(57)【要約】【課題】造影ＣＴスキャン装置を提供する。【解決手段】本発明に係るＣＴスキャン装置は、制御ユニットが、被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数を受け取り、ＣＴスキャン撮像ユニットが、被験者の第１のＣＴスキャンを実行し、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第１のＣＴスキャン像を受信し、第１のＣＴスキャン像から、被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定し、被験者の基本情報、ダイナミック時相指数、及び形態学的予測因子に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定し、ＣＴスキャン撮像ユニットが、造影剤の投与の開始から修正スキャンタイミングが経過したときに第２回目以降のＣＴスキャンを実行し、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第２回目以降のＣＴスキャン像を受信するように構成される。【選択図】図３Ｂ
2018139901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＴスキャン撮像ユニットと、制御ユニットと、を含むＣＴスキャン装置であって、
前記制御ユニットが、被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数を受け取るように構成され、
前記ＣＴスキャン撮像ユニットが、前記被験者の第１のＣＴスキャンを実行するように構成され、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットから第１のＣＴスキャン像を受信するように構成され、
前記制御ユニットが、前記第１のＣＴスキャン像から、前記被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定するように構成され、
前記制御ユニットが、前記被験者の基本情報、前記ダイナミック時相指数、及び前記形態学的予測因子に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定するように構成され、
前記ＣＴスキャン撮像ユニットが、前記造影剤の投与の開始から前記修正スキャンタイミングが経過したときに前記第２回目以降のＣＴスキャンを実行するように構成され、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットから第２回目以降のＣＴスキャン像を受信するように構成された、
ＣＴスキャン装置。
【請求項２】
前記ＣＴスキャン装置が、造影剤投与ユニットをさらに含み、
前記造影剤投与ユニットが、前記制御ユニットの命令により、前記被験者に造影剤を投与するように構成された、請求項１に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項３】
前記被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項４】
前記形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項５】
前記形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項６】
前記修正スキャンタイミングが、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析もしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる、請求項１に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項７】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを含む線形方程式または非線形モデルである、請求項６に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項８】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化した、請求項６または７に記載のＣＴスキャン装置。
【請求項９】
前記修正スキャンタイミングが下記の方程式から得られる、請求項６に記載のＣＴスキャン装置：
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）。
【請求項１０】
ＣＴスキャン撮像ユニットと、造影剤投与ユニットと、制御ユニットと、を含むＣＴスキャン装置の作動方法であって、
前記制御ユニットが被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数を受け取る段階と、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットに、前記被験者の第１のＣＴスキャンを実行させる命令を送信する段階と、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットから第１のＣＴスキャン像を受信する段階と、
前記制御ユニットが、前記第１のＣＴスキャン像から、前記被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定する段階と、
前記制御ユニットが、前記被験者の基本情報、前記ダイナミック時相指数、及び前記形態学的予測因子に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定する段階と、
前記制御ユニットが、前記造影剤投与ユニットに、造影剤の投与を開始させる命令を送信する段階と、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットに、造影剤投与の開始から、前記修正スキャンタイミングが経過したときに前記第２回目以降のＣＴスキャンを実行させる命令を送信する段階と、
前記制御ユニットが、前記ＣＴスキャン撮像ユニットから第２回目以降のＣＴスキャン像を受信する段階と、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記修正スキャンタイミングが、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本的情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析もしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本的情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを含む線形方程式または非線形モデルである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化した、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記修正スキャンタイミングが下記の方程式から得られる、請求項１４に記載の方法：
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）。
【請求項１８】
造影ＣＴスキャン像を得るための方法であって、
