JP5005678B2 - 薬液注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、被験者に薬液を注入する薬液注入装置に関し、特に、薬液として造影剤と生理食塩水とを注入する薬液注入装置に関する。

現在、医療用透視撮像装置としては、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)スキャナ、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置、超音波診断装置、アンギオ装置、ＣＴアンギオ装置、ＭＲＡ(MR Angio)装置等が知られている。

上述のような装置を使用するとき、よりよい透視画像を得る目的で、造影剤および生理食塩水を被験者に注入することが行われる。造影剤は粘ちゅうな液体であることから、注入を自動的に実行する薬液注入装置が実用化されている。

通常は一定の注入速度にて造影剤を注入し、撮像に適した造影度（ＣＴ値）に達したところで撮影を開始する。アーチファクト軽減のために、造影剤を注入した後、生理食塩水を注入することもしばしば行われる。特許文献１（特開２００４−１１３４７５号公報）では、最適なＣＴ値を得るために、造影剤の注入速度を時間経過と共に変化させる注入プロトコルも記載されている。造影剤を同じ注入速度、同じ注入量で注入しても、体重によってもＣＴ値が異なるため、体重により、変化させることも記載されている。

しかし、すべての検査部位またはすべての目的のための最適な造影剤の注入速度が明確に知られているわけではなかった。注入速度は経験的に決められることが多く、ＣＴ値が所定のレベルを超えたときに、ＣＴの撮影が開始される。そのため、ＣＴ値レベルが必要以上に上がることもあり、造影剤が無駄になるとともに、被験者にも負担がかかっていた。
特開２００４−１１３４７５号公報

本発明は、このような状況に鑑み、ＣＴ値を必要レベルに押さえ被験者の負担も軽減する薬液注入装置を提供することを目的とする。

本発明は、次の事項に関する。

１． 造影剤が充填されたシリンジを搭載し、このシリンジを動作させるピストン駆動機構を備え、医療画像診断装置と共に使用される注入装置において、
予め複数のＣＴ値に対応してそれぞれ係数ａおよび係数ｂが記録された係数テーブルが保存されたデータ記録手段と、
被験者の体重（ｘ）の入力を受け付ける体重入力手段と、
目標ＣＴ値の入力を受け付けるＣＴ値入力手段と、
前記係数テーブルを参照し、入力された目標ＣＴ値に対応する係数ａおよび係数ｂを参照し、式（１）
ｙ＝ａｘ＋ｂ
に従って、注入速度（ｙ）を求める演算手段と
を有し、
求められた注入速度（ｙ）に従い造影剤注入を行うことを特徴とする注入装置。

２． ヨード量に関連する造影剤情報の入力を受け付ける造影剤情報入力手段をさらに有する上記１記載の注入装置。

３． 前記医療画像診断装置による予定撮影時間（Ｔ）の入力を受け付けるスキャン時間入力手段と、
補正時間（α）の入力を受け付ける補正時間入力手段と
をさらに有し、
前記演算手段は、さらに、式（２）
ｚ＝（Ｔ＋α）×ｙ
に従って、造影剤注入量（ｚ）を求める機能を有し、
求められた注入速度（ｙ）と造影剤注入量（ｚ）に従い造影剤の注入を行う上記１または２記載の注入装置。

４． 入力された目標ＣＴ値が、前記係数テーブル中に存在しないとき、係数テーブル中に存在するＣＴ値から補間して係数ａおよび係数ｂを求める補間手段をさらに有する上記１〜３のいずれかに記載の注入装置。

５． 前記データ記録手段は、造影剤を注入して前記医療画像診断装置によって実測されたＣＴ値、実施された注入速度（ｙ）および体重（ｘ）が記録されている実験データテーブルをさらに有し、最新の測定で実測されたＣＴ値に対応する欄の注入速度（ｙ）および体重（ｘ）を新たなレコードとして前記実験データテーブルに追加記録を受け付け、
前記演算手段は、追加記録された後の実験データテーブルを参照して、前記式（１）に基づいて、統計的計算により各ＣＴ値に対応する係数ａおよび係数ｂを再計算する機能をさらに有し、
前記係数テーブルは、前記演算手段により再計算された係数ａおよび係数ｂを受け取り、存在していた係数ａおよび係数ｂを再計算後の係数ａおよび係数ｂで置き換える修正機能を有する上記１〜４のいずれかに記載の注入装置。

