【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、Ｘ０丁を用いた診断装置、特にＸＣＴによ
り血管の機能を診断する診断装置を提供することにある
。
（従来の技１）血管の機能、特に脳の血管の機能、例えば血液脳関門（
Ｂｌｏｏｄ Ｂｒａｉｎ Ｂａｒｒｉｃｒ）を診断
する＠置が°’Ｊ Ｃｏｎ０Ｕｔ Δ５ｓｉｓｔ
Ｔｏｍｏｇｒ、 Ｖｏ！、１１．Ｎｏ。
３．１９８７”の３９０−３９７頁にｒｓｒｍｐｌｉｆ
ｉｅｄ、 Ｎｏｎ１ｎｖａｓｉｖｅ ＰＥＰ Ｍ
ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｌｏｏｄ−３ａｒ
ｒｉｒ ＰｅｒｍｅａｂｉｌｉｔＶＪのタイトルにて
紹介されている。この文猷の装置によると、造影剤とし
て放射性物質、例えば［６８Ｇ］ＥＤＴＡが用いられ、
この造影剤が注入される被検体がＣＴ Ｉ （ｓｉｎｇ
ｌｅ ｒｉｎｇ ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｃａｌｅｒａ ）
によって走査される。この走査により得られるＰＥ Ｔ
（Ｐｏ５ｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇ
ｒａｐｈｙ）データに基づいて血液脳関門の機能に関す
るパラメータが求められ、このパラメータがフンクショ
ナルイメ−・ジとして表示され、診断に供される。
（発明が解決しようとする課題）上記従来の装置によると、造影剤として放射性物質が用
いられる。この放射性物質は寿命が短く、高々数時間程
度であり、このために造影剤としての放射性物質を診ｒ
ＩｆＩＭ前に作る必要がある。従って、診断部署に造影
剤の製造機器（ホットラボ）を備えておく必要がある。
また、ＰＥ丁を得るためにＣＴＩがスキャナとして用い
られるが、このＣＴＩはかなり高価な機器であり、空間
分解能が５１１１１１〜１（ｌｎと比較的に低いという
問題がある。
従って、この発明の目的は、ＸＣＴを用い、普通の造影
剤を使用し、解像度が良く、安価である診断装置を提供
することにある。
１琵明の構成Ｊこの琵明によると、被検体をＸ線によりダイナミック走
査するＸＦＡスキャナと、前記被検体に造影、剤を注入
するインジェクタと、Ｘ＠スキャナにより得られるデー
タを収集するデータ収集装置と、収集データにより画像
を再構成し、造影剤注入画像を含む複数の断層画像に対
応する画像データを生成する画像再構成装置と、この画
像再構成装置により得られる画像データを解析し、血管
の血流状態を示すパラメータを算出する画像解析装置と
により構成される、ＸＣＴを用いた診断装置が提供され
る。
（作用）インジェクタはヨード系造影剤を被検体に注入し、ｘｉ
スギャナは被検体をダイナミックスキャンする。画像解
析装置は各断層画像の各点におけるパラメータを求め、
これらパラメータからファンクショナルイメージを形成
する。
（実施例）第１図はＸＣＴを示し、このＸＣＴは被検体をＸ線走査
するＸａスキャナを含むガントリ１２、このガントリ１
２に給電するＸ＠電源１１、寝台（Ｃｏｕｃｈ）１３、
＠影剤を被検体に注入するインジェクタ１４、コンソー
ル１５及びモニタ１６により構成される。
第２図には、上記ＸＣＴのブロック回路が示されている
。ガン）・す１２に含まれるＸ線スキャナ１２ｘの出力