造影剤投与前に、被験者に対して第１のＣＴスキャンを行う段階と、
前記第１のＣＴスキャンにおいて得られたＣＴスキャン像から、前記被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定する段階と、
前記形態学的予測因子、前記被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患について予め決定されたダイナミック時相指数に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定する段階と、
造影剤を前記被験者に投与し、前記造影剤の投与開始から前記修正スキャンタイミングが経過したときに前記第２回目以降のＣＴスキャンを行う段階と、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記修正スキャンタイミングが、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本的情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析もしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、前記ダイナミック時相指数、前記被験者の基本的情報及び前記形態学的予測因子の少なくとも１つを含む線形方程式または非線形モデルである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化した、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記修正スキャンタイミングが下記の方程式から得られる、請求項１８に記載の方法：
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造影ＣＴスキャン装置、造影ＣＴスキャン装置の作動方法、及び造影ＣＴスキャン像を得るための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被験者に造影剤を投与してＣＴスキャンを行うダイナミック造影ＣＴ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＤＣＥ−ＣＴ）は、通常のＣＴスキャンと比較して、標的血管、標的臓器または標的疾患について、アーティファクトがより少ない、高いコントラストの造影画像を得ることができる。ＤＣＥ−ＣＴでは、造影剤を被験者に投与し、造影剤が標的血管、標的臓器または標的疾患に到達したときにＣＴスキャンを行うことにより、標的血管、標的臓器または標的疾患を精度よく観察することができる。この際、特に小さな病変を描出するために、適切な造影時相（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ：ＣＥＰ）で病変対臓器コントラスト（Ｌｅｇｉｏｎ−ｔｏ−Ｏｒｇａｎ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：ＬＯＣ）を最大化することが重要である。
【０００３】
また、微細な主要栄養血管の描出や３ＤＣＴ血管造影画像を生成するために、動脈対静脈コントラスト（Ａｒｔｅｒｉａｌ−ｔｏ−Ｖｅｎｏｕｓ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：ＡＶＣ）を最大化することが重要である。ＡＶＣは、造影剤の投与量及び投与速度が固定されている場合、スキャンタイミングに依存する。
【０００４】
しかし、ＤＣＥ−ＣＴにおける造影時相は、造影剤の投与について、同じ投与プロトコル及び投与後に同じスキャンタイミングでＣＴスキャンを行ったとしても、被験者の血行動態によって異なる。例えば、被験者が心不全を有する場合、造影剤の循環速度は低くなる。また、被験者の体格が大きいほど、造影剤が標的血管、標的臓器または標的疾患に到達する時間が長くなる。
【０００５】
様々な投与プロトコルにおいて、標的臓器または病変について、適切なＣＥＰでＣＴスキャンを行うために推奨されるスキャンタイミングがこれまでに報告されている。しかし、造影剤の投与後、標的血管、標的臓器または標的疾患のＣＥＰに合わせた所定のスキャンタイミングでＣＴスキャンを行う固定スキャンタイミング（Ｆｉｘｅｄ  Ｓｃａｎ  Ｔｉｍｉｎｇ：ＦＳＴ）法（非特許文献１）では、スキャンタイミングは経験的なものであり、前述のように、造影剤が投与されてから標的血管、標的臓器または標的疾患に到達する時間が被験者の血行動態によって異なるため、ＤＣＥ−ＣＴにおいて、ＣＥＰが常に最適となり、ＬＯＣまたはＡＶＣが最大となるようにＣＴスキャンを行うことができない。例えば最適なタイミングに対して数秒から数十秒程度異なるタイミングでＣＴスキャンを行っても、標的血管、標的臓器または標的疾患以外の血管等の造影効果が大きくなり、最適な造影ＣＴスキャン像を得ることができない。そこで、被験者の血行動態を考慮してＤＣＥ−ＣＴにおけるＣＥＰを最適化し、またはＡＶＣを最大化するために、ボーラストラッキング法や試験投与法などのいくつかの方法がこれまで提案されている（非特許文献２）。
【０００６】
ボーラストラッキング法は、造影剤を被験者に投与した後、低線量で所定の間隔でＣＴスキャンを行うことにより、投与された造影剤を追跡し、標的血管、標的臓器または標的疾患に到達したタイミングで、必要な解像度が得られる線量でＣＴスキャンを行う技術である。従って、ボーラストラッキング法によれば、ある一定以上の造影効果で標的血管、標的臓器または標的疾患のＤＣＥ−ＣＴスキャンを行うことが可能である。しかし、この方法では、放射線被曝量の増加、複雑なスキャンプロトコル及び放射線技師の技量が結果に影響するなどのいくつかの欠点を有する。さらに、動脈内の造影剤の到達タイミングは、ボーラストラッキング法によって観察可能であるが、動脈の真のピークまたは標的血管における実質臓器のコントラストの最大化を本方法では予測することができないため、本方法では、標的臓器における最大ＬＯＣを得ることができない。
【０００７】
試験投与法は、被験者に投与する造影剤の一部をまず投与して、標的血管、標的臓器または標的疾患における造影剤の時間濃度曲線（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｕｒｖｅ：ＴＤＣ）を試験スキャンで測定し、実際のＤＣＥ−ＣＴスキャンにおける標的血管、標的臓器または標的疾患のＴＤＣの定量予測を行う技術である。しかし、試験投与された造影剤は標的血管、標的臓器または標的疾患に残留したり、拡散したりするため、ＤＣＥ−ＣＴスキャン像に悪影響を及ぼす。また、試験スキャンにより、被験者の放射線被曝量が増加する。さらに、造影剤の注入量は実際のＣＴスキャンと試験スキャンとでは全く異なるため、造影剤の血中濃度が異なり、試験スキャンで予測されたＴＤＣは常に実際のＣＴスキャンにおけるＴＤＣと合致するとは限らない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Bae KT, Heiken JP, Brink JA., “Aortic and hepatic contrast medium enhancement at CT Part I, Prediction with a computer model”, Radiology, 1998; 207(3): 647-55
