(57)【要約】  本発明は、心臓（５）の画像を製造する装置及び方法に関する。本発明において、前記画像は好ましくは三次元であり、様々な投影方向からの一連のＸ線投影画像から復元される。これに関して、心電図（７）はＸ線画像と並行して記録され、心臓の最大運動の表示すべきフェイズ中に、平均Ｘ線被爆速度が、他のフェイズ中よりも高くなるように、データ処理装置（１０）により、撮影速度、Ｘ線パルス間隔、前記Ｘ線装置（１）の管電流及び／又は管電圧を制御するために用いられる。前記データ処理装置（１０）は、前記血管のほぼ対照的なコントラスト表示はさらに、脈管系内の流量が変動するにもかかわらず、最少量の造影剤の注入で製造されるように、この造影剤用の注入ポンプを運転するために心電図を用いてもよい。
2007502140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な自発運動にさらされるオブジェクトの画像を製造する装置において、
（ａ）前記オブジェクトの一連の二次元投影画像を製造するＸ線ユニット、
（ｂ）前記オブジェクトの前記自発運動に特徴的なパラメタを決める測定装置、並びに
（ｃ）前記Ｘ線ユニット及び前記測定装置に結合されると共に、表示されるべき既定の運動フェイズ中に、他の運動フェイズ中よりも高いＸ線被爆速度及び／又は撮影速度でオブジェクトが撮影されるように、前記特徴的なパラメタの特定の値の関数として、前記Ｘ線ユニットを運転するように構成されるデータ処理装置
を有する、オブジェクトの画像を製造する装置。
【請求項２】
前記データ処理装置は、前記撮影速度、Ｘ線パルス間隔、前記Ｘ線ユニットの管電流及び／又は管電圧を調節するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のオブジェクトの画像を製造する装置。
【請求項３】
前記オブジェクトは心臓であることを特徴する請求項１に記載のオブジェクトの画像を製造する装置。
【請求項４】
脈管系内の造影剤の注入速度を制御する装置において、
ａ）制御可能な注入速度で前記造影剤を注入する注入ポンプ、
ｂ）前記脈管系内の流量に特徴的なパラメタを決める測定装置、並びに
ｃ）前記注入ポンプ及び前記測定装置に結合されると共に、前記造影剤が前記脈管系内の規定の濃度パターンに従うように前記特徴的なパラメタの特定の値の関数として前記注入ポンプを運転するように構成される制御ユニット
を有する装置。
【請求項５】
前記既定の濃度パターンは、前記脈管系の画像を撮像する場合、造影剤を注入している間、ほぼ対照的なコントラスト表示を製造することを特徴とする請求項４に記載の脈管系内の造影剤の注入速度を制御する装置。
【請求項６】
前記測定装置は、心電計装置であることを特徴とする請求項１又は４に記載の装置。
【請求項７】
前記心臓の画像を製造する請求項１に記載の装置と、前記心臓の脈管系へ前記造影剤を注入する前記速度を制御する請求項４に記載の装置とを有する前記心臓の画像を製造する装置。
【請求項８】
周期的な自発運動にさらされるオブジェクトの画像を製造する方法において、
ａ）前記オブジェクトの一連の投影Ｘ線画像を製造するステップ、
ｂ）前記オブジェクトの前記自発運動に特徴的なパラメタを測定するステップ、並びに
ｃ）前記Ｘ線被爆速度及び／又は前記撮影速度が前記オブジェクトの表示されるべき既定の運動フェイズの方が前記オブジェクトの他の運動フェイズ中よりも高くなるように、前記特徴的なパラメタの特定の値の関数として前記Ｘ線被爆速度及び／又は前記撮影速度を制御するステップ、
を有する方法。
【請求項９】
脈管系へ造影剤を注入する注入速度を制御する方法において、
ａ）前記脈管系内の現在の流量を測定するステップ、及び
ｂ）前記造影剤は前記脈管系内の既定の濃度パターンに従うような注入速度で、前記造影剤を測定された流量の関数として注入するステップ
を有する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法による前記造影剤の注入と、請求項８に記載の方法による前記造影剤を注入している間に前記心臓の画像を製造することとを有する前記心臓の画像を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に心臓のようなオブジェクトの好ましくは三次元の画像を製造する装置及び方法に関する。