(57)【要約】【課題】特定の生体部位を検査するために絶対的に必要な造影剤投与量に関する予測を、試験ボーラスの時間間隔を越えても行なうことができるようにする。【解決手段】生体、特に患者における造影剤流れを予測するために、造影剤を有する定められた試験ボーラスが、生体に既知の注入流れ経過で注入され、造影剤の時間的濃度経過が観察されて決定され、造影剤の分布に関する得られた測定データから、他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が予測され、生体の予め測定された複数の位置での少なくとも１つの位置ｘにおける造影剤の時間的濃度経過を予測するために生理学的モデルが使用され、少なくとも１つの位置ｘにおける既知の流れを有する試験ボーラス注入に基づいた造影剤の測定された濃度経過が特別な式によって近似され、関数定数が決定され、引続いてこのようにして求められた関数定数により、他のボーラス注入の予想すべき濃度経過が同じく特別な式によって決定される。【選択図】図７
2006223862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１  造影剤を有する定められた試験ボーラスが生体内に既知の注入流れ経過で注入され、
１，２  生体内の少なくとも１つの位置における造影剤の時間的濃度経過が、断層撮影法により、複数の測定時点を有する限定された時間間隔Ｚに亘って観察されて決定され、
１．３  造影剤の分布に関する得られた測定データから、他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が予測される生体内の造影剤流れの予測方法方法において、
１．４  生体の予め測定された複数の位置での少なくとも１つの位置ｘにおける造影剤の時間的濃度経過ｂR（ｘ，ｔ）を予測するために、生理学的モデルが用いられ、
１．５  少なくとも１つの位置ｘにおける既知の流れを有する試験ボーラス注入に基づいた造影剤の測定された濃度経過が、次の数１の式によって近似され、関数定数Ａ，Ｂ，Ｃ，ｃ0が決定され、
【数１】
2006223862.tif 000036
１．６  引続いて、このようにして求められた関数定数により、他のボーラス注入の予想すべき濃度経過が次の数２の式によって決定される
【数２】
2006223862.tif 000037
（但し、
Ａ：  試験ボーラス曲線の幅にほぼ間接的に比例する第１の関数定数、
Ｂ：  試験ボーラス曲線のピークにほぼ比例する第２の関数定数、
ｂ（ｘ，ｔ）：  位置ｘにおける時点ｔでのボーラス濃度経過、
Ｃ：  試験ボーラス曲線下における面積に比例する第３の関数定数、
ｃ0：  造影剤ボーラスの注入前の強調値、
Ｅｒｆ（）：  誤差関数、
ＦR：  正しいボーラスの造影剤の流速、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ｔFR：  正しいボーラスの終了時点、
ｔFT：  試験ボーラスの終了時点、
ｔ0R：  正しいボーラスの開始時点、
ｔ0T：  試験ボーラスの開始時点、
ｘ：  被観察位置、
Θ：  ボーラス注入の始端および終端を記述するためのヘビサイド階段関数）
ことを特徴とする生体内の造影剤流れの予測方法。
【請求項２】
生理学的な計算モデルのために、次の数３の微分方程式が用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【数３】
2006223862.tif 000038
（但し、
ｂ（ｘ，ｔ）：  位置ｘにおける時点ｔでのボーラスの濃度経過、
Ｆ：  造影剤の流速、
δ(1)：  デルタ関数、
Θ（ｔ−ｔ0）：  注入開始を記述するためのヘビサイド階段関数、
Θ（ｔF−ｔ）：  注入終了を記述するためのヘビサイド階段関数）
【請求項３】
試験ボーラス注入からの測定値が存在しない時点を予測するために、原因および作用の線形数式により他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が予測され、存在しない測定値のために生理学的モデルに基づく予測が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
線形モデルについて、生体の予め測定された複数の位置での少なくとも１つの位置における造影剤の時間的濃度経過ｃ〜R（ｔ）を予測するために次の数４の計算式が用いられることを特徴とする請求項３記載の方法。
【数４】
2006223862.tif 000039
（但し、