【非特許文献２】Henzler T, Meyer M, Reichert M, et al., “Dual-energy CT angiography of the lungs: Comparison of test bolus and bolus tracking techniques for the determination of scan delay”, European Journal of Radiology, 2012; 81: 132-138
【非特許文献３】Hallett RL1, Fleischmann D., “Tools of the trade for CTA: MDCT scanners and contrast medium injection protocols”, Tech. Vasc. Interv. Radiol. 2006; 9(4): 134-42
【非特許文献４】Aurigemma GP, Gaasch WH, “Clinical practice: Diastolic heart failure”, N. Engl. J. Med. 2004; 351: 1097-1105
【非特許文献５】Zhu Y, Xu H, Zhu X, et al., “Which can predict left ventricular size and systolic function: cardiothoracic ratio or transverse cardiac diameter”, J. Xray Sci. Technol., 2015; 23(5): 557-65
【非特許文献６】Echt M, Duweling J, Ganer OH, et al., “Effective compliance of the total vascular bed and the intrathoracic compartment derived from changes in central venous pressure induced by volume changes in man”, Circulation Research, 1974; 34: 61-68
【非特許文献７】Cheriex EC, Leunissen KM, Janssen JH, et al., “Echography of the inferior vena cava is a simple and reliable tool for estimation of ‘dry weight’ in haemodialysis patients”, Nephrol. Dial. Transplant., 1989; 4: 563-568
【非特許文献８】Kent A, Bahner DP, Boulger CT, et al., “Sonographic evaluation of intravascular volume status in the surgical intensive care unit: A prospective comparison of subcla-vian vein and inferior vena cava collapsibility index”, J. Surf. Res., 2013; 184: 561-566
【非特許文献９】Figueras J, Weil MH, “Blood volume prior to and following treatment of acute cardiogenic pulmonary edema”, Circulation 1978; 57: 349-355
【非特許文献１０】Duvekot JJ, Cheriex EC, Tan WD, et al., “Measurement of anterior-posterior diameter of inferior vena cava by ultrasonography: A new non-invasive method to assess acute changes in vascular filling state”, Cardiovasc. Res., 1994; 28: 1269-1272
【非特許文献１１】Iijima T1, Ueyama H, Oi Y, et al., “Determination of the standard value of circulating blood volume during anesthesia using pulse dye-densitometry: a multicenter study in Japan”, J. Anesth., 2005; 19(3): 193-8
【非特許文献１２】Fleischmann D, Hittmair K, “Mathematical analysis of arterial enhancement and optimization of bolus geometry for CT angiography using the discrete Fourier transform”, J. Comput. Assist. Tomogr., 1999; 23(3): 474-84
【非特許文献１３】Fleischmann D, Rubin GD, Bankier AA, et al., “Improved uniformity of aortic enhancement with customized contrast medium injection protocols at CT angiography”, Radiology, 2000; 214(2): 363-71
【非特許文献１４】Yamashita Y, Komohara Y, Takahashi M, et al., “Abdominal CT: evaluation of optimal doses of intravenous contrast material − a prospective randomized study”, Radiology, 2000; 216: 718-723
【非特許文献１５】Bae KT, “Peak contrast enhancement in CT and MR angiography: when does it occur and why: Pharmacokinetic study in a porcine model”, Radiology, 2003; 227: 809-816
【非特許文献１６】Yamada A, et al., “8110 − Quantitative prediction of contrast enhancement phases in abdominal dynamic contrast-enhanced CT using morphologic prediction factors on pre-contrast”, CT. ECR, 2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
追加的な放射線の被曝及び造影剤の追加的投与なく被験者の血行動態を推測することは、適切なＣＥＰでより良好なＤＣＥ−ＣＴ画像を得るために重要な課題である。
【００１０】
その一方、患者の血行動態は、心機能障害の指標としての心拡大や、患者の循環血液量の指標としての下大静脈の寸法など、画像化における形態学的特徴に反映されうる。従って、ＤＣＥ−ＣＴにおけるＣＥＰは、患者の血行動態の指標として、造影前ＣＴで観察されたこれらの形態学的変化、いわゆる形態学的予測因子（Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ：ＭＰＦ）を利用して定量的に予測可能であると考えられる。
