明 Ｘ線放射線医学的イメージングは、体内のある種の構造
が他の構造よりも大きい程度にまでＸ線を減衰させ又は
吸収するという事実を利用し、Ｘ線像が、さもなけれ
ば、物理的器具を用いて、外科手術又は侵襲的方法によ
らなければ見ることの出来なかったある種の構造を表示
し及び、存在するコントラストの程度に基づく定量的機
能情報を提供することを可能にしている。Ｘ線像は、内
部の骨構造をよく表示するが、軟組織及びガスの満ちた
領域の不良な像を与える。それ故、異なる正常軟組織領
域を互いに識別すること及び、ガス充満領域を軟組織領
域から識別することは困難である。ヨウ素で増強したＸ
線像は、ガス充満領域の画質を向上させることは出来な
い。Ｘ線像は、それ自身でも又、肺の構造における動的
分布又はガス交換又は、体内の血液へのガスの出入りを
測定することは出来ない。

【００３６】この発明は、肺内のガス空間、肺内のガス
の分布及び交換並びに肺内のガスの分布及び交換の定量
化の放射線医学的イメージングを実施するための改良さ
れた方法である。更に、この発明は、この発明によらな
ければ、Ｘ線放射線医学的イメージング法によって得ら
れない気管の通気（吸い込み）及び肺内の気管支の通気
の閉塞又は狭窄を示す良質の像又はデータを生成する新
規な方法である。この発明は、一般に、安定キセノン及
び酸素を伴うヘリウムの患者（ヒト又は動物）への供給
を含み、同時に、コンピューター化放射線医学的イメー
ジング装置を用いて、放射線医学的像を取り及び／又は
放射線医学的データを集める。安定キセノンは、気道を
自由に通過するガスの能力に直接相関して肺の気道中に
分布するが、慢性の閉塞性肺疾患の場合等には閉塞によ
り塞がれ又は、喘息並びに他の病気状態の場合等には狭
窄のためにガスの流れが減少する。安定キセノンは又、
肺の弾力性に直接相関して、気道中に閉じ込められたま
まとなり得て、肺気腫の場合等にはそのような弾力性は
減少していてキセノンが閉じ込められることがあり得
る。

【００３７】安定キセノンが流れ、存在し及び／又は閉
じ込められているところが何処であっても、それは、そ
の存在に直接比例してＸ線を吸収する働きをする。それ
によって、それは、改良された放射線医学的コントラス
トを提供する。増強の程度は、画素ごとに又は、幾つか
の画素を含むボクセルによって定量することが出来（組
織の体積を表す）、コントラストの程度及び単位時間あ
たりのコントラストの程度を機能の分析に有用な情報に
翻訳することによって付加的機能情報を提供する。安定
キセノンは、肺胞毛細血管膜を通過して血管系へ入り、
肺へ戻り、そして身体によって変化されずに吐き出され
る。酸素は、生命を維持するのに役立つ。ヘリウムは、
ガスの密度を減少させ、それにより、直立又は仰向け姿
勢の患者の肺の気道における安定キセノンの一層均一な
分布を提供し又、患者による呼吸に必要な努力を減少さ
せるのにも役立つ。ヘリウムは、身体によって変化され
ることなく吐き出される。

【００３８】腎臓血流、肝臓血流及び脳血流の場合、血
漿に可溶性の安定キセノンは、器官内の血管系の相対的
開通性を映し及び定量することを可能にするコントラス
トを提供する。この情報は、潜在的に肝臓又は腎臓移植
を必要とする患者の器官、可能性のあるドナーの器官及
び、一度移植された器官の評価において有用であるが、
ヨウ素に基づくコントラスト増強を用いるならば、存在
する器官即ちドナーの器官への毒性又は該器官の拒絶の
潜在的な危険がある。脳血流及び脳組織機能の場合は、
安定キセノンは、脳血流の間に血液脳関門を通過し及び
脳組織に含まれる脂質に可溶性なので、脳組織を、脳血
流の量、脳組織の特定の型及び脳組織の相対的正常／異
常状態に依存して異なる程度に増強する。脳血流及び脳
組織機能評価の両者は、脳卒中、閉塞性血管病、動脈
瘤、虚血、外傷、動静脈奇形、痴呆、アルツハイマー及
び癲癇等の脳血管病の評価において有用である。安定キ
セノン増強した脳血流及び脳組織試験は、ヨウ素コント
ラスト増強した脳血管造影によって追跡することが出
来、脳内の動静脈系の高解像度の像を与える。