ｃ〜R（ｔ＋ｔ0T−ｎΔT−ｔ’）：  時点ｔから時点ｔ＋ｔ0T−ｎΔT−ｔ’までに変化した濃度（なお、「ｃ〜」は「ｃ」の上に「〜」が記載された符号を表す。）、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ｂ’R（ｔ’）：  投与された造影剤ボーラスの経過の時間導関数、
ｔ：  予測時点、
ｔ’：  積分変数）
【請求項５】
試験ボーラスとしておよび算出すべき正しいボーラスとして、注入時間に亘って一定の流れを有する造影剤注入が使用され、濃度経過ｃ〜R（ｔ）が線形モデルに基づいて算出されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
濃度経過ｃ〜R（ｔ）の予測が次の数５により算出されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【数５】
2006223862.tif 000040
（但し、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ＦR：  正しいボーラスの造影剤の流速、
ξ：  積分変数、
ｔ0R：  正しいボーラスの開始時点、
ｔ0T：  試験ボーラスの開始時点）
【請求項７】
線形モデルからの予測および生理学的モデルからの予測が存在する時点に対して、両予測値の平均値が用いられることを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
線形モデルからの予測および生理学的モデルからの予測が存在する時点に対して、両予測値の重み付けされた平均値が用いられることを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造影剤を有する定められた試験ボーラスが生体内に、とりわけ血管内、とりわけ静脈内に既知の注入流れ経過で注入され、体内の少なくとも１つの位置における造影剤の時間的濃度経過が、断層撮影法により、限定された時間間隔Ｚに亘って複数の測定時点で観察されて決定され、造影剤の分布に関する得られた測定データから、原因および作用の線形数式により、他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が予測される生体内、特に患者内の造影剤流れの予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
断層撮影法、特にコンピュータ断層撮影または核磁気共鳴（ＮＭＲ）断層撮影の分野においては、特定の生体部位の表示のために、そこに発生する表示コントラストが低いので、造影剤を適用し、これによりこの生体部位のコントラスト強調画像を得ると好ましい。しかしながら、造影剤は、たいていの場合、生体に負担をかけ、それゆえ投与量をできるだけ少なくすべきであるという欠点を持っている。しかしながら、被検体の生物学的変異性のために、定められた造影剤投与の濃度経過が生体内の被観察位置において時間的にどのように展開するかについて、十分に正確かつ普遍妥当な情報は得られていない。従って、各被検体において造影剤の試験注入または試験ボーラス投与に基づいて、その作用、特に注入後に続いて生じる被検体内の関心位置における濃度値の時間的経過が観察されなければならない。
【０００３】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検査と関連した用途では、試験ボーラス注入後の特定の時間間隔に亘って、できるだけ少ない放射線量の使用下で、その時間間隔において生じるハンスフィールド（ＨＵ）値の変化を介して、濃度が間接的に測定される。造影剤の画像形成作用にしか関心がなく、画像形成作用と造影剤濃度との間に線形関係が存在することから、造影剤の絶対的な濃度に関する情報は未収集状態にあり、重要視されていない。このような試験検査の画像の分解能力も僅かなままである。
【０００４】
このような試験ボーラス投与の作用の知識と、原因および作用の線形関係の想定とに基づいて正しいまたは準備された造影剤投与の作用を予め算出し、それにより、断層撮影検査において十分な画像コントラストを得るのに必要な造影剤の投与量を求めることは知られている。この公知の方法の場合、もちろん、算出可能性が、試験ボーラスの先行測定に等価である時間間隔に限られている。この時間間隔内で値を補間することができるが、しかし試験時間間隔を越える外挿およびそのうちでも特に両方向への外挿は極めて制限的にしかできない。何らかの理由から試験ボーラスを時間的に制限しなければならない場合、今までは、十分に確実であると想定できる予測時間間隔も相応に制限されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、特定の生体部位を検査するために絶対的に必要な造影剤投与量に関する改善された予測を、特に試験ボーラスの時間間隔を越えても行なうことができる改善された予測方法を見いだすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は独立の請求項の特徴事項によって解決される。本方法の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明者は次のことを認識した。