【００１１】
本発明は、被験者の血行動態及び造影時相についての定量的指標として造影前ＣＴから得られた形態学的予測因子（ＭＰＦ）及びダイナミック時相指数（ＤＰＩ）を用いた、ＤＣＥ−ＣＴにおけるＣＥＰの定量的予測の可能性を示し、血管のＣＴスキャン像の取得において、固定スキャンタイミング（ＦＳＴ）法と比較して、修正スキャンタイミング（ＭＳＴ）法がＤＣＥ−ＣＴの最良のスキャンタイミングの定量的かつ汎用的予測が可能であることを示し、改善されたコントラストを有するＣＴスキャン像を取得することができる造影ＣＴスキャン装置、造影ＣＴスキャン装置の作動方法、及び造影ＣＴスキャン像を得るための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るＣＴスキャン装置は、ＣＴスキャン撮像ユニットと、制御ユニットと、を含み、制御ユニットが、被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数を受け取るように構成され、ＣＴスキャン撮像ユニットが、被験者の第１のＣＴスキャンを実行するように構成され、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第１のＣＴスキャン像を受信するように構成され、制御ユニットが、第１のＣＴスキャン像から、被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定するように構成され、制御ユニットが、被験者の基本情報、ダイナミック時相指数、及び形態学的予測因子に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定するように構成され、ＣＴスキャン撮像ユニットが、造影剤の投与の開始から修正スキャンタイミングが経過したときに第２回目以降のＣＴスキャンを実行するように構成され、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第２回目以降のＣＴスキャン像を受信するように構成される。
【００１３】
本発明のＣＴスキャン装置が、造影剤投与ユニットをさらに含み、造影剤投与ユニットが、制御ユニットの命令により、被験者に造影剤を投与するように構成される。
【００１４】
本発明のＣＴスキャン装置において、被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む。
【００１５】
本発明のＣＴスキャン装置において、形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００１６】
本発明のＣＴスキャン装置において、形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００１７】
本発明のＣＴスキャン装置において、修正スキャンタイミングが、ダイナミック時相指数、被験者の基本情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析及びもしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる。
【００１８】
本発明のＣＴスキャン装置において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、ダイナミック時相指数、被験者の基本情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つからなる線形方程式または非線形モデルである。
【００１９】
本発明のＣＴスキャン装置において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化したものである。
【００２０】
本発明のＣＴスキャン装置において、修正スキャンタイミングが下記の方程式、
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）から得られる。
【００２１】
本発明に係る、ＣＴスキャン撮像ユニットと、造影剤投与ユニットと、制御ユニットと、を含むＣＴスキャン装置の作動方法は、制御ユニットが被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数を受け取る段階と、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットに、被験者の第１のＣＴスキャンを実行させる命令を送信する段階と、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第１のＣＴスキャン像を受信する段階と、制御ユニットが、第１のＣＴスキャン像から、被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定する段階と、制御ユニットが、被験者の基本情報、ダイナミック時相指数、及び形態学的予測因子に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定する段階と、制御ユニットが、造影剤投与ユニットに、造影剤の投与を開始させる命令を送信する段階と、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットに、造影剤投与の開始から、修正スキャンタイミングが経過したときに第２回目以降のＣＴスキャンを実行させる命令を送信する段階と、制御ユニットが、ＣＴスキャン撮像ユニットから第２回目以降のＣＴスキャン像を受信する段階と、を含む。
【００２２】
本発明に係る方法において、被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む。
【００２３】
本発明に係る方法において、形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００２４】
本発明に係る方法において、形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００２５】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングが、ダイナミック時相指数、被験者の基本的情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析及びもしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる。
【００２６】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、ダイナミック時相指数、被験者の基本的情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つからなる線形方程式または非線形モデルである。
【００２７】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化したものである。
【００２８】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングが下記の方程式、
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）から得られる。
【００２９】