６． 心臓または大動脈のＣＴ画像検査に使用される上記１〜５のいずれかに記載の注入装置。

本発明によれば、造影度（ＣＴ値）を必要レベルに抑えて、造影剤の無駄を省くと共に、被験者の負担も軽減する薬液注入装置を提供することができる。

特に本発明によれば、心臓、大動脈等の造影検査（Ｘ線ＣＴアンギオ、Ｘ線アンギオ）に最適な注入装置を提供することができる。

本発明の注入装置の１例を示す図である。 注入装置の１例の外観を示す斜視図である。 注入装置の各手段の相互関係を説明するブロック図である。 本発明の注入装置での処理ステップを説明するフローチャートである。 係数テーブルを示す図である。 係数ａ、係数ｂの求め方の１例を説明するグラフである。 検査データを示す散布図である。 係数テーブルの具体例を示す図である。

符号の説明

１００ 注入装置
１０１ 注入制御ユニット
１０２ ケーブル
１０３ メイン操作パネル
１０４ 表示部
１０７ ハンドユニット
１０８ ケーブル
１１０ 注入ヘッド
１１１ スタンド
１１２ アーム
１１３ ヘッド本体
１１４ 凹部
１３０ ピストン駆動機構
２００Ｃ、２００Ｐ シリンジ
２１０ シリンダ
２２０ ピストン
２３０ 連結チューブ
４１０ データ記録手段
４１１ 係数テーブル
４１２ 実験データテーブル
４２０ 演算手段
４３１ 体重入力手段
４３２ ＣＴ値入力手段
４３３ スキャン時間入力手段
４３４ 補正時間入力手段
４３７ 造影剤情報入力手段

本発明の１実施形態を図面を参照して以下に説明する。注入装置が使用される医療画像診断システムは、注入装置１００と医療画像診断装置であるＸ線ＣＴアンギオ装置（図示していない）を有しており、好ましくは注入装置１００とＣＴアンギオ装置とは有線または無線接続されている。

注入装置１００は、例えば図１に示すように、スタンド１１１に連結されたアーム１１２の上部に注入ヘッド１１０が装着され、別体となっている注入制御ユニット１０１に、ケーブル１０２によって接続されている。注入制御ユニット１０１は、メイン操作パネル１０３、表示部１０４、さらにケーブル１０８で接続されたハンドユニット１０７等を備えている。

この注入ヘッド１１０は、図２に示すように、ヘッド本体１１３の上面にシリンジ保持機構として、２つの凹部１１４が形成されており、この凹部１１４に２つのシリンジ２００Ｃおよび２００Ｐが装着される。シリンジ２００Ｃ、Ｐは、シリンダ２１０とピストン２２０を有している。シリンジ２００Ｃには、アンギオ用の造影剤が充填され、シリンジ２００Ｐには希釈剤として生理食塩水が充填される。ヘッド本体１１３に装着された２つのシリンジの先端は、連結チューブ２３０により接続される。また、独立に移動できるピストン駆動機構１３０によりそれぞれのシリンジのピストン２２０が押されて、造影剤の注入、生理食塩水の注入、加えて両者の同時注入が可能になる。尚、この図ではシリンジを２つ搭載できるダブルヘッド型の注入装置を示したが、造影剤の注入のみであれば、シリンジを１つだけ搭載できるシングルヘッド型でもよい。

ここで、ピストン駆動機構および制御機構等の一般的構成は、公知の構成を採用することができる。

図３は、本発明の各構成の関係を示すブロック図である。データ記録手段４１０は、好ましくは注入制御ユニット１０１の機能の一部として存在しており、ハードディスク、ＣＤ−Ｒ、フレキシブルディスク、ＲＡＭ等のハードウェアとそれを動作させるソフトウェア等で構成される。データ記録手段４１０は、係数テーブル４１１と好ましくは実験データテーブル４１２を論理的に有する。

演算手段４２０は、注入制御ユニット１０１の主要な機能の一部であり、ＣＰＵおよびＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、データ記録手段４１０へのアクセスが可能である。

体重入力手段４３１、ＣＴ値入力手段４３２、スキャン時間入力手段４３３、好ましくは補正時間入力手段４３４、さらに造影剤情報入力手段４３７が備えられており、これらは、好ましくはメイン操作パネル１０３の機能の一部として備えられている。また、造影剤情報入力手段４３７は、例えばシリンジに貼付または埋め込まれたＩＣチップと通信可能なものであってもよく、その場合は手入力を省くことができる。また、体重等の個人情報は、病院内ＬＡＮ等により病院管理サーバから送信されてくるときもあり、体重入力手段は、そのような通信システムであってもよい。