がデータ収集装ｆｆ１２１に結合される。
ｊ％−タ収集装置２１はＸ線スキャナにより１９られる
Ｘ線データを収集する。データ収集装置２１の出力は両
像再構成装置２２に結合される。この画像再構成装置２
２は収集データを処理し、断層画像データを生成する。
２両像再構成装置２２の出力（，１１７戸イル２３に結
合され、ｒＩｆＩ層画像データが画像ファイル２３に記
憶される。
画像ファイル２３はコンピュータ２４に結合さ１、コン
ビ１−夕２４を介して画像データの伝送４へねる。コン
ピユー・り２４はＸＣＴの全体を制御（１能を有し、Ｘ
線スキャンナ１２ｘ、データ１Ｎ集装買２１、画像再構
成装置２２、インジェクタ″１４、表示装［１６、画像
解析装置２５、賽台占：牡装置２７及び時計２６に結合
される。
画像解析装置２５は画像再構成装置２２から出−・Ａ秩
、画像ファイル２３に記憶された画像デー：（Ｉｑ Ｊ
、（づいて各画像の各点に関するパラメータを累め、フ
ァンクシ１ナルイメージデータを形成する。
次に、上記装置の動作を説明する。
先ず、ガントリ１２に被検体（患者の頭部）が挿入され
、固定される。次に、Ｘ線スキャナ１２Ｘが作動され、
被検体の同一部位に対して複数回のスキャン（ダイナミ
ックスキャン）が行なわれる。これにより、被検体に対
応するＸ線データがＸａスギャナ１２ｘから出力され、
データ収集装＠２１に供給される。スキャンの開始と共
にまたは開始後にインジェクタ１４によりヨード系の造
影剤が被検体に注入される。Ｘ線スキャナ１２ｘは造影
剤注入後、３０分程度の間、節穴的に繰返し被検体をス
キャンし、Ｘ線投影データを出力する。スキャンを行な
った時刻は時計２６から読取られる。
データ収集装置２１はＸ線スキャナ１２ｘからのＸ線投
影データを収集し、収集データを画像再構成装置２２に
供給する。再構成装置により収集データが再愼成画像デ
ータに変換される。再構成両値データは画像ファイル２
３に記憶されるっこの場合、第３図に示すように時間軸
＜１）に沿った複数の再構成画像が画像ファイル２３に
スキャンを行なった時刻と共に記憶される。
画像ファイル２３の画像（第３図）が読出され、コンピ
ュータ２４に入力される。この時、第４図のフローに示
されるように各画素Ｐはノイズ成分を除去するために平
滑化される。その後、各画素について位置（ｘ、ｙ）に
おけるＣＴ値データが時間軸を方向に収集される。即ち
、ＣＴ値の変化分としてＣｉ （ｔ＞＝Ｐ（ｘ、 ｙ、
ｔ）が集められる。データＣｉ （ｔ）の収集により、
例えばことなる３つの画素について第５図及び第６図中
カーブＢ、Ｃ，Ｄで示すような３種類の血中造影剤濃度
カーブが得られる。ここで、カーブＡは後述する方法で
測定された血管の造影剤の濃度（Ｃｐ（ｔ））を示し、
カーブＢは血管が多い１１Ｂｍにおける造影剤濃度を示
し、カーブＣは正常組織における濃度を示す。第６図に
おけるカーブＤはＮ影剤が漏れて９＼る組織における造
影剤濃度を示す。
画像解析装置２５はＣｉ （ｔ）とＣＤ（ｔ）を用いて
次式よりパラメータＫｂ、λ、ｖｐを最小中 ＶｐＣｐ
（ｔ） ・・・ （１）但し、Ｃｐ（ｔ）は
予め測定された血管中の造影剤の濃度Ｋｂは漏れの速さλは生体組織の隙間の呈Ｖｐは血管の量尚、Ｃｐ（ｔ＞は次のような方法により求められる。
■頭部の静脈側のＣＴ値の変化を画像ファイルに記憶さ