上記課題に従って、試験ボーラス注入後の強調値の限られた時間的経過から、他の異なる注入プロトコルに基づく同じ個所での強調値の時間的経過を予測することのでき、時間的にほとんど制限されない改善された方法を見いだそうとする場合、少なくとも付加的に、生体内の状況をより良好に再現しかつ予測し、もしくは既に過ぎた経過を模擬することができるモデルを見いださなければならない。なお、「強調値」は画像表示への造影剤の濃度変化の影響であると解される。すなわち、ＣＴ検査は例えば求められるＨＵ値で表される。従って、本発明は、生体内の造影剤の濃度値について述べられたら、絶対的な濃度値ではなく、まずは単に被検査位置における画像表示への影響の意味で解釈する。
【０００８】
この考察に基づいて、本発明者は、線形モデルの代わりに、簡単な生理学的モデルを利用し、この生理学的モデルから予測値を得ることを提案する。勿論、線形モデルにより予測できる時間間隔については、この予測値を予測のために少なくとも専らまたは補足的に利用することもできる。
【０００９】
このために、生理学的システムの次の定められた微分方程式（数６）が用いられる。
【数６】
2006223862.tif 000003
但し、左辺は一次元の熱伝導方程式であり、これは右辺の生成項（ソースターム）によって補足される。
【００１０】
右辺の生成項は試験ボーラスを記述する。Ｆは流速、ｔ0は観察された開始時点、ｔFは観察された終了時点を示す。一次元デルタ関数δ(1)（ｘ）は、開始位置０での注入の刺入点を記述する。左辺は主として２つのプロセスによって決められている。造影剤が流動速度ｖで運ばれ、同時に初めは矩形の試験ボーラスが拡散定数Ｄで拡散する。拡散定数Ｄによって、主として走行時間差異が記述されるか、もしくは血液速度における変動が模擬される。
【００１１】
この微分方程式の解は微分演算子のグリーン関数、
【数７】
2006223862.tif 000004
の決定によって与えられ、それにより微分方程式の解は次の数８によって直接に定めることができる。
【数８】
2006223862.tif 000005
【００１２】
一次元の熱伝導方程式のグリーン関数は次の数９の形を有し、
【数９】
2006223862.tif 000006
それにより次の数１０の微分方程式の解が生じる。
【数１０】
2006223862.tif 000007
【００１３】
誤差関数Ｅｒｆは次の数１１によって与えられている。
【数１１】
2006223862.tif 000008
【００１４】
誤差関数は、その独立変数の零点近傍における値についてのみ、等しくない±１の値を有することから、ｘ＞０およびｖ＞０についての解は次のように近づけられる。
【数１２】
2006223862.tif 000009
【００１５】
従って、試験ボーラスを次の数１３によって記述するならば、
【数１３】
2006223862.tif 000010
求めようとする造影剤曲線は次の数１４によって与えられている。
【数１４】
2006223862.tif 000011
【００１６】
従って、試験ボーラスの適合によって、微分方程式の自由パラメータが、これらにより予測するために決定される。
【００１７】
代替として、この発明の枠内においては、自由パラメータをより多く発生するだけであり生理学的には理由のないガンマ分散分布によっても生理学的関数を適合させることができる。しかし、それにより試験ボーラス曲線を全く完全に記述することができるわけではない。なぜならば、惰走および再循環は検出できないからである。
【００１８】
既に述べたように、付加的に、簡単な線形数式を使用した予測も利用することができる。このために次の式が用いられる。
【００１９】
この式の重要な前提は、原因（＝造影剤投与）と作用（＝ＣＴ検査の場合におけるＨＵ値の上昇）との間における線形性である。この前提は数学的に次の数１５の関係によって表される。
【数１５】
2006223862.tif 000012
但し、ｂは次のボーラス曲線、ｃは造影剤曲線を示す。ｋは患者固有の任意の関数であり、造影剤の注入に対するその都度の生体の応答を記述する。
【００２０】
この方程式のフーリエ変換を考察すると、次の数１６が生じる。
【数１６】
2006223862.tif 000013