さらに、本発明は、造影剤を脈管系へ注入する速度を制御する装置及び方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願EP 1 086 652 A1は、回転型Ｘ線ユニットを利用して、冠状血管の三次元画像を製造する方法を開示してあり、ここで、画像は様々な方向からの二次元のＸ線投影画像により復元される。これら血管の表示を改善するために、撮影中に造影剤が通常は注入される。心拍のために心臓は周期的な自発運動にさらされるので、心電図は、Ｘ線画像と並行して前記方法で記録され、心臓の小さな運動フェイズ、つまり心拡張期から生じるこれら投影画像だけを復元するのに用いられる。他方、心収縮期に撮られるＸ線画像は、利用されないだけではなく、全く製造されもしない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、多くの医学的問題にとって、収縮及び後続する緩和中の心臓又は冠状血管の三次元画像は必要である。これら画像が回転型Ｘ線装置を用いて製造される場合、起こり得る最も速い撮影速度は、対象となる運動フェイズが適切な時間及び空間分解能で記録されるように、設定されなければならない。この欠点は、これが患者及び医療スタッフに対する高い放射線被爆に関連することである。
【０００４】
この欠点に対し、本発明の目的は、患者に対し僅かな被爆で厳しい自発運動フェイズ中でさえも心臓の高品質、好ましくは三次元の画像を可能にする手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、請求項１、４及び７の特徴を持つ装置、並びに請求項８、９及び１０の特徴を持つ方法によってもそれぞれ達成される。有利な実施例は従属請求項に含まれている。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、これは、周期的な自発運動にさらされるオブジェクトの（好ましくは三次元）画像を製造するための装置に関する。このオブジェクトは特に、患者の心臓でもよいが、本発明がこの利用に制限されない。この装置は、
ａ）対象となるオブジェクトの一連の二次元投影画像を製造するＸ線ユニットである。このＸ線ユニットは特に、ＣＴにおいて知られるような回転型Ｘ線ユニットでもよく、これを用いて、様々な投影方向からの投影画像が製造されることができる。その上、従来技術から十分知られるように、オブジェクトの三次元画像は、異なる方向からの二次元投影画像により復元されることができる。
ｂ）オブジェクトの運動状態がパラメタにより示されるように、観察されるオブジェクトの自発運動に特徴的なパラメタを決めるための（少なくとも）１つの測定装置である。表示されるべきオブジェクトが例えば心臓である場合、前記測定装置は、心電図が記録されるのに用いる心電図装置でもよい。他の測定装置の例は、患者の特定の呼吸サイクルを示す信号を出力する呼吸センサである。
ｃ）Ｘ線ユニット及び測定装置に結合されると共に、オブジェクトの前記画像が残りの運動フェイズ中よりも高いＸ線の線量出力及び／又は高い撮影速度で撮像される既定の運動フェイズ中にこれら画像が製造されるように、前記測定装置により決められる特徴的なパラメタの夫々存在する値の関数としてＸ線ユニットを運転するように設計されるデータ処理装置である。特に、これに関して、データ処理装置は、撮影速度、１枚の画像に対し製造される１つ以上のＸ線パルスのパルス長、Ｘ線ユニットのＸ線管電流及び／又はＸ線管電圧を調節するように構成される。
【０００７】
記載される画像製造装置を使用する場合、厳しい自発運動フェイズ中でさえも運動するオブジェクト、特に心臓の三次元画像を復元し、それと同時に、患者及びスタッフへの被爆を必要最小限に減少させることを可能にする。これは、瞬時的なＸ線被爆速度と撮影速度とにより決められる平均Ｘ線被爆速度を変動調節することにより達成され、この変動はオブジェクトの運動状態に特徴的な信号を用いて制御される。
【０００８】
既に述べたように、画像製造装置を用いて表示されるオブジェクトは特に、心臓サイクルの心収縮期中、すなわち収縮及び緩和の期間中に表示されるべき心臓でもよい。これは、心臓の最大の自発運動フェイズに対応し、その間、最大の撮影速度が必要である。説明した装置の利点は、心臓の小さな運動フェイズ中、撮影速度、Ｘ線パルス長、Ｘ線管電流及び／又はＸ線管電圧が低い値に減少することである。
【０００９】
第２の態様によれば、本発明は例えば冠状血管のような脈管系へ造影剤を注入する速度を制御する装置に関する。この装置は、
ａ）制御可能な注入速度で造影剤を注入するための注入ポンプであり、前記注入速度は、造影剤の瞬時的な容積又は質量の流れにより表されることができる注入ポンプ、