れている画像から測定する。
■頭部の正常組織のＣＴ値の平均の変化を検出する。正
常組織においては、造影剤は殆んど漏れないので、この
正常組織における１１度は血管中の濃度に比例している
。従って、正常組織における濃度は血管中の濃度として
扱うことができる。この場合、濃度はＶ−Ｃｐ （ｔ）
として表わされる。
但し、■は正常組織における血管の体積の比率をホす。
このような計算によると、前記最小二乗方によって求め
られるλ、Ｋｂは変らないが、Ｖｐは少し変ってしまう
。即ち、■として、解剖学的に標準とされている値を使
用する。この場合、Ｖｐの値はＶのＦｌ差分だけ誤差と
なる６Ｖが実際値Ｖの０倍、即ちＣ−■となっていると
、Ｖｐの値は実際の値Ｖｐの０倍となる。
これに対して、■を仮に１とすると、Ｖｐ＝Ｖｐ／Ｖと
なる。即ち、Ｖｐは血管の体積比率ではなく、正常組織
における血管の量Ｖに比べて何倍の血管が存在するかを
表わす係数となる。これは血管の体積比率よりも価値が
低いが診断を行なうための有効な情報である。
■血液を繰返し採取してこれを科学的に分析し造影剤濃
度を測定する。
■腕の血管と頭部とを同時にスキャンし、それにより得
られる腕の血管のＣＴ値により求める。
■血液を通すシャントチューブを被検体に接続し、この
シャントチューブを頭部と共にスキャンし、シャントチ
ューブのＣＴ値がらＣｔ （ｔ）を求める。
第４図のフローに従った画像解析は全ての画素に対して
繰返し行われる。全ての画素についてパラメータＫｂ、
λ、Ｖｐが画像解析装＠２５によって求められ、ファン
クショナルイメージを形成する。また、これらのパラメ
ータを組合せて別のファンクショナルイメージを作るこ
とができる。
以下は診断上有用なファンクショナルイメージの幾つか
の例である。
Ｉλ（Ｘ、Ｖ）＝λ、ＩＫｉ （ｘ、ｙ）＝λｘｌ（１）。
ＩＫｂ （Ｘ、Ｖ）＝Ｋｂ。
ｔｖｐ （ｘ、ｙ）＝ＶＩ）。
ｔｐｅ （ｘ、 ｙ＞＝ λ ｘ Ｋ ｂ ／ｖｐ
上記ファンクショナルイメージのファクタにおいて、■
λは＠胞組織の隙間を表わし、λ＝１のとき全てが隙間
であり、λ＝０のときには隙間がないことを示すａ Ｉ
Ｋ ｉは血管の透過性、Ｋｂは漏れの速さ（時定数の
逆数）、ＩＶｐは血管の＠、。
つまり所定体積の脳組織に対する血管の吊を示フ９１μ
は単位体積当°りの漏れの度合いを示す。
ファンクショナルイメージはコンピュータ２４を介して
表示装ｆｆ１６に表示され、また画像ファイル２３に記
憶される。このようにして得られるファンクショナルイ
メージが第７図に示されている。この図において、（ａ
）はＪ Ｖｐ、即ち血管の吊、つまり所定体積の脳組織
に対する血管の昂を示す画像、（ｂ）はＫｂ、即ち漏れ
の速さを示す画像、（Ｃ）はＩＫｉ、即ち血管の透過性
を示す画像、（ｄ）はＩλ、即ち細胞！１１織の隙間を
示す画像である。
上記説明したようにこの発明によると、造影剤として血
液脳関門（ＢＢＢ）を通らない一般的なヨード系造影剤
を用い、ＸＣＴにより被検体をスキャンし、このＣＴス
キャンにより得られる画像データから脳血管の状態を容
易に知ることができる。
上記動作において、パラメータを求める方法として下記
のような方法を取ることができる。
（１）式を変形して次式（２）を得る。
但し、ｘｌ ＝）（ｂ×３ たＶｐＸ１〜Ｘ３を決めると、ｂ、Ｈｔｃが既知であるので、