但し、関数ｆ（ｔ）のフーリエ変換は次の数１７によって与えられている。
【数１７】
2006223862.tif 000014
【００２１】
数１６の関係は試験ボーラスにも予測すべきボーラスにも当てはまる。試験ボーラスは、患者固有の関数Ｋ（ξ）を決定するために使用される。
【数１８】
2006223862.tif 000015
従って、Ｃ〜R（ξ）、すなわち濃度経過のフーリエ変換は、次の数１９により決定することができる。
【数１９】
2006223862.tif 000016
【００２２】
逆フーリエ変換
【数２０】
2006223862.tif 000017
によって、求めようとする関数Ｃ〜R（ξ）が生じる。このアクセスは、フーリエ変換を介して造影剤経過を決定するのに一般的に使用される。しかしながら、試験ボーラスのフーリエ変換は既知であることから、それによりボーラス注入の任意の他の矩形について造影剤経過を予測できるが、しかし完全に任意の造影剤注入についても予測できる。この場合に「矩形」は、定められた時間にわたる注入期間中における造影剤の一定の流れであると理解され、この一定の流れはグラフとして理想的にプロットすれば矩形として表される。任意の他の矩形について、つまり流速の他の関数、他の注入時間および他の量については、詳しい導き出しが行なわれ、これから任意の注入曲線について最終結果が記述される。
【００２３】
試験ボーラスの経過は次の数２１の線形関数によって表示することができる。
【数２１】
2006223862.tif 000018
但し、ＦTは流速、ｔ0Tは試験ボーラスｂT（ｔ）の開始時点、ｔFTは試験ボーラスｂT（ｔ）の終了時点である。Θ（ｔ）は次の数２２で定義されているヘビサイド関数すなわちいわゆる階段関数である。
【数２２】
2006223862.tif 000019
使用された造影剤量はＦT（ｔFT−ｔ0T）としてもたらされる。試験ボーラスの投与に基づく予め定められた個所における強調値の経過ｃT（ｔ）は、次の数２３によって与えられる。
【数２３】
2006223862.tif 000020
但し、ＣＴ検査の場合、ｃ0で造影剤投与なしのＨＵ値が示され、ｃ〜T（ｔ）は造影剤によって生じさせられた成分である。なお、「ｃ〜」は「ｃ」の上に「〜」が記載された符号を表す。以下同じである。これらのデータから、正しいボ−ラス、すなわち検査のために同じ個所で使用されたボーラスの投与に対する強調値の経過ｃR（ｔ）は、次の数２４によって予測される。
【数２４】
2006223862.tif 000021
但し、次の数２５による変化した造影剤ボ−ラスｂR（ｔ）が使用もしくは注射されるものとする。
【数２５】
2006223862.tif 000022
両ボーラス（数２１），（数２５）のフーリエ変換は次の数２６によって与えられているので、
【数２６】
2006223862.tif 000023
求めようとする強調曲線のフーリエ変換は次の数２７としてもたらされる。
【数２７】
2006223862.tif 000024
【００２４】
求めようとする強調曲線は次の数２８として与えられている。
【数２８】
2006223862.tif 000025
【００２５】
この表現は、発生する位相係数を展開することによってフーリエ変換の更なる知識なしにＣ〜T（ξ）を積分することができる。
【数２９】
2006223862.tif 000026
但し、略記ΔI＝ｔFI−ｔ0Iが使用された。それにより次の数３０が生じる。
【数３０】
2006223862.tif 000027
【００２６】
発生する無限の合計は具体的な計算にとって問題でない。なぜならば、試験ボーラスｃ〜（ｔ）を発生する応答関数は或る時点の前および後にはごく僅かであると見なされからであり、すなわち、もうボーラスが流れない、又は注入後長くて強調も観察されそうもないと見なされるからである。それゆえ、実際の場合には、有限の数の加算項しか加算する必要がない。
【００２７】
因みに、予測すべき造影剤経過の期間が試験ボーラスの期間の整数倍でない場合、この式は簡単な加算の一般化を示し、整数倍については試験ボーラス曲線が時間的にずらされて加算される簡単な合算に縮小する。
【００２８】
一般的な造影剤経過ｂR（ｔ）についてはこれに類似して、次の数３１がもたらされる。
【数３１】
2006223862.tif 000028
【００２９】
分母の展開と、
【数３２】
2006223862.tif 000029
であるという事実の利用とによって、次の数３３がもたらされるので、
【数３３】
2006223862.tif 000030
任意の造影剤経過の場合にも、データのみが必要とされ、そのフーリエ変換は必要とされない。しかしながら、代替として、次善の結果でもって、付加的な線形予測のために、フーリエ変換を利用した公知の予測変形例も使用することができる。