本発明に係る造影ＣＴスキャン像を得るための方法は、造影剤投与前に、被験者に対して第１のＣＴスキャンを行う段階と、第１のＣＴスキャンにおいて得られたＣＴスキャン像から、被験者の少なくとも１つの形態学的予測因子を測定する段階と、形態学的予測因子、被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患について予め決定されたダイナミック時相指数に基づいて、造影剤投与の開始から第２回目以降のＣＴスキャンを行うまでの時間を、修正スキャンタイミングとして決定する段階と、造影剤を被験者に投与し、造影剤の投与開始から修正スキャンタイミングが経過したときに第２回目以降のＣＴスキャンを行う段階と、を含む。
【００３０】
本発明に係る方法において、被験者の基本的情報が、性別、年齢、身長及び体重のうち少なくとも１つを含む。
【００３１】
本発明に係る方法において、形態学的予測因子が、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００３２】
本発明に係る方法において、形態学的予測因子が、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、大動脈長、上行及び下行大動脈の面積、腹部大動脈の面積、下大静脈の長軸径並びに下大静脈の短軸径のうち少なくとも１つを含む。
【００３３】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングが、ダイナミック時相指数、被験者の基本的情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つを説明変数として、統計解析及びもしくは非線形機械学習により決定された方程式または非線形モデルから得られる。
【００３４】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、ダイナミック時相指数、被験者の基本的情報及び形態学的予測因子の少なくとも１つからなる線形方程式または非線形モデルである。
【００３５】
本発明に係る方法において、修正スキャンタイミングを求めるための方程式が、対象とする被験者の母集団に応じて統計解析を行う被験者のサンプルを選択して係数を最適化したものである。
【００３６】
修正スキャンタイミングが下記の方程式、
修正スキャンタイミング［秒］＝１２．４×（ダイナミック時相指数）−４５．６＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）＋０．３６×（心胸郭比）＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）から得られる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、造影前ＣＴスキャンで観察されたＭＰＦから得られた修正スキャンタイミング（ＭＴＦ）を適用して造影ＣＴスキャンを行うことにより、適切なＣＥＰで改善されたコントラストを有する良好なＤＣＥ−ＣＴ画像を取得することができる造影ＣＴスキャン装置、造影ＣＴスキャン装置の作動方法、及び造影ＣＴスキャン像を得るための方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】造影前ＣＴスキャンで測定した形態学的予測因子（ＭＰＦ）の例を示すＣＴスキャン像である。
【図２】ＤＰＩの算出に用いる標的血管の関心領域の例を示すＣＴスキャン像である。
【図３Ａ】造影剤投与後の経過時間（スキャンタイム）と、観察されたダイナミック時相指数（ＤＰＩ）との関係を表す散布図である。
【図３Ｂ】回帰モデルによってシミュレートされたＤＰＩと観察されたＤＰＩとの関係を表す散布図である。
【図４Ａ】右腎静脈における時間とＤＰＩと動脈対静脈コントラスト（ＡＶＣ）との関係を表す散布図である。
【図４Ｂ】門脈における時間とＤＰＩとＡＶＣとの関係を表す散布図である。
【図４Ｃ】上腸間膜静脈における時間とＤＰＩとＡＶＣとの関係を表す散布図である。
【図５Ａ】固定スキャンタイミング（ＦＳＴ）法と修正スキャンタイミング（ＭＳＴ）法とを比較した、右腎静脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットである。
【図５Ｂ】ＦＳＴ法とＭＳＴ法とを比較した、門脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットである。
【図５Ｃ】ＦＳＴ法とＭＳＴ法とを比較した、上腸間膜静脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明に係る、ダイナミック造影ＣＴ（ＤＣＥ−ＣＴ）による造影ＣＴスキャン像を得るための方法について説明する。
【００４０】
まず、造影ＣＴスキャンを行う被験者の形態学的予測因子（ＭＰＦ）を測定するために、被験者に造影剤を投与せずに、ＣＴスキャン撮像ユニットを用いて造影前ＣＴスキャンを行う。図１は、造影前ＣＴスキャンを行って得られた像を、ＭＰＦの測定例とともに示している。ＭＰＦは、図１に白色の矢印及び円で視覚的に示している。ＭＰＦの例として、図１ａは、腰椎長を、図１ｂは胸郭横断径を、図１ｃは心胸郭比（Ｃ／Ｔ）を、図１ｄは下行大動脈の面積を、図１ｅは下大静脈の長軸径を、図１ｆは下大静脈の短軸径を、それぞれ示す。しかし、ＭＰＦはこれらに限定されるものではなく、被験者の血行動態に影響を及ぼしうる体の様々な器官の寸法、例えば大静脈長、上行大動脈の面積及び腹部大動脈の面積を含みうる。
【００４１】
下行大動脈の面積は、例えば心最大横断面と同じ断面で測定されうる。下大静脈の長軸径及び短軸径は、例えば左右腎静脈流入部と肝部下大静脈との間で測定されうる。上行大動脈及び腹部大動脈の面積は、例えばその最大横断面において測定されうる。
【００４２】
これらのＭＰＦは、造影前ＣＴスキャン像をビューアに表示し、放射線技師または医師が測定箇所を決定して測定を行うことができる。また、ＣＴスキャン撮像ユニットに接続されたコンピュータなどの制御ユニットが造影前ＣＴスキャン像を受信して、画像処理技術を用いて自動的にＭＰＦを測定することも可能である。
【００４３】
次に、標的血管、標的臓器または標的疾患のダイナミック時相指数（ＤＰＩ）を選択する。ＤＰＩは、造影ＣＴスキャンにおいて、標的血管、標的臓器または標的疾患の造影時相についての定量的指標である。被験者に造影剤を投与すると、造影剤は、投与位置から血流によって循環される。従って、標的血管、標的臓器または標的疾患への造影剤の到達時間は、投与位置に近いほど短くなる。そのため、ＤＰＩは血管または臓器ごとに固有の値を有し、例えば右腎静脈を標的血管として造影ＣＴスキャンを行う場合、右腎静脈に対応する、あらかじめ求められたＤＰＩを選択する。
【００４４】
図２に、ＤＰＩ算出に用いる標的血管のＣＴスキャン像の例を示す。図２のＣＴスキャン像において、標的血管の関心領域を矢印で指した白い円形のマーカーで示した。図２ａは左心房を、図２ｂは腹部大動脈を、図２ｃは右腎静脈を、図２ｄは上腸間膜静脈を、図２ｅは下大静脈を、図２ｆは門脈を、それぞれ示している。
【００４５】
各スキャンタイミングにおける標的血管の造影効果を、左心房（ＣＬＡ（ｔ））、腹部大動脈（ＣＡＡＯ（ｔ））、右腎静脈（ＣＲＲＶ（ｔ））、上腸間膜静脈（ＣＳＭＶ（ｔ））、下大静脈（ＣＩＶＣ（ｔ））及び門脈（ＣＰＶ（ｔ））とすると、各スキャンタイミングｔにおけるＤＰＩは、以下の方程式を用いて、ＤＣＥ−ＣＴにおける標的血管内の造影効果から計算することができる。