パラメータＫｂ、Ｋｉ、ｖｐが求まる。
（２）式を変形すると、これによりＱｉに関する積分方程式が得られる。
Ｚｌ ＝Ｘ２ ＋ＸＩ Ｘ３Ｚ２＝−Ｘｔ ・・・（４）
Ｆ３ （ｔ）＝Ｃｐ （ｔ）Ｆ２ （ｔ）は未知の閏、数Ｃｉを含んでいる。しかし
ながら、ここではｙ（ｔ）に一致するＣ１（１）を求め
ることを目的としているのであり、Ｃｉがデータｙにか
なり近φと仮定することができる。すなわち、Ｃｉ （ｔ）÷ｙ（ｔ＞ ・・・（５）そ
こで、Ｆ２は次式（６＞で近似することがでこれにより
Ｑｉは３つの既知の関数Ｆ、Ｆ２、Ｆ３ に夫々未知の
３つのパラメータＺ１、Ｚ２、Ｚａを掛算し、それらの
結果を加口して得られる値、即ち次式（７）のように求
めることができる。
Ｃ１（ｔ）＋２ ＋ Ｆ ＋ （ｔ） 十 Ｚ２
Ｆ ｚ （ｔ） ÷ Ｚ、 Ｆ、 （ｔ
）・・・（７）この間数Ｃｉ （ｔ）がｙ （ｔ）に点１＝１．，１２
、・・・ｔｎにおいて最もよく近似するようにｚｓ 、
Ｚ２ 、Ｚｓを決定することが好ましい。そこで、Ｚ】
、Ｚ２ 、Ｚｌは線形最小二乗法によって埠出される。
残差二乗和Ｅは次式で求められる。
Ｅ＝Σ （Ｃｉ （ｔｊ）−ｙ（ｔｊ）！」亀ｌ・・・ （８）即ち、Ｅを最小とするためには、次式（９）を計算すれ
ば良い。
式（７）及び（８）を用いてこれらの偏微分を具体的に
求めることによって次の三元連立方程式％式％上記方程式を解くことにより（８）式のＥを最小にする
Ｚｓ 、２２ 、Ｚｌを求めることができる。
言替えれば、ｙ（ｔ）に最も近似するＣ１（ｔ＞を決め
ることができる。即ち、青られたＺｒ、Ｚ２、Ｚ３から
（４）式の関係を用いてＸＪ 、 Ｘ２ 。
×３の値を計算し、これを（２）式に代入すれば、Ｃｉ
（ｔ）が任意のｔについて計算できる。
Ｘｊ 、Ｘ２ 、ｘ３の値が算出されたので、（３）式
を逆に利用して、パラメータ）（ｂ、ｌ（ｉ、ｖｐを求
めることができ、またλ＝Ｋ ｉ／Ｋｂ、Ｐｅ＝Ｋｉ／
Ｖｐが計算できる。尚、λ、ＰｅはＫｂ。
Ｋｉ、ｖｐから副次的に算出される値である。
上記の計算から明らかなように（１）式は既知の関数が
非線形に組合されていて（１）式に従ってＣｉ （ｔ）
をｙ （ｔ）に合うようにしようとすると非線形最小二
乗法を用いなけねばならず、このために計算量が大きく
なる。これに対して（６）（７）式のように妥当な近似
を導入することによってこれを線形最小二乗法に帰着し
、計算を著しく簡単にできる。
この発明の診断装置によりＢＢＢの情報を正確に得るた
めにはＸ線スキャンにおいて患者が動かないように患者
の部位を固定する必要がある。そこで、第８図に示すよ
うに寝台１３にヘッドレスト３０を固定し、このヘッド
レスト３０に患者の頭部が載置され、頭部がバンド３１
により確実にヘッドレスト３０に固定する。更に、顎当
て板３２が患者の顎を固定するために寝台１３に取付け
られる。、′ｇＡ部はヘッドレスト３０と顎当て板３２
によって固定することができるが、１＝０のときの画像
をｔｊにおける画像から減算することによって造影剤の
濃度分布を求めるのであるから患者が動くと正しい濃度
分布が求められない。そこで、患者がバンドなどで確実
に固定される。
上記のように患者を寝台に固定しても緩み等により患者
が動いてしまっても、患者の動き量を検出し、画像処理
において画像の位置を修正することができる。