【００３９】３種のガス、安定キセノン、ヘリウム及び
酸素は、一連のガス混合物として別々に又は、３成分す
べてを含むガス混合物として患者に投与し得る。３ガス
混合物として投与する場合は、その混合物は、２０〜７
５．５モルパーセントの安定キセノン、１９．５〜７
５．０モルパーセントの酸素及び５．０〜６０．５モル
パーセントのヘリウムを含む。

【００４０】このガス混合物は又、他の成分をも含み得
る。例えば、肺換気研究において、ガス混合物は、二酸
化炭素をも含み得るが、それは、存在するならば、診断
目的のために１０モルパーセントまでの濃度であってよ
い（好ましくは、１〜７モルパーセントの範囲内の濃
度）。二酸化炭素は、患者の生理学的応答を測定し及び
／又は呼吸治療のためのガス混合物中に二酸化炭素を含
むことの影響を測定するための呼吸における二酸化炭素
の影響を評価するために有用であり得る。このガス混合
物は又、酸素の代わりに空気を用いて混合物を作成した
場合等には、窒素をも含み得る。窒素は（存在する場
合）、５５．５モルパーセントまでの濃度で存在し得
る。ガス混合物を作るのに空気を用いるならば、その混
合物は、空気中に見出される他の少量の種の存在を有す
るであろう。

【００４１】これらの３種のガスは、例えば、下記の試
験方法の１つを用いて患者に供給することが出来る。

【００４２】肺換気の評価における二次元コンピュータ
ー化Ｘ線の利用； （ａ）イメージング試験を、コントラストを伴わない
で、口頭での命令又は患者をイメージングシステムへ結
合する電子工学的若しくは肺活量計のトリガーにより、
息を止めた患者及び吸入又は呼息姿勢の肺について行な
う。この後、患者の姿勢を変えずに、コントラスト増強
を用いる試験を行なうが、例えば； （ｂ）二次元コンピューター化Ｘ線システムにおいて肺
換気の研究を受けている患者は、ヘリウム及び酸素を含
む混合物を吸入し、それは、通常呼吸の間に、約７〜１
０秒間にわたって、１００パーセントの安定キセノン又
は安定キセノンと酸素との混合物（好ましくは、酸素中
の７０〜８０パーセントの安定キセノン）に換り、その
間に、動的な像及び定量的データのセットを含むデータ
が毎秒１〜１０映像の速度（それに限定されない）で得
られ、そして、呼吸トリガーを用いて各像のセットを吸
入及び／又は呼息の終わりに得るようにすることが出
来、或は； （ｃ）ＣＴ、ＨＳＣＴ又はＨＲＣＴ研究等の三次元コン
ピューター化Ｘ線システムにおいて肺換気の研究を受け
ている患者は、安定キセノン、ヘリウム及び酸素を含む
混合物を、数分間（その間、像形成を継続する）にわた
って吸入し又は、ＣＴにおいてらせん状又は立体連続ス
キャンを受けている患者は、この混合物を約１．５分間
にわたって吸入し、ついで約３０秒間又は像を得るのに
十分な時間にわたって呼吸を止めることが出来る。そし
て、 （ｄ）（ｂ）又は（ｃ）を加えた（ａ）のオプション。
次いで、イメージング工程を継続して、肺系統の細気管
支−肺胞ガス空間からの安定キセノンの除去又は流出の
率並びにガス空間内に閉じ込められている安定キセノン
の存在及び分布を記録する。