【００４６】
ＤＰＩ（ｔ）＝｛ＣＬＡ（ｔ）＋ＣＡＡＯ（ｔ）＋ＣＲＲＶ（ｔ）＋ＣＳＭＶ（ｔ）＋ＣＩＶＣ（ｔ）｝／Ｃｍａｘ（ｔ）
【００４７】
標的血管、標的臓器または標的疾患におけるＤＰＩは、各標的血管等におけるコントラストが最大となる経過時間ｔにおけるＤＰＩ（ｔ）の値であり、標的血管、標的臓器、標的疾患ごとに任意に設定されうる。推奨される標的血管、標的臓器、標的疾患ごとのＤＰＩは、事前に十分な数の母集団から得た多時相造影ＣＴデータにより別途決定される。
【００４８】
次に、被験者のＭＰＦ、性別、年齢、身長及び体重等の基本的情報、標的血管、標的臓器または標的疾患のＤＰＩの少なくとも１つに基づいて、修正スキャンタイミング（ＭＳＴ）を決定する。ＭＳＴは、造影剤の投与開始から、造影ＣＴスキャンを行うまでの時間であり、被験者のＭＰＦ、性別、年齢、身長及び体重等の基本的情報並びに標的血管、標的臓器または標的疾患のＤＰＩ（説明変数）が考慮された値である。従って、ＭＳＴを用いることで、血行動態が被験者ごとに異なっても、常に最適なタイミングで標的血管、標的臓器または標的疾患の造影ＣＴスキャンを行うことができる。
【００４９】
上述の説明変数からＭＳＴを決定する方法は、種々のものが考えられるが、例えば、上述の説明変数から回帰分析などの統計解析及び人工ニューラルネットワークなどの非線形機械学習により決定された方程式とすることができ、例えば、回帰分析を行って得られた説明変数の少なくとも１つを含む線形方程式、例えば線形１次方程式とすることができる。また、ＭＳＴを決定する方程式は、人工ニューラルネットワークなどで表される非線形モデルから得ることもできる。ＭＳＴの決定に用いるＭＰＦのうち、特に下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径の寄与が大きいため、ＭＳＴを決定する方程式は、下行大動脈の面積及び下大静脈の短軸径のみを説明変数とした線形１次方程式としてもよい。好適には、ＭＳＴは、以下の方程式に説明変数を代入して得ることができる。
ＭＳＴ［秒］＝
１２．４×ＤＰＩ
−４５．６
＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））
−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）
＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）
＋０．３６×（心胸郭比）
＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）
−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）
＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）
【００５０】
ＭＳＴは、例えば予め被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のＤＰＩが入力された制御ユニットが計算して求めることができる。また、対象とする被験者の母集団（国、地域、人種）に応じて回帰分析などの統計解析を行うサンプルを選択することにより、方程式の係数を最適化することができ、より精度の高い修正スキャンタイミングを得ることが可能である。
【００５１】
次に、被験者に造影剤を投与する。造影剤は、ＣＴスキャンにおいて大きな造影効果を得ることができるように、Ｘ線に対する吸収係数の大きな元素、例えばヨウ素を含むことができる。造影剤は、被験者に予め取り付けられたカニューレ等を介して、例えば被験者の正中肘静脈に経静脈投与することができる。精度よく造影剤を被験者に投与することができるように、例えばポンプを有する造影剤投与ユニットを用いて、１秒間に３ｍＬの投与速度で１００ｍＬの造影剤を投与することができる。造影剤の投与開始のタイミング及び投与速度は、造影剤投与ユニットに接続された制御ユニットを用いて、適切に制御することができる。
【００５２】
次に、造影剤の投与開始から前述のＭＳＴが経過したときに、ＣＴスキャン撮像ユニットによって、被験者の造影ＣＴスキャンを行う。これにより、標的血管、標的臓器または標的疾患に最も適したタイミングで、造影ＣＴスキャンを行うことができる。造影ＣＴスキャンを複数回行う場合、造影ＣＴスキャンを行うたびに造影前ＣＴスキャンを事前に行ってＭＳＴを求めるのではなく、１回の造影前ＣＴスキャンで得られたＭＳＴを繰り返し適用して複数回の造影ＣＴスキャンを行うことも可能である。造影ＣＴスキャンは、作業者が開始命令を入力してもよい。しかし、より精度よく造影ＣＴスキャン像を得ようとする場合、造影剤投与ユニットによる造影剤の投与開始からＭＳＴが経過したときに、制御ユニットがＣＴスキャン撮像ユニットに造影ＣＴスキャンを行う命令を送信してもよい。
【００５３】
このような方法により、被験者の血行動態の違いに関わらず、最適なタイミングで標的血管、標的臓器または標的疾患の造影ＣＴスキャン像を得ることができる。
【００５４】
このような造影ＣＴスキャン像を得るための造影ＣＴスキャン装置は、例えば、制御ユニットと、ＣＴスキャン撮像ユニットとを含むものとすることができる。制御ユニットは、ＣＴスキャン撮像ユニットに、被験者の造影前ＣＴスキャンを実行する命令を送信し、ＣＴスキャン撮像ユニットからのＣＴスキャン像を受信する。次いで、制御ユニットは、ＣＴスキャン像からＭＰＦを測定する。ＭＰＦの測定は、作業者が制御ユニットを制御して行ってもよいし、画像処理技術を用いて、制御ユニットが自動的にＣＴスキャン像からＭＰＦを測定してもよい。次いで、制御ユニットは、あらかじめ入力された被験者の基本的情報及び標的血管、標的臓器または標的疾患のＤＰＩ、並びにＭＰＦから、例えば前述の方程式に基づいてＭＳＴを決定する。次いで、制御ユニットは、被験者への造影剤の投与開始からＭＳＴが経過したときに、ＣＴスキャン撮像ユニットに造影ＣＴスキャンを実行する命令を送信し、得られたＣＴスキャン像を受信する。
【００５５】
造影ＣＴスキャン装置はさらに、制御ユニットの制御により、所定の投与速度で被験者に造影剤を投与することができる造影剤投与ユニットを含むものとしてもよい。この場合、制御ユニットが造影剤投与ユニットに造影剤の投与開始命令を送信し、ＭＳＴが経過したときにＣＴスキャン撮像ユニットに造影ＣＴスキャンを実行する命令を送信することができるため、精度よく最適なタイミングで造影ＣＴスキャンを行うことができる。
【００５６】
次に、被験者のＭＰＦ及び基本的情報並びにＤＰＩからＭＳＴを決定した方法について説明する。
【００５７】
被験者のＭＰＦ及び基本的情報並びにＤＰＩとＭＳＴとの間の相関関係を決定するために、外科手術前の術前検査として、上腹部多時相造影ＣＴを行った６０人の被験者（平均年齢６７．３歳、男女比＝３１：２９）について、遡及的研究を行った。
【００５８】
６４列ＭＤＣＴ（米国ミシガン州ＧＥ社のＬｉｇｈｔ  Ｓｐｅｅｄ  ＶＣＴ）を用いて、呼吸停止下において、正中肘静脈に留置された２２Ｇ静脈カニューレを介して、造影剤を経静脈的投与（１秒間に３ｍＬの一定速度で約３３秒、全投与量１００ｍＬ）を行った。造影剤投与前、及び経静脈的投与開始から２２、２８、３４、４０、４６、５２及び５８秒経過後に、被験者についてＣＴスキャンを行った。ＣＴデータは、厚さ２．５ｍｍのスライスで、軸位断方向に画像再構成した。
【００５９】