ｂ）（脈管系内の観測点においてさらに正確に述べられる）脈管系内の流量に特徴的なパラメタを決めるための測定装置であり、この脈管系内の流量は特に、この脈管系内に流れる血液の容積又は大量の流れにより表されることができる。この測定装置は例えば、電気的な心臓の活動の心電図を記録する心電図装置でもよい。心拍がこの脈管系内の血流を操縦するので、脈管系内、特に冠状血管の範囲内の流れの状態は、特定の心拍フェイズから（ほぼ）推測されることができる測定装置、並びに
ｃ）注入ポンプ及び測定装置に結合されると共に、造影剤が脈管系内の規定の濃度パターンに従うように測定装置を用いて決められる特徴的なパラメタの特定の値の関数として注入ポンプを運転するように構成される制御ユニット
を有する。
【００１０】
記載されるこの装置では、造影剤の注入速度を脈管系内の瞬時的な流れの状態に最適に一致させることが可能である。造影剤を注入するための既知の装置において、既定量の造影剤がほぼ一定の速度で注入される。しかしながら、血流の強さは一般的に注入期間中に変わるので、注入された造影剤は異なる速さで分配又は処理される。従来の装置では、注入速度は、これによりＸ線画像に必要な最小の造影剤濃度が、発生する最も高い血流中でさえも依然として維持されるのに十分な高さであるように設定されなければならない。しかしながら、他の流れフェイズ中、必要以上の大量な造影剤がこのとき必然的に注入され、これは患者にそれに応じた負担である。これら問題は、造影剤の注入速度及びその結果として注入される造影剤の総量は、既定の濃度パターンにより規定される必要最小限量に制限されるので、上述した装置を用いて避けることができる。前記濃度パターンは、特に脈管系のほぼ対照的なコントラスト表示を製造する一方、造影剤の注入中、撮像装置により撮影されるように規定される。特に、濃度パターンは時間に関し一定でもよい。
【００１１】
本発明はさらに、オブジェクトを撮像するための第１の態様による装置、及び心臓の脈管系に造影剤を注入する速度を制御するための第２の態様による装置を有する心臓の好ましくは三次元画像を製造する装置に関する。詳しくは、前記装置は従って
ａ）投影画像を製造するＸ線ユニット、
ｂ）心臓の自発運動に特徴的なパラメタを決める第１の測定装置、
ｃ）心臓の脈管系内の流量に特徴的なパラメタを決める第２の測定装置であり、第１及び第２の測定装置、又は関連するパラメタは特に、全く同じように及び例えば心電図装置により実施されることができる第２の測定装置、
ｄ）（Ｘ線パルス間隔、Ｘ線管電流及び／又はＸ線管電圧を適用させることにより）心臓の表示されるべき運動フェイズ中の方が他のフェイズ中よりもより高いＸ線被爆速度及び／又は撮影速度が与えられるようにＸ線ユニットを制御するデータ処理装置、
ｅ）造影剤を冠状血管に注入するための注入ポンプ、並びに
ｆ）造影剤の規定の濃度パターンに従うように、脈管系内の流量の関数として注入速度を操縦する制御ユニットであり、これに関して、特にｄ）で述べたデータ処理装置と同じでもよい制御ユニット
を有する。
【００１２】
上に規定した装置は、心臓又は冠状血管の高精度な撮像が可能であり、同時に患者のＸ線放射線の被爆及び造影剤が必要最小限量に減少する利点を有する。
【００１３】
本発明はさらに、周期的な自発運動にさらされるオブジェクトの（例えば二次元又は好ましくは三次元）画像を製造する方法にも関し、この方法は、
ａ）オブジェクトの一連の投影Ｘ線画像を製造するステップであり、これに関して、これら画像は任意に、様々な投影方向から製造され、三次元画像を復元するのに用いられるステップ、
ｂ）前記オブジェクトの自発運動に特徴的なパラメタを測定するステップ、及び
ｃ）Ｘ線被爆速度及び／又は撮影速度がオブジェクトの表示されるべき既定の運動フェイズの方がオブジェクトの他の運動フェイズ中よりも高くなるように、特徴的なパラメタの特定の値の関数としてこれらＸ線被爆速度及び／又は撮影速度を制御するステップ、
を有する。
【００１４】
その上、本発明は、脈管系へ造影剤を注入する速度を制御する方法にも関し、この方法は、
ａ）前記脈管系内の現在の流量を測定するステップ、及び
ｂ）前記脈管系内の造影剤は既定の濃度パターンに従うような注入速度で、造影剤を測定された流量の関数として注入するステップ
を有する。
【００１５】
最後に、本発明は造影剤の注入、及び上述した２つの方法による造影剤の注入中に心臓の画像を製造することを有する心臓の画像を製造する方法に関する。
【００１６】