【００４３】（ｅ）患者は、（ｂ）又は（ｃ）を加えた
（ａ）及び適宜に（ｄ）等の一連の処置を受け、二次元
コンピューター化Ｘ線システムの場合には、肺系統の気
管支−肺胞ガス空間の種々のガス空間面（後部−前部、
左、右及び斜めの視野等）が研究され及び、三次元コン
ピューター化Ｘ線システムの場合には、任意の角度及び
深さから見ることが出来る。

【００４４】（ｆ）患者は、上記のアプローチの１つを
用いて１つの試験を受け、その後、治療的量の二酸化炭
素又はヘリウムを混合形態で患者に送達する試験を行な
い、二酸化炭素又はヘリウムのパーセンテージの変化に
対する患者による生理学的応答を、変化しない状態で得
た像及びデータと比較し及び評価し、それにより、潜在
的に、患者の状態の治療における二酸化炭素又はヘリウ
ムを含む呼吸治療ガス混合物の影響の測定において有用
な情報を提供する。

【００４５】（ｇ）患者は、上記のアプローチの１つを
用いて１つの試験を受け、その後、ガス混合物の圧力を
変えた試験を行ない、ガス送達圧力の変化に対する患者
による生理学的応答を、変化しない状態で得た像及びデ
ータと比較し及び評価し、それにより、潜在的に、患者
の状態の治療における種々の呼吸治療圧力の影響の測定
において有用な情報を提供する。

【００４６】（ｈ）任意の単純及び安定キセノン増強像
を、単独で又は組合せて、互いに比較し又は減算し得る
ようにする、上記で生成したデータの操作（単純Ｘ線像
及びデータの安定キセノン増強像及びデータからの減算
は、殆どの軟組織像及びアーティファクトを除去して、
気道の明白な描写を、そこに含まれるキセノンに基づい
て与える）。

【００４７】（ｉ）肺に入る及び肺から出る安定キセノ
ンの流速を定量的に測定することを可能にする、上記で
生成したデータの操作。

【００４８】（ｊ）換気の存在を測定し及びその局所的
欠如を高解像度の像において測定するための肺を通して
の濃度測定の定量並びに、同じ姿勢で得たキセノン増強
像を互いに加算し及び記録し、それにより、解釈の統計
的適切さを増大させる能力。

【００４９】気管支造影法における二次元コンピュータ
ー化Ｘ線の利用（気管支拡張剤等の治療用医薬の評価を
含む）｛患者は、医師の選択において及び上記と同じ１
つ以上の方法を用いたイメージングシステムに依存して
受けることが出来る｝。

【００５０】胸痛の評価において二次元コンピューター
化Ｘ線を用いて、肺換気のための上記の方法のすべて又
は部分を行ない、その後に、イオン性又は非イオン性の
ヨウ素コントラスト増強剤を用いて、心臓血管造影及び
／又は肺血管造影を行なうことが出来、その結果、直接
及び解剖学的に互いに結合し及び相関し得る像及びデー
タのセットを生成する。

【００５１】腎臓血流又は肝臓血流の試験の評価におい
て二次元コンピューター化Ｘ線を用いて、患者を、標的
器官を映像化するための姿勢にさせて及びコントラスト
増強を伴わずに試験を行なう。ガス混合物を、安定キセ
ノンの十分な濃度で且つコントラストレベルを達成しそ
れ故に望ましい画質及び統計的適切さを達成するのに十
分長い時間にわたって患者に投与し、そして、固定した
時点で又は最大濃度を達成した後にデータを記録する。
安定キセノン増強を用いずに記録されたＸ線像及びデー
タを、安定キセノン増強した像データから減算し、それ
により、軟組織及び骨密度を像及びデータセットから除
去する。次いで、血流の激しい、少ない又は流れていな
い領域に対して正常領域を同定し及び定量することが出
来る。安定キセノン増強試験の実施後約２０分にて、標
的器官内の動静脈系のヨウ素コントラスト増強試験を行
ない、標的器官の単純Ｘ線像及び、キセノン増強及びヨ
ウ素増強Ｘ線像を生成する（これらすべては、互いに完
全に記録され及び、互いに減算して、潜在的に、診断を
改善することが出来る）。