上記実施例では、１つのスライス領域を数回スキャンし
、複数のファンクショナルイメージを得ているが、複数
のスライス領域を同時にスキャンし、各スライス領域の
複数のファンクショナルイメージを得るようにしてもよ
い。
また、このようにして得られた複数のスライスに関する
一連のファンクショナルイメージを三次元化し、血管の
分布などを三次元像により表示できるようにしてもよい
。
更に、マルチスライス、即ち所定部位を所定間隔で複数
スライスし、これにより得られる複数のファンクショナ
ルイメージから所定部位の中のパラメータの積分を測定
することができる。即ち、全てのイメージにつ（＼て関
心領域中に入る全ての画素を持つ値が累積され、この総
和を３ｉとすると、次式により積分Ｖが求められる。
■＝Σ ３ｉＸΔｈ×ΔＰ２ ・・・（１１）’ｌｉ但し、ｋはスライスの数、Δｈはスライスの間隔（ｎｎ
）、ΔＰはビクセル寸ｉ１！（ＩＩＩ）例えば、ファン
クショナルイメージＩＶｐにこれを適用すると、腫瘍内
の血管の体積が測定できる。また、ファンクショナルイ
メージ１λにこれを適用し、さらに次式を用いると、ｍ
腐肉の細胞の隙間の割合いの平均を求めることができる
。
従来ダイナミックＣＴ画件の解析に用いられているガン
マフイツチングによると、血液が生体組織に入ってから
出ていく間での時間、すなわち平均通過時間を求めるこ
とができる。ガンマフイツチングによって測定された血
液の平均通過時間下ｍと、この発明によって測定された
Ｖｏとを組合せることによってＶｐ／Ｔｍから局所平均
血流量を求めることができる。
尚、上記実施例では、脳のＢＢＢの状態を測定するもの
として説明したが、この発明は肝臓等信の部位の状態を
測定するために用いることができる。
［発明の効果Ｊこの発明によると、造形剤としてヨード系造影剤等の一
般的な造影剤を用い、ＸＣＴによりＣＴスキャンするの
で、高解像度の診断画体が得られ、安全かつ安価な血管
透過性状態診断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例に従ったＸＣＴによる診断
装置の概略構成図、第２図は第１図の診Ｗｆｘ装置のブ
ロック回路図、第３図はＸ線スキャンによって得られる
断層像を示す図、第４図はこの発明の診断装置の動作を
説明するフローチャート図、第５図及び第６図は種々の
血管状態において得られる造影剤９度カーブを示す図、
第７図はファンクショナルイメージを示す図、そして第
８図は患者を固定する状態を示す図である。１２・・・ガントリ、１２ｘ・・・Ｘｓ！スキャナ、１
４・・・インジェクタ、１６・・・表示装置、２１・・
・データ収ｉ装置、２２・・・画像再構成装置、２３・
・・画像ファイル、２４・・・コンピュータ、２５・・
・画像解析装Ｍ。出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦悄図図面の浄書（内容ｌ二変ｙｔｃ戸（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）手続ネ１ｉ正書（方式）％式％１、事件の表示特願昭６３−２６１９８７号２、発明の名称Ｘ線ＣＴ装置を用いた診断装置３、補正をする者事件との関係 特許出願人（３０７）株式会社 東 芝４、代理人５、補正命令の日イ１ 平成元年１月３１日６、
補正の対象図 面（企図）７、補正の内容