図４に、本発明の実施形態について注入が実行されるまでのステップを示す。まず、ステップＳ１〜Ｓ３において、目標ＣＴ値、ヨード量の濃度情報を含む造影剤情報、および被験者の体重（ｘ）が、それぞれＣＴ値入力手段４３２、造影剤情報入力手段４３７、体重入力手段４３１から入力される。これらは、好ましくはタッチパネルとなっているメイン操作パネル１０３の画面にタッチして選択することで入力されるが、キーボードから入力しても構わない。また、ステップＳ４、Ｓ５において、予定撮影時間（Ｔ）および補正時間（α）を、それぞれスキャン時間入力手段４３３および補正時間入力手段４３４から入力される。これも好ましくはタッチパネルとなっているメイン操作パネル１０３の画面にタッチして選択することで入力されるが、キーボードから入力しても構わない。

入力を受けて、ステップＳ６において、演算手段４２０は、データ記録手段４１０内の係数テーブル４１１を参照する。係数テーブル４１１の例を図５に示す。このテーブルを参照すると、造影剤の種類と目標ＣＴ値に対応して、係数ａおよび係数ｂが与えられる。例えば、３２０ヨード製剤を使用してＣＴ値４００ＨＵを目標とするとき、係数ａおよび係数ｂとして、値ａ(320,400)および値ｂ(320,400)が得られる。

次にステップＳ７にて、注入速度（ｙ）が、
式（１） ｙ＝ａｘ＋ｂ
に従って、計算される。

そして、ステップ８にて、演算手段４２０は、ｙ、別途入力されている予定撮影時間（Ｔ）および補正時間（α）から、注入量（ｚ）を、
式（２） ｚ＝（Ｔ＋α）×ｙ
によって求める。

ここで、Ｔ＋αは、注入時間である。従って、式（２）による計算は必須ではなく、Ｔ＋αによって注入時間が明らかになれば、それで注入は実行可能である。

計算された注入速度、注入量、注入時間、および入力されたデータは、好ましくは注入装置１００の表示部１０４に表示される。そして、作業者は必要によりこれらの値を確認して、スタート指令を入力すると造影剤の注入が開始する。

尚、目標ＣＴ値が係数テーブル中に存在しないときは、テーブル中に存在するＣＴ値の中で、目標ＣＴより大きいものと小さいものの最も近いＣＴ値に対応する係数ａと係数ｂから、例えば比例配分により補間して求めても良い。例えば、図５の係数テーブルから３００ヨード製剤で目標ＣＴ値を３２０ＨＵとするのであれば、係数ａは、
｛ａ(300,350)−ａ(300,300)｝×２／５＋ａ(300,300)
によって求めることができる。係数ｂについても同様である。

次に、係数テーブルの作成について説明する。係数ａおよび係数ｂは、基本的には多数の臨床結果から経験的に求められる。１つの実験的な求め方では、まず、造影剤の種類を決めて、多数の被験者に対して、注入速度を変えてＸ線ＣＴアンギオ撮影を行う。例えば図６に示すように、体重（ｘ）、または注入速度（ｙ）が異なる２つの注入に対して、曲線Aおよび曲線Bが得られたとする。ここで撮影時間がＴ_Ｗであるとすると、時間Ｔ_Ｗの撮影ウィンドウが確保できるＣＴ値（ＣＴ_ＴＷとする）として、曲線Ａ、曲線Ｂに対して、ＣＴ_ＴＷ−ＡとＣＴ_ＴＷ−Ｂが得られる。このような臨床実験を多数行い、同一のＣＴ_ＴＷ（例えばＣＴ値３００）を与える注入条件を集め、体重（ｘ）と注入速度（ｙ）をそれぞれ横軸、縦軸としてプロットし、散布図から、最小二乗法によりｙ＝ａｘ＋ｂの直線を求め、係数ａおよび係数ｂを求めることができる。これを、ＣＴ_ＴＷとして、４００、３５０、３００および２５０ＨＵについて適用し、それぞれに対応する係数ａおよび係数ｂを求めることができる。この求め方は、撮影ウィンドウを与えるＣＴ値を目標ＣＴ値とする考えに基づくが、ＣＴ値の最大値を目標としたり、ＣＴ値の最大から−１０％を目標としたりしても、同様に本発明を適用することができる。

また、αは、被験者の個体差と撮影時間により医師が適宜付加するパラメータである。典型的には、７〜１０秒の間で選ばれる。また、αを考慮して、注入時間を設定して上記の実験を行うことも好ましい。

図７に検査結果の１例を示す。各データは比較的よく直線に近似される。最小二乗法から、
達成ＣＴ値４００について：
ｙ＝０．０２２ｘ＋１．０４３９ （ｒ^２＝０．４９０１）、
達成ＣＴ値３５０について：
ｙ＝０．０１８４ｘ＋１．１１７６ （ｒ^２＝０．７０６８）、
達成ＣＴ値３００について：
ｙ＝０．０１５８ｘ＋１．２９１９ （ｒ^２＝０．８６４４）
とそれぞれ近似される。