【００３０】
以上に説明したこれらの基本的な考えに従って、本発明者は、造影剤を有する定められた試験ボーラスが生体内に、とりわけ血管内、とりわけ静脈内に既知の注入流れ経過で注入され、生体内の少なくとも１つの位置における造影剤の時間的濃度経過が、断層撮影法により、複数の測定時点を有する限定された時間間隔Ｚに亘って観察されて決定され、造影剤の分布に関する得られた測定データから、他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が予測される公知の生体内、特に患者内の造影剤流れの予測方法において、改善するために、生体の予め測定された複数の位置での少なくとも１つの位置ｘにおける造影剤の時間的濃度経過ｂR（ｘ，ｔ）を予測するために、生理学的モデルが用いられれ、少なくとも１つの位置ｘにおける既知の流れを有する試験ボーラス注入に基づいた造影剤の測定された濃度経過が、次の数３４によって近似され、関数定数Ａ，Ｂ，Ｃ，ｃ0が決定され、
【数３４】
2006223862.tif 000031
引続いて、このようにして求められた関数定数により、他のボーラス注入の予想すべき濃度経過が次の数３５の式によって決定されることを提案する。
【数３５】
2006223862.tif 000032
（但し、
Ａ：  試験ボーラス曲線の幅にほぼ間接的に比例する第１の関数定数、
B：  試験ボーラス曲線のピークにほぼ比例する第２の関数定数、
ｂ（ｘ，ｔ）：  位置ｘにおける時点ｔでのボーラス濃度経過、
Ｃ：  試験ボーラス曲線下における面積に比例する第３の関数定数、
ｃ0：  造影剤ボーラスの注入前の強調値、
Ｅｒｆ（）：  誤差関数、
ＦR：  正しいボーラスの造影剤の流速、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ｔFR：  正しいボーラスの終了時点、
ｔFT：  試験ボーラスの終了時点、
ｔ0R：  正しいボーラスの開始時点、
ｔ0T：  試験ボーラスの開始時点、
ｘ：  被観察位置、
Θ：  ボーラス注入の始端および終端を記述するためのヘビサイド階段関数）
【００３１】
生理学的な計算モデルとして、次の微分方程式（数３６）を用いると好ましい。
【数３６】
2006223862.tif 000033
（但し、
ｂ（ｘ，ｔ）：  位置ｘにおける時点ｔでのボーラスの濃度経過、
Ｆ：  造影剤の流速、
δ(1)：  デルタ関数、
Θ（ｔ−ｔ0）：  注入開始を記述するためのヘビサイド階段関数、
Θ（ｔF−ｔ）：  注入終了を記述するためのヘビサイド階段関数）
【００３２】
更に、補足的に、試験ボーラス注入からの測定値が存在しない時点を予測するために、原因および作用の線形数式によって他の造影剤投与の造影剤濃度の時間的経過が算出され、更に存在しない測定値については生理学的モデルに基づく予測が使用される。
【００３３】
線形モデルについては、生体の予め測定された複数の位置での少なくとも１つの位置における造影剤の時間的濃度経過ｃ〜R（ｔ）を予測するために、特に好ましくは、次の数３７の計算式を用いるとよい。
【数３７】
2006223862.tif 000034
（但し、
ｃ〜R（ｔ＋ｔ0T−ｎΔT−ｔ’）：  時点ｔから時点ｔ＋ｔ0T−ｎΔT−ｔ’までに変化した濃度（なお、「ｃ〜」は「ｃ」の上に「〜」が記載された符号を表す。）、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ｂ’Ｒ（ｔ’）：  投与された造影剤ボーラスの経過の時間導関数、
ｔ：  予測時点、
ｔ’：  積分変数）
【００３４】
この場合に指摘しておくに、−∞〜＋∞の指定された限界はもちろん理論上の性質であり、実際上は測定の前および後における相応に離間した時点によって置き換えられる。
【００３５】
試験ボーラスとしておよび算出すべき正しいボーラスとして注入時間に亘って一定の流れを持つ造影剤注入を用いる場合、造影剤経過ｃ〜R（ｔ）の予測が線形モデルに基づいて次の数３８によって算出される。
【数３８】
2006223862.tif 000035
（但し、
ＦT：  試験ボーラスの造影剤の流速、
ＦR：  正しいボーラスの造影剤の流速
ξ：  積分変数
ｔ0R：  正しいボーラス開始時点
ｔ0T：  試験ボーラスの開始時点）
【００３６】
線形モデルからの予測および生理学的モデルからの予測が存在する時点が計算される場合、両予測値の単純な平均値または両予測値の重み付けされた平均値が用いられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下において本発明を有利な実施例に基づいて図面を参照しながら更に詳しく説明する。