造影剤は、特に制限はされないが、例えば、ヨード造影剤である、イオヘキソール、イオパミドール、イオキシラン、イオプロミド、イオトロラン、イオジキサノール、イオペントール、イオベルソール、イオメプロール、イオビトリドール、アミドトリゾエート、メトリゾエート、イオキサグレート、オヨビイオキシタラメートからなる群から選択されうる。造影剤の単位容量は、特に制限はされないが、例えば、約８０ｍＬから約１５０ｍＬの容量でありうる。造影剤の単位ヨード濃度は、特に制限はされないが、例えば、例えば、２４０ｍｇＩから３７０ｍｇＩでありうる。
【００６０】
ＣＴスキャン装置は、前述の装置のほかに、特に制限はされないが、例えば、東芝メディカルシステム株式会社製のＡｑｕｉｌｉｏｎ  Ｏｎｅ（登録商標）、ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社製のＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ＣＴ、シーメンスヘルスケア株式会社製のＳＯＭＡＴＯＮ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ、株式会社フィリップス  エレクトロニクス  ジャパン製のＩｎｇｅｎｕｉｔｙ、株式会社日立メディコ製のＳＣＥＮＡＲＩＡ等が使用されうる。
【００６１】
造影剤投与装置は、特に制限されないが、例えば、株式会社根本杏林堂製のＤＵＡＬ  ＳＨＯＴ  ＧＸ  ７、バイエル薬品株式会社製のＳｔｅｌｌａｎｔ等が使用されうる。
【００６２】
各スキャンタイミングにおける標的血管の造影効果（左心房（ＣＬＡ（ｔ））、腹部大動脈（ＣＡＡＯ（ｔ））、右腎静脈（ＣＲＲＶ（ｔ））、上腸間膜静脈（ＣＳＭＶ（ｔ））、下大静脈（ＣＩＶＣ（ｔ））及び門脈（ＣＰＶ（ｔ）））を、ＤＣＥ−ＣＴ画像から、ＤＩＣＯＭビューア上で、２人の放射線医師によって設定された関心領域から得た。図２のＣＴスキャン像において、標的血管の関心領域を白い円形のマーカーで示した。図２ａは左心房を、図２ｂは腹部大動脈を、図２ｃは右腎静脈を、図２ｄは上腸間膜静脈を、図２ｅは下大静脈を、図２ｆは門脈を、それぞれ示している。
【００６３】
各スキャンタイミングｔにおけるＤＰＩを、以下の方程式を用いて、ＤＣＥ−ＣＴにおける標的血管内の造影効果から計算した。
【００６４】
ＤＰＩ（ｔ）＝｛ＣＬＡ（ｔ）＋ＣＡＡＯ（ｔ）＋ＣＲＲＶ（ｔ）＋ＣＳＭＶ（ｔ）＋ＣＩＶＣ（ｔ）｝／Ｃｍａｘ（ｔ）
【００６５】
図３Ａは、このようにして得られたＤＰＩとスキャンタイミングとの間の関係をプロットした散布図である。ＤＰＩが大きいほど、造影剤の投与位置から遠く、造影剤の到達に時間がかかるため、ＤＰＩは、スキャンタイミングと線形的な相関（ｒ＝０．８６）を有することが分かる。被験者の血行動態が全く同じであれば、スキャンタイミングとＤＰＩは一対一の関係を示すため、同一のスキャンタイミングではＤＰＩはほぼ同じとなり、固定スキャンタイミング（ＦＳＴ）法であっても十分精度よく最適なスキャンタイミングで標的血管、標的臓器または標的疾患について造影ＣＴスキャンを行うことができる。しかし、実際には図３Ａに示すように、同じスキャンタイミングであっても、ＤＰＩは大きく異なる。これは、被験者の血行動態がそれぞれ異なり、造影剤の循環に影響を与えたためである。
【００６６】
次に、各被験者について、腰椎長、胸郭横断径、心胸郭比、下行大動脈の面積、下大静脈の長軸径及び短軸径をＭＰＦとして、各被験者について造影前ＣＴスキャンで測定した。
【００６７】
次に、スキャンタイミング、性別、年齢、身長及び体重のような被験者の基本的情報、並びにＭＰＦを含む様々な説明変数を用いて、ＤＰＩについて段階的回帰分析を行った。回帰分析においては、Ｐ値が０．０５未満である場合には、統計的に有意であるとして考慮した。全ての統計的分析は、ＭＡＴＬＡＢソフトウェア（米国  Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ社、２０１６）を使用して行った。
【００６８】
回帰分析の結果、スキャンタイミング（ｒ２＝０．７３３、Ｐ＜０．００１）、下行大動脈の面積（Ｐ＜０．００１）、胸郭横断径（Ｐ＜０．００１）、下大静脈の短軸径（Ｐ＜０．００１）、腰椎長（Ｐ＜０．００１）、下大動脈の長軸径（Ｐ＝０．０３）及び性別（Ｐ＝０．０３）のパラメータが、ＤＰＩについて統計的に有意な説明因子であることが明らかになった。
【００６９】
回帰分析から得られたＤＰＩについての最終的な回帰方程式は以下の通りであった。
ＤＰＩ＝
０．０８１×（スキャンタイミング［秒］）
−０．１４１×（性別（男＝１、女＝０））
＋０．００８×（腰椎長［ｍｍ］）
−０．０１５×（胸郭横断径［ｍｍ］）
−０．０２９×（心胸郭比）
−０．００１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）
＋０．０１２×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）
−０．０２１×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）
＋３．６９
【００７０】
最終的な回帰方程式の決定係数（Ｒ２）は０．８７３であった。図３Ｂに、上記回帰方程式からシミュレートされたＤＰＩを横軸に、実際に観察されたＤＰＩを縦軸にとってプロットした散布図を示す。観察されたＤＰＩは、スキャンタイミング及び様々な形態学的予測因子（ｒ＝０．９３）を含む回帰モデルによってシミュレートされたＤＰＩと線形的な相関関係を示した。図３Ａと比較すると明らかなように、図３Ｂの結果は、ＤＰＩとスキャンタイミングのみとの相関関係よりも明らかに高いことを示している。
【００７１】
この結果から、スキャンタイミングだけでなく、被験者の基本的情報及び造影前ＣＴスキャン像から得られたＭＰＦも、ＤＣＥ−ＣＴにおけるＤＰＩについての顕著な予測因子となりうることが明らかになった。従って、上記の方程式によって、ＤＰＩから被験者ごとに異なる血行動態の影響を排除し、ＤＣＥ−ＣＴにおいて、ＤＰＩを、最適なＣＥＰを得るための定量的指標とすることができることが分かった。
【００７２】
回帰分析の結果から、様々なＭＰＦのうち、胸郭横断径、心胸郭比、下行大動脈の面積、下大静脈の短軸径、及び性別がＤＰＩに対して負の相関を示した。この結果は、これらのＭＰＦが、患者内の血液循環を遅くする因子として相関を有する可能性があることを意味する。心駆出率の低下または循環血液量の増加は、ＣＴスキャンにおけるこれらの形態学的変化に寄与しうる。一方、腰椎長及び下大静脈の長軸径は、ＤＰＩに対して弱い正の相関を示した。この結果は、これらのＭＰＦが患者の血液循環を速くする因子として相関を有する可能性があることを意味する。
【００７３】
一方、ＤＰＩは、前述のように標的血管、標的臓器または標的疾患について、既知の固有の値を有する。従って、上述のＤＰＩについての回帰方程式を変形してスキャンタイミングを左辺に移項し、標的血管、標的臓器または標的疾患についてＤＰＩを得ることができるスキャンタイミングを修正スキャンタイミング（ＭＳＴ）と定義すると、次の方程式が得られる。
ＭＳＴ［秒］＝
１２．４×ＤＰＩ
−４５．６
＋１．７４×（性別（男＝１、女＝０））
−０．１０×（腰椎長［ｍｍ］）
＋０．１９×（胸郭横断径［ｍｍ］）
＋０．３６×（心胸郭比）
＋０．０１×（下行大動脈の面積［ｍｍ２］）
−０．００１×（下大静脈の長軸径［ｍｍ］）
＋０．２６×（下大静脈の短軸径［ｍｍ］）
【００７４】