【００５２】肺内の気管−気管支−肺胞ガス空間及び肺
換気の評価において三次元Ｘ線を用いて、試験を、コン
トラストを伴わずに、幾つかの像モードの１つにて患者
に息を止めさせて行ない（薄片ごとに、及び／又はらせ
ん状又は立体連続スキャンを含むが、これらに制限され
ず、それらによって、全気管−気管支−肺胞ガス空間及
び肺の三次元再構成を生成することが出来る）、その後
に、患者は、例えば、ヘリウム及び酸素を伴う３０〜４
０パーセントの安定キセノンの混合物を約１．５分間に
わたって呼吸することが出来、その後に、同じイメージ
ングモードを用いて、その患者について試験を行なう
（患者は、息を吸って、約３０秒間又はそのモードで像
を得るために十分な時間にわたって息を止める）。この
後に、得られた第１の像及びデータセットを第２の像及
びデータセットから減算して、三次元において任意の深
さ及び任意の角度の両者にて観察可能なガス空間内の安
定キセノンの分布を反映するデータセットを生成し、直
ちに、コントラスト増強を伴わずに得た像を用いる分析
と比較する（こうして、気管−気管支−肺胞ガス空間に
おける安定キセノンの分布率及び分布程度並びに肺換気
過程自身を定量することが出来る）。これらの手順を、
安定キセノン、ヘリウム及び酸素の混合物を連続的に呼
吸している患者について実施することが出来、流入及び
／又は平衡及び／又は流出の間に、例えば、高速度ＣＴ
を用いる迅速スキャンによって、個々の薄片又は特定の
深さを評価する。

【００５３】脳血流及び脳組織機能の評価における専用
ソフトウェアを用いる三次元Ｘ線の利用｛像及びデータ
セットを、コントラストを伴わない脳の薄片又は水平面
で得て、その後に、例えば、２６〜３３パーセントの安
定キセノン、ヘリウム及び酸素の混合物の吸入を行ない
（安定キセノンの血中濃度が投与される濃度と平衡にな
るまで吸入する）、その時点で、第２の像のセット及び
データセットを得る｝。コントラスト増強してない像及
びデータセットを増強した像及びデータセットから減算
して、安定キセノンの薬理学に基づいて、局所的脳血流
（ＣＢＦ）及び脳組織機能を計算するのに用い得る安定
キセノンの分布を表す像及びデータセットを生成する。
この方法は、解剖学に直接相関する高解像度の局所的Ｃ
ＢＦ情報を提供し、それは、迅速にＣＢＦ研究を繰り返
して薬物療法の効果を測定することを可能にし、生存生
理学への挑戦を可能にし、そして、安定キセノン増強試
験の終わりの２０分以内に動静脈系のヨウ素コントラス
ト増強試験を行なうことを可能にする。

【００５４】安定キセノン、ヘリウム及び酸素又は空気
を含む混合物は、単一のシリンダー又はタンクから直接
に又は、１つ若しくは複数のシリンダー若しくはタンク
から、送達装置によって投与することが出来る。該装置
は、ガスを必要な濃度に混合し及び吐き出されたガスを
逃がし又は、吐き出されたガスを再呼吸システム内で再
循環させ、それにより、試験当りの費用を減じる。

【００５５】監視装置をマウスピース又は顔面マスク内
に設置して、呼息当りに吐き出された各ガスのパーセン
トを監視して、診断的価値を付加する生理学的情報を得
ることも出来る。

【００５６】肺換気試験において、ガスの交替呼吸を用
いて、非常に迅速な作像を可能にする二次元コンピュー
ター化Ｘ線システム又は高速度ＣＴによるアプローチ
は、予備混合したヘリウム及び酸素を含むシリンダー又
はタンク及び１００パーセントの安定キセノン又は酸素
中の８０パーセントの安定キセノンを用いて実施するこ
とが出来る。これらのガスは、１つのガスから他のガス
への、呼吸ごとの切り替えを、肺活量計又は他の型の生
理学的トリガーを用いて自動的に又は手動制御に基づい
て可能にし、それにより、完全な吸息又は呼息のときに
最小の動きで像を得るようにする装置を介して送達され
る。