図１はＣＴシステムの概略図を示し、
図２は試験ボーラス注入の流れを示し、
図３は試験ボーラス注入後の濃度経過を示し、
図４は正しい造影剤注入の所望の予測される濃度経過を示し、
図５は図４に対する正しい造影剤注入の流れを示し、
図６は試験ボーラス注入後の強調データの理論的経過を示し、
図７は正しい造影剤注入後の強調データの予測経過を示し、
図８は図７に造影剤注入後の測定値を追加標示して示す。
【００３８】
図においては次の符号が用いられている。
１：コンピュータ断層撮影システム、２：Ｘ線管、３：検出器、４：システム軸線、５：ハウジング、６：移動可能な患者テーブル、７：患者、８：注入自動制御のための制御線、９：コンピュータユニット、１０：データ・制御線、１１：可制御注入ユニット、１２：静脈アクセス、１３：造影剤濃度の目標設定、１４〜１７：強調曲線、１８：予測曲線、１８＋：曲線１８の予測範囲の統計的上限、１８−：曲線１８の予測範囲の統計的下限、１９，２０：試験ボーラス投与の観察時間限界、A：試験ボーラス曲線の幅にほぼ間接的に比例する第１の関数定数、B：試験ボーラス曲線のピークにほぼ比例する第２の関数定数、ｂ（ｘ，ｔ）：位置ｘにおける時点ｔでのボーラス濃度経過、Ｃ：試験ボーラス曲線下における面積に比例する第３の関数定数、ｃ0：造影剤ボーラスの注入前の強調値、Ｅｒｆ（）：誤差関数、ＦR：正しいボーラス造影剤の流速、ＦT：試験ボーラスの造影剤の流速、ｔFR：ＦRに対する予測時点、ｔFT：ＦTに対する予測時点、ｔOR：ＦRに対する予測の開始時点、ｔOT：ＦTに対する予測の開始時点、ｔ1−ｐN：プログラムもしくはプログラムモジュール、ｘ：被観察位置。
【００３９】
図１は本発明による方法により使用される有利なコンピュータ断層撮影システム１を示し、これは種々の変形が使用される。図示の場合、コンピュータ断層撮影システム１はＸ線管２とこれに対向する検出器３とを有し、これらはガントリ上に回転可能に配置されている。Ｘ線管２および検出器３の回転中に、患者７が患者テーブル６上でシステム軸線４に沿ってＸ線管２および検出器３を通過して移動されるので、患者に対して相対的にスパイラル走査が行なわれる。Ｘ線管２および検出器３は、データ・制御線１０を介してコンピュータユニット９に接続されているハウジング５内にガントリと一緒に存在する。造影剤の注入のために制御線８を介してコンピュータユニット９によって注入器１１が制御される。注入器１１は、静脈穿刺手段１２を介して患者へ造影剤を所望の流速でかつ所望の時点で注入する。
【００４０】
いわゆる試験ボーラスが注入されると、注入器における造影剤の流速が図２に示されているように生じる。図２は時間軸ｔに対する流速ＦTを示す。試験ボーラスの注入が時点ｔ0Tにおいて始まり、ハッチングで示されている矩形状経過を有する。
【００４１】
このような試験ボーラス注入と、試験ボーラス注入中に行なわれた試験走査とにより、試験ボーラス注入の後に続く体内での造影剤分布が決定される。
【００４２】
図３は、強調曲線、すなわち患者の被観察位置、例えば心臓の心房における造影剤の画像応答を示す。縦軸には、画像表示からの測定された強調値と相関関係にある濃度値ｃT（ｘ）が取られている。検査された位置における時間的に変化する造影剤濃度の表示された曲線は、試験ボーラスの注入期間にほぼ相当する短い平坦域を有する典型的な急な立ち上がりを示すとともに、これに引き続く急な立ち下がりおよびこれに続く緩やかに終わる低い平坦域を示す。
【００４３】
このような造影剤投与の目標は、例えば心臓動脈の良好な表示を保証するために、コンピュータ断層撮影装置による断層撮影検査中に被観察範囲内に十分な造影剤濃度を得ることにある。従って、相応の表示を可能にする造影剤の定められた濃度が要求される。しかしながら、同時に濃度は高すぎてはならない。なぜならば、造影剤の不都合な生物学的作用はできるだけ少なくすべきであるからである。
【００４４】
検査間隔に相当する予め与えられた時間間隔中における造影剤濃度のこのような所望範囲１３が、図４にハッチングされた矩形１３として示されている。既知の試験ボーラスデータに基づいて、走査中における造影剤濃度の十分ではあるが高すぎない経過をもたらす正しい造影剤注入が行なわれるべきである。
【００４５】
模範的に図５に、本発明による方法によって見いだすことのできる流速ＦRに関する経過が示されている。
【００４６】