本発明は一般的な形で上述した装置を用いて行われる方法ステップに関する。この方法の実施、利点及び構成の変形を詳しく説明するために、この装置の対応する説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のこれら及び他の態様は以下に説明される実施例から明らかであり、これら実施例を参照して説明を行う。
【００１８】
図の左側部分は、Ｃ型のアームの向い合う縁に置かれた放射線源２及びＸ線検出器１２を有する回転型Ｘ線ユニット１を概略的に示す。このＸ線ユニット１は、そうしながら様々な投影方向からの例えば患者３の心臓５の投影二次元画像を製造するために、ＣＴから知られるやり方で、患者３の周りを回転することができる。これにより得られた投影画像は、データ処理装置１０（例えばワークステーション）に送られ、そこで既知の画像処理方法を用いて組み合わされ、心臓又は冠状血管の三次元画像を形成する。このようにして復元された画像は、最終的に担当医のためのモニタ１１上に表示されることができる。
【００１９】
心臓５は、心拍の結果として強い自発運動にさらされるので、心臓５の同じ運動フェイズからの投影画像だけが許容できる品質を持った三次元画像を復元するのに用いられることができる。特定の心臓のフェイズのＸ線投影画像を配列することを可能にするために、心電図は、Ｘ線を照射している間、電極４及び心電計装置７を用いて同時に記録され、データ処理装置１０へ送られる。
【００２０】
心臓が収縮及び緩和する間、すなわち最大の運動のフェイズの間（心収縮期）に心臓５の表示が必要とされる場合、時間と共に十分な分解能及び十分な画像品質を達成するために、Ｘ線投影画像は最大の撮影速度で製造される。その場合、この撮影速度は通例、毎秒１０から１００枚のＸ線投影画像である。全画像の列の間、上記速度が保たれる場合、それは患者さらには医療スタッフにも対するかなり高いＸ線被爆に関連する。
【００２１】
上述した放射線被爆を最少量に減らすために、データ処理装置１０は、撮影速度及び／又はＸ線被爆速度は記録されるべき運動フェイズ中（心収縮期）に必要な最大値となる一方、他の運動フェイズ中（心拡張期）は相対して低くなるような方法で、測定される心電図のパターンの関数としてＸ線管２を運転するように、例えば適切なソフトウェアを備えた装置により設計される。好ましくは、撮影速度、Ｘ線パルス間隔、Ｘ線管電流及び／又はＸ線管電圧は、測定された心電図の関数としてデータ処理装置１０により変更される。これにより、例えば撮影速度は、心筋に対し関心のある収縮及び緩和フェイズ中に最大となることができ、心臓の静穏フェイズ中は相対して減少することができる。極端な場合、撮影速度は、心臓の静穏フェイズ中は零であり、心臓の速度の変化を検出するのに十分な大きさとなるように選択されるべき狭い時間ウィンドウ中は非常に高い又は最大になる。その上又はその代わりに（すなわち、心臓のサイクル中は撮影速度が一定に保たれる場合）、１画像当たりに投与されるＸ線量も、小さな心臓運動のフェイズ中に減少することができる。これらフェイズからのより多くの投影画像が三次元画像の復元に使用されることができるので、この画像の品質はこの線量の減少により痛手を受けることはない。
【００２２】
心臓５の上述したＸ線画像は、冠状血管が背景に対し十分に目立つように、カテーテル６を介した造影剤の同時注入と共に通常は実施される。これに関して、造影剤は、必要な注入速度を設定するためにデータ処理装置１０により図のように運転される注入ポンプ８により注入される。この運転は、造影剤が心臓の全サイクルにわたり冠状血管のほぼ対照的なコントラスト表示となるように、好ましくは測定された心電図の関数として、データ処理装置１０により実行される。これに関して、このコントラスト表示は、造影剤の特定の濃度に依存し、この濃度は注入ポイントにおける血管内にある血液の流量又は流速に依存する。この血液の流量は、データ処理装置１０が造影剤の注入を所望の適合した制御を実施することができるように、心電図から少なくとも殆ど推測されることができる。上記可変する造影剤の注入は、造影剤による患者のストレスが最小となる重要な利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】心収縮期中の心臓の三次元画像を復元するための本発明による装置の構成要素を概略的に示す。
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【国際調査報告】
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