【００５７】この発明の実施において用い得る多くの放
射線医学的イメージングの内には、慢性的閉塞性肺疾患
のための肺換気イメージング、肺気腫のための肺換気イ
メージング、喘息のための気管支造影があり並びに、単
純胸部Ｘ線手順、肺塞栓症の疑いを評価するための肺換
気及びヨウ素コントラスト増強した肺血管造影、胸痛の
原因を判断するための安定キセノン増強した肺換気手順
及びヨウ素増強した心臓血管造影、肝臓、腎臓及び脳の
血流像及び定量的測定及び、脳組織機能イメージング及
び定量的測定の組合せがある。

【００５８】図１は、二次元コンピューター化Ｘ線シス
テムと結合した、肺換気イメージングのためのこの発明
の利用を説明する。図１に関して、デジタルラジオグラ
フィー（即ち、ＤＲ）ユニット２のイメージングテーブ
ル上のヒト患者１が図解されている。この発明のガス混
合物は、顔面マスク３を通して、患者１に投与され、ガ
スは、該マスクへ、管路４を通って流れ込み、そこか
ら、呼気が、管路５を通って流れ出る。ガス混合物は、
１つ以上のシリンダー又はタンクからガス成分を得る機
械的ガス混合装置６により作成される。図１において、
３つのそのようなシリンダー７、８及び９が図解されて
いる。例えば、シリンダー７は安定キセノンを、シリン
ダー８はヘリウムをそしてシリンダー９は酸素を含むこ
とが出来る。この換気の研究は、診断に用いるための、
非常に高分解能の定性的像及び定量的データの両者を生
成し、非常に小さい肺の領域にある欠陥を検出すること
を可能にする。

【００５９】図２は、三次元コンピューター化Ｘ線シス
テムと結合したこの発明の利用を説明する。図２に関し
て、コンピューター化断層撮影（即ち、ＣＴ）ユニット
１２に入ろうとしているヒト患者１１が図解されてい
る。この発明のガス混合物は、顔面マスク１３を通して
患者１１に投与され、ガスは、該マスクへ、１又は２段
階ガス圧調節器１５から始まる管路１４を通って流れ込
み、該調節器は、予備調製したガス混合物を含む、製造
業者の製造施設で満たされたシリンダー１６上にある。
らせん又は立体連続スキャン技術をＣＴに用いた場合、
再構成された気管、気管支、細気管支及び肺換気分布の
三次元データセットが得られ、定性的像を提供し及び、
任意の深さ及び／又は角度での気道の全部又は一部の試
験を可能にする非常に高分解能のガス分布の定量的測定
を与える。

【００６０】更に、軟組織及び骨と、気管、気管支及び
肺胞との間の差を、基線固定組織データ及び軟組織及び
骨組織の解剖学の通例のＸ線イメージングにより生成し
た密度をコントラストから減算すること並びに、患者が
仰向けでも直立姿勢でも安定キセノンの均一な分布が得
られるように改良することによって、増強することが出
来、それにより、患者の状態に一層関連し、それ故に一
層大きい診断的価値のある診断像及びデータセットを提
供することは、更に望ましい。これは、ヨウ素に基づく
コントラスト増強剤を用いては行なうことの出来ない肺
器官系のガス空間及び換気生理のＸ線診断評価を行なう
能力を提供し並びに、二次元又は三次元Ｘ線システムを
用いて、気管、気管支、細気管支及び肺胞を含むガス空
間及び気道及び解剖学に直接相関し得る肺換気機能に関
する高度らせん分解像及び定量的情報を、如何なる他の
増強した若しくは増強してないＸ線又はガスを用いる核
医学放射線イメージング手順によっては得られない基礎
に基づいて生成する能力をも提供する。更に、それは、
二次元コンピューター化デジタルラジオグラフィック、
デジタル減法ラジオグラフィック及びデジタル減法血管
造影イメージング装置並びに、三次元高速度コンピュー
ター化断層撮影の早い作像時間の故に、１秒より短時間
での像及びデータのセットの獲得を可能にし、時間要素
内に肺の気道に出入りする主題発明のコントラスト増強
剤の流れの視覚化及び定量化を可能にする（核医学手順
では得られない高解像度で）。