図６は、図２に相当する試験ボーラスの場合に心室範囲において予め見いだされるような時間ｔにわたるＨＵ値としてプロットされた一連の測定点を示す。時間ｔ0は試験ボーラス注入の開始ｔ0Tに相当する。試験ボーラス注入により求められたＨＵ値に加えて、破線からなる３つの曲線が示され、第１の急勾配の曲線１４は注入個所から測定点への造影剤の直接伝達に相当する。すぐ次の小さいほうの曲線１５は惰走するゆっくりした造影剤を示し、最後に曲線１６は血液循環路における造影剤の再循環による影響を示す。曲線１４〜１６の加算は体内における全部で３つの作用の合算に相当し、被観察位置ｘにおいて実際に見いだされた濃度経過１７に相当する。
【００４７】
今や、図６に示された試験ボーラス測定値および以前に示した算出方法に基づいて、予測された濃度値、もしくはここではＨＵユニットでの強調値が予め算出されるならば、図７に示されているような曲線１８が生じる。その上にある曲線１８＋およびその下にある曲線１８−はそれぞれ統計学的に予想される信頼範囲の限界を示す。線形数式が生理学的数式と結合されている有利な算出方法においては、ここでは垂直線１９，２０によって示されている試験ボーラスの測定の時間限界を越えても、予想される濃度値の予測をすることができるので、図７に示された表示において、時間限界２０を越える予測値は生理学的モデルによって近似される。
【００４８】
図８には、中の空いた正方形として示された実際に求められた値と、理論的に予測された曲線１８との比較が示されている。
【００４９】
本発明の前述の特徴は、その都度述べた組み合わせにおいてだけでなく、本発明の枠を逸脱することなく、他の組み合わせにおいてまたは単独で使用可能であることは明白である。
【００５０】
更に、本発明による方法は、コンピュータ断層撮影システムにおいてだけでなく、例えばＮＭＲ断層撮影システムにおいてまたはＣアームＸ線システムとの結合で使用することもできる。
【００５１】
以上のとおり、本発明による方法によって、造影剤注入後における強調値の改善された予測が可能になり、それにより、帰納推論で、患者の体内における予め定められた位置での与えられたまたは所望の造影剤濃度に基づいて相応の造影剤注入が、とりわけその時間的経過が予め算出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ＣＴシステムの概略図
【図２】試験ボーラス注入の流れを示すタイムチャート
【図３】試験ボーラス注入後の濃度経過を示すタイムチャート
【図４】正しい造影剤注入の所望の予測される濃度経過を示すタイムチャート
【図５】図４に対する正しい造影剤注入の流れを示すタイムチャート
【図６】試験ボーラス注入後の強調データの理論的経過を示すタイムチャート
【図７】正しい造影剤注入後の強調データの予測経過を示すタイムチャート
【図８】図７に造影剤注入後の測定値を追加表示したタイムチャート
【符号の説明】
【００５３】
１              コンピュータ断層撮影システム
２              Ｘ線管
３              検出器
４              システム軸線
５              ハウジング
６              移動可能な患者テーブル
７              患者
８              注入自動制御のための制御線
９              コンピュータユニット
１０            データ・制御線
１１            可制御注入ユニット
１２            静脈穿刺手段
１３            造影剤濃度の目標設定
１４〜１７      強調曲線
１８            予測曲線
１８＋          曲線１８の予測範囲の統計的上限
１８−          曲線１８の予測範囲の統計的下限
１９，２０      試験ボーラス投与の観察時間限界
A              試験ボーラス曲線の幅にほぼ間接的に比例する第１の関数定数
B              試験ボーラス曲線のピークにほぼ比例する第２の関数定数
ｂ（ｘ，ｔ）    位置ｘにおける時点ｔでのボーラス濃度経過
Ｃ              試験ボーラス曲線下における面積に比例する第３の関数定数
ｃ0            造影剤ボーラスの注入前の強調値
Ｅｒｆ（）      誤差関数
ＦR             正しいボーラス造影剤の流速
ＦT             試験ボーラスの造影剤の流速
ｔFR           ＦRに対する予測時点
ｔFT           ＦTに対する予測時点
ｔ1−ｐN       プログラムもしくはプログラムモジュール
ｘ              被観察位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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