この方程式に、被験者のＭＰＦ及び基本的情報並びに標的血管、標的臓器または標的疾患についての所定のＤＰＩを代入することで、ＭＳＴを決定することができる。
【００７５】
次に、全ての被験者について、右腎静脈、上腸間膜静脈、及び門脈などの各標的血管における動脈対静脈コントラスト（ＡＶＣ）を最大化するスキャンタイミング（ＳＴ）及びＤＰＩの平均値を、ＳＴｍａｘ及びＤＰＩｍａｘとして計算した。これらの平均値（ＳＴｍａｘ及びＤＰＩｍａｘ）を使用して、標的血管内のＡＶＣを２つの方法でシミュレートした。１つは、特定のＤＰＩ（ＤＰＩｍａｘ）及び各被験者のＭＰＦからＭＳＴを決定する上述の方程式を利用してスキャンタイミングを決定する、修正スキャンタイミング（ＭＳＴ）法である。もう１つは、ＳＴｍａｘを用いた固定スキャンタイミング（ＦＳＴ）法である。観察されたデータ間を線形補完した時間濃度曲線を、シミュレーションにおいて使用した。
【００７６】
ＦＳＴ法とＭＳＴ法との比較において、シミュレートされたＡＶＣの平均値の違いを、ｔ検定を用いて統計的に分析した。その際、Ｐ値が０．０５未満である場合、統計的に有意であるとして考慮した。全ての数学的計算及び統計分析は、ＭＡＴＬＡＢソフトウェア（米国  Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ社、２０１６）を使用して行った。
【００７７】
造影剤の投与開始後、被験者の標的血管におけるＡＶＣが最大となるスキャンタイミングの平均値ＳＴｍａｘは、右腎静脈では２５．６秒であり、門脈では２７．８秒であり、上腸間膜静脈では２９．３秒であった。被験者の標的血管のＡＶＣが最大となるＤＰＩの平均値ＤＰＩｍａｘは、右腎静脈では１．４であり、門脈では１．６であり、上腸間膜静脈では１．７であった。
【００７８】
図４Ａは、右腎静脈を標的血管とした場合の時間−ＤＰＩ−ＡＶＣ曲線である。図４Ｂは、門脈を標的血管とした場合の時間−ＤＰＩ−ＡＶＣ曲線である。図４Ｃは、上腸間膜静脈を標的血管とした場合の時間−ＤＰＩ−ＡＶＣ曲線である。ＣＴスキャンを行ったスキャンタイミングごとに異なるマーカーで、ＤＰＩとＡＶＣとの関係を散布図にプロットした。スキャンタイミング及び標的血管が同じであっても、被験者の血行動態によりＡＶＣが変動するため、時間−ＡＶＣデータのピークは不明瞭であった。ＤＰＩ−ＡＶＣの鋭いピークは、それぞれ右腎静脈（図４Ａ）、門脈（図４Ｂ）、及び上腸間膜静脈（図４Ｃ）のＤＰＩｍａｘの周囲で見られた。
【００７９】
ＦＳＴ法及びＭＳＴ法による、シミュレートされた標的血管内の平均値及び標準偏差はそれぞれ、右腎静脈において１８１±５９．１ＨＵ及び２０１±７７．１ＨＵ（Ｐ＝０．００２）、門脈において２２０±６５．５ＨＵ及び２３２±７１．９ＨＵ（Ｐ＝０．０２９）、上腸間膜静脈において２４４±７０．４ＨＵ及び２５４±７１．５ＨＵ（Ｐ＝０．００９）であった。ＨＵはＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ  Ｕｎｉｔの略であり、Ｘ線吸収係数である。
【００８０】
シミュレートされた、標的血管におけるＡＶＣは、ＭＳＴ法ではＦＳＴ法と比較して顕著に高かった。ＦＳＴ法とＭＳＴ法とを比較した、右腎静脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットを図５Ａに、門脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットを図５Ｂに、上腸間膜静脈におけるＡＶＣのブランド−アルトマンプロットを図５Ｃに、それぞれ示す。ＨＵはＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ  Ｕｎｉｔの略であり、Ｘ線吸収係数である。
【００８１】
図５Ａから５Ｃは、ＭＳＴ法によるＡＶＣの値であるＡＶＣｍｓｔと、ＦＳＴ法によるＡＶＣの値であるＡＶＣｆｓｔとの差を縦軸にプロットし、ＡＶＣｍｓｔとＡＶＣｆｓｔの平均値を横軸にプロットした。右腎静脈（図５Ａ）、門脈（図５Ｂ）及び上腸間膜静脈（図５Ｃ）で、ＦＳＴ法によるＡＶＣよりもＭＳＴ法によるＡＶＣの方が高いという固定バイアスが見られた。
【００８２】
以上の結果から、ＭＳＴ法はＦＳＴ法と比較して、ＤＣＥ−ＣＴにおける標的血管のＡＶＣを向上させることができることが明らかになった。様々な標的血管、標的臓器または標的疾患において、様々な投与プロトコルの下で、より良好なＡＶＣ及びＬＯＣまたはより良好なコントラストを得るために推奨されるいくつかのＦＳＴが報告されている。しかし、これらのスキャンタイミングは、被験者の集団内の最良のスキャンタイミングとなりうるが、個々の被験者の血行動態はＦＳＴ法では考慮されていないため、個々の被験者については、必ずしもＦＳＴ法によるスキャンタイミングが最良になるとは限らない。ＦＳＴ法で用いられるＦＳＴが、ある集団内で決定されたとしても、ＭＳＴ法は、ＤＣＥ−ＣＴにおける最良のスキャンタイミングの予測において、ＦＳＴ法よりも有利である。従って、造影前ＣＴにおけるＭＰＦを用いた被験者の血行動態の推定が、ＭＳＴ法による高いＡＶＣを有する、より良好な血管画像を得るための最良のスキャンタイミングの予測に有効であり、有用であると結論付けることができる。
【００８３】
実施形態において、被験者の血行動態の指標として、造影前ＣＴによって得られるＭＰＦを用いることができることを示した。超音波検査法や核医学検査においても、被験者の血行動態の正確な評価が必要になる可能性がある。しかし、これらの検査法では、血行動態についての従来の評価は、利用可能性が低く、追加的な時間や高額な検査医療費などのいくつかの欠点を有していた。この点において、ＭＰＦを用いたＭＳＴ法は、被験者の血行動態を予測するためにさらなる検査を必要とせず、最適な解決手段となりうる。さらに、造影前ＣＴによるＭＰＦの測定及びＭＳＴ法における修正スキャンタイミングの計算は複雑なものではなく、医療現場において幅広く利用可能である。
【００８４】
以上の点から、本発明は、ＭＰＦ及びＤＰＩを使用するという２つの点で特に新規性を有する。本発明は、被験者の血行動態が、画像上の形態学的変化に反映されうることを示した。従来は、ＤＰＩなどのＤＣＥ−ＣＴにおける造影時相の定量的方法を利用することはできなかったため、画像上のＭＰＦをＤＣＥ−ＣＴにおける最良のスキャンタイミングの定量的予測に利用することは、本発明により初めて可能になった。標的血管内のＤＰＩｍａｘは、造影剤の到達時間に従って次第に増加するため、ＤＰＩは、ＤＣＥ−ＣＴの造影時相に関する定量的かつ汎用的指標となりうる。そのため、ＭＳＴ法は、本発明の実施形態で示した血管画像の取得以外の、様々な標的器官や病変における最良のスキャンタイミングの予測に適用可能である。
【００８５】
さらに、ＭＳＴ法から得られた修正スキャンタイミングは、その他の方法にも使用可能となる。例えば、ＭＳＴ法とボーラストラッキング法とを組み合わせれば、ＭＳＴ法に依って最適なスキャンタイミングを予測することができるため、より少ないサンプリング画像またはより少ない放射線被曝量で、高いコントラストのＤＣＥ−ＣＴ画像を得ることが可能になりうる。
【００８６】
従って、造影時相の定量的指標であるＤＰＩ及び造影前ＣＴから得られるＭＰＦを用いて、ＤＣＥ−ＣＴにおけるＣＥＰ及び最良のスキャンタイミングの定量的かつ汎用的な予測が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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