【００６１】当業者は、この発明がある特定の実施態様
についで詳述されていても、この発明の他の実施態様
が、特許請求の範囲の精神と範囲内にあることを認める
であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施において、ガス混合装置又は再
呼吸送達装置によりガス混合物を与えられ且つ二次元コ
ンピューター化Ｘ線イメージングシステムによる検査を
受けているヒト患者の表示である。

【図２】この発明の実施において、単一の予備混合シリ
ンダーからガス混合物を与えられ且つ三次元コンピュー
ター化Ｘ線イメージングシステムによる検査を受けてい
るヒト患者の表示である。

【符号の説明】

１ 患者 ２ デジタルラジオグラフィーユニット ３ 顔面マスク ４、５ 管路 ６ 機械的ガス混合装置 ７、８、９ シリンダー １１ 患者 １２ コンピューター化断層撮影ユニット １３ 顔面マスク １４ 管路 １５ ガス圧調節器 １６ シリンダー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 安定キセノン、酸素及びヘリウムを含
   む、放射線医学的イメージングのためのコントラスト
   剤。
2. 【請求項２】 安定キセノン、酸素及びヘリウムを、別
   々に、患者に供給することを特徴とする、請求項１に記
   載のコントラスト剤。
3. 【請求項３】 安定キセノン及び酸素を含む混合物を最
   初に患者に供給し、ヘリウム及び酸素を含む混合物を２
   番目に患者に供給してから放射線医学的イメージングを
   行なうことを特徴とする、請求項１に記載のコントラス
   ト剤。
4. 【請求項４】 ヘリウム及び酸素を含む混合物を最初に
   患者に供給し、安定キセノン及び酸素を含む混合物を２
   番目に患者に供給してから放射線医学的イメージングを
   行なうことを特徴とする、請求項１に記載のコントラス
   ト剤。
5. 【請求項５】 ヘリウムを含む治療用ガス混合物と特定
   の圧力との組合せを患者に供給し、その後に、安定キセ
   ノン及び酸素を含むガス混合物を患者に供給することを
   特徴とする、請求項１に記載のコントラスト剤。
6. 【請求項６】 二酸化炭素を含む治療用ガス混合物と特
   定の圧力との組合せを患者に供給し、その後に、安定キ
   セノン、酸素及びヘリウムを含むガス混合物を患者に供
   給することを特徴とする、請求項１に記載のコントラス
   ト剤。
7. 【請求項７】 安定キセノン、酸素及びヘリウムを、下
   記を含むガス混合物として患者に供給することを特徴と
   する、請求項１に記載のコントラスト剤： （Ａ）２０．０〜７５．５モルパーセントの安定キセノ
   ン、 （Ｂ）１９．５〜７５．０モルパーセントの酸素、及び （Ｃ） ５．０〜６０．５モルパーセントのヘリウム。
8. 【請求項８】 更に、二酸化炭素を患者に供給すること
   を特徴とする、請求項１に記載のコントラスト剤。
9. 【請求項９】 更に、患者の基線放射線医学的像を撮っ
   た後に安定キセノン、酸素及びヘリウムを患者に供給し
   及び基線放射線医学的像を安定キセノン、酸素及びヘリ
   ウムの供給後に得た放射線医学的像から減算し、それに
   より改良された像及びデータのセットを生成することを
   特徴とする、請求項１に記載のコントラスト剤。
10. 【請求項１０】 更に、窒素を患者に供給することを特
    徴とする、請求項１に記載のコントラスト剤。
11. 【請求項１１】 ガス混合物が、更に、二酸化炭素を１
    ０モルパーセントまでの濃度で含む、請求項７に記載の
    コントラスト剤。
12. 【請求項１２】 ガス混合物が、更に、窒素を５５．５
    モルパーセントまでの濃度で含む、請求項７に記載のコ
    ントラスト剤。