その結果、係数テーブルとして図８が得られる。被験者が６５ｋｇであるとすると、式（１）から、
４００ＨＵ： ２．４７ｍｌ／秒
３５０ＨＵ： ２．３２ｍｌ／秒
３００ＨＵ： ２．３１ｍｌ／秒
となり、目標のＣＴ値を得るための注入速度が決定される。さらに、撮影時間を３０秒とすると、例えば８秒の補正時間を足して、注入時間は例えば３８秒となる。また、式（２）から注入量が求まる。

以上のような注入装置により、注入を実施すると多くの検査でほぼ目標のＣＴ値が得られた。

また、本発明の装置は、最初に係数ａおよび係数ｂを求めるときに使用した検査データを含めて、検査によって実測されたＣＴ値、実施された注入速度（ｙ）および体重（ｘ）を実験データテーブル保存されていることがさらに好ましい。そして、新たに実測されたデータを新しいレコードとして保存し、新たなデータが追加された実験データテーブルを元に、上記の統計的計算を再度行うことで、アップデートされた係数ａおよび係数ｂが得られる。

尚、図７のような散布図を表示させる手段を有することも好ましく、その際に、直線から大きく外れる異常点を削除する機能を有することも好ましい。その結果、より一般的な、係数ａおよび係数ｂが得られ、検査例を積み重ねるに従って、次第に一般的な精度が向上する。

以上のような式（１）による近似は、造影剤を用いた心臓および大動脈のアンギオ検査、ＣＴアンギオ検査に特に有効である。大動脈の検査箇所としては、例えば大動脈弓部、胸部大動脈、肺動脈下動脈、横隔膜下動脈等が挙げられる。

以上、説明した中で、本発明のシステムを構成する「手段」は、専用の機構であっても、また他の手段を兼ねていても良いし、さらにコンピュータシステム上の論理的な構成であってもよい。これらの具体的構成は、本明細書を参照することにより、当業者は容易に構成することができる。

Claims (6)

1. 造影剤が充填されたシリンジを搭載し、このシリンジを動作させるピストン駆動機構を備え、医療画像診断装置と共に使用される注入装置において、
   予め複数のＣＴ値に対応してそれぞれ係数ａおよび係数ｂが記録された係数テーブルが保存されたデータ記録手段と、
   被験者の体重（ｘ）の入力を受け付ける体重入力手段と、
   目標ＣＴ値の入力を受け付けるＣＴ値入力手段と、
   前記係数テーブルを参照し、入力された目標ＣＴ値に対応する係数ａおよび係数ｂを参照し、式（１）
   ｙ＝ａｘ＋ｂ
   に従って、注入速度（ｙ）を求める演算手段と
   を有し、
   求められた注入速度（ｙ）に従い造影剤注入を行うことを特徴とする注入装置。
2. ヨード量に関連する造影剤情報の入力を受け付ける造影剤情報入力手段をさらに有する請求項１記載の注入装置。
3. 前記医療画像診断装置による予定撮影時間（Ｔ）の入力を受け付けるスキャン時間入力手段と、
   補正時間（α）の入力を受け付ける補正時間入力手段と
   をさらに有し、
   前記演算手段は、さらに、式（２）
   ｚ＝（Ｔ＋α）×ｙ
   に従って、造影剤注入量（ｚ）を求める機能を有し、
   求められた注入速度（ｙ）と造影剤注入量（ｚ）に従い造影剤の注入を行う請求項１または２記載の注入装置。
4. 入力された目標ＣＴ値が、前記係数テーブル中に存在しないとき、係数テーブル中に存在するＣＴ値から補間して係数ａおよび係数ｂを求める補間手段をさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の注入装置。
5. 前記データ記録手段は、造影剤を注入して前記医療画像診断装置によって実測されたＣＴ値、実施された注入速度（ｙ）および体重（ｘ）が記録されている実験データテーブルをさらに有し、最新の測定で実測されたＣＴ値に対応する欄の注入速度（ｙ）および体重（ｘ）を新たなレコードとして前記実験データテーブルに追加記録を受け付け、
   前記演算手段は、追加記録された後の実験データテーブルを参照して、前記式（１）に基づいて、統計的計算により各ＣＴ値に対応する係数ａおよび係数ｂを再計算する機能をさらに有し、
   前記係数テーブルは、前記演算手段により再計算された係数ａおよび係数ｂを受け取り、存在していた係数ａおよび係数ｂを再計算後の係数ａおよび係数ｂで置き換える修正機能を有する請求項１〜４のいずれかに記載の注入装置。
6. 心臓または大動脈のＣＴ画像検査に使用される請求項１〜５のいずれかに記載の注入装置。

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