JPH0218087B2 - - Google Patents
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- JPH0218087B2 JPH0218087B2 JP57034588A JP3458882A JPH0218087B2 JP H0218087 B2 JPH0218087 B2 JP H0218087B2 JP 57034588 A JP57034588 A JP 57034588A JP 3458882 A JP3458882 A JP 3458882A JP H0218087 B2 JPH0218087 B2 JP H0218087B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- xenon
- blood flow
- scan
- head
- subject
- Prior art date
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、Ｘ線によつて被検体の断層部分につ
いての情報を得るＸ線断層診断装置に関し、更に
詳しくは、少なくとも頭部及び頚部において断層
部分についての情報を得ると共に、採血すること
なく全脳血流量及び多レベルでの局所脳血流量を
測定することのできるＸ線断層診断装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an X-ray tomography diagnostic apparatus that obtains information about tomographic sections of a subject using X-rays, and more specifically, obtains information about tomographic sections at least in the head and neck. The present invention also relates to an X-ray tomography diagnostic device that can measure whole cerebral blood flow and local cerebral blood flow at multiple levels without drawing blood.
計算機トモグラフイ装置（CT装置）と呼ばれ
る放射線による断層診断装置は、被検体を横切る
平面においてあらゆる角度位置から放射線を被検
体に照射して、投影データを得、計算機の助けを
借りてこの投影データをもとに前記平面の断層部
分の各点に関する吸収係数の分布を求め、これを
表示することによつて前記断層部分の画像を得る
装置である。この種の断層診断装置は単なる断層
画像の表示のみならず、脳血流量（LCBF）など
の測定にも使用される。 A radiation-based tomographic diagnosis device called a computer tomography device (CT device) irradiates the subject with radiation from all angular positions in a plane that crosses the subject to obtain projection data, and then calculates this projection data with the help of a computer. This device obtains the distribution of absorption coefficients for each point of the tomographic section of the plane and displays this to obtain an image of the tomographic section. This type of tomographic diagnostic apparatus is used not only to simply display tomographic images, but also to measure cerebral blood flow (LCBF).
従来の、CT装置を用いた脳血流量の測定は、
一般に次のような方法であつた。一定濃度のキセ
ノンガスを患者に吸入しつつ、１〜２分間隔で頭
部CT走査を行ない、次の関係式より局所脳血流
量kixλix100を算出する。 Conventional measurement of cerebral blood flow using a CT device is
Generally, the method was as follows. While inhaling xenon gas at a constant concentration into the patient, CT scans of the head are performed at intervals of 1 to 2 minutes, and the local cerebral blood flow k i xλ i x100 is calculated from the following relational expression.
Ci（ｔ）＝ki・λi∫t pCa（ｕ）e-ki(t-u)du (1)
ここで、
Ci（ｔ）：時刻ｔにおける脳内ｉ部分のキセノン濃
度
λi：脳内ｉ部分のキセノン分配係数
Ca（ｕ）：動脈血中キセノン濃度
ki：脳内ｉ部分のキセノン溶解時定数の逆数
ｔ：走査開始後の経過時間
ｕ：走査開始後のキセノンガス吸入開始時点から
の経過時間
この場合、Ci、λi、kiについてはCT走査によ
つて得られるCT値（Ｘ線吸収係数値の相対値）
の変化量に基づいて求められるが、Ca（ｕ）につ
いては、脳CT走査ごとにカテーテルで動脈採血
を行ない後でそれらの採血試料を分析して各CT
走査時の動脈血中キセノン濃度を求めるか、ある
いは脳CT走査ごとに患者の呼気により呼気キセ
ノン濃度を測定しこれに適宜の補正を施して動脈
血中キセノン濃度を求めるのが従来採られている
方法であつた。C i (t)=k i・λ i ∫ t p Ca(u)e -ki(tu) du (1) where, Ci(t): Xenon concentration in part i of the brain at time t λ i : Brain Xenon partition coefficient Ca(u) in the i part of the brain: Xenon concentration in arterial blood k i : Reciprocal of the xenon dissolution time constant in the i part of the brain t: Elapsed time after the start of scanning u: From the start of xenon gas inhalation after the start of the scan In this case, for Ci, λ i , and k i, CT values obtained by CT scanning (relative values of X-ray absorption coefficient values)
Ca(u) is calculated based on the amount of change in
The conventional method is to determine the xenon concentration in the arterial blood at the time of scanning, or to measure the exhaled xenon concentration from the patient's breath for each brain CT scan and make appropriate corrections to determine the xenon concentration in the arterial blood. It was hot.
このような方式では、CT装置とは別個の検出
装置を必要とすると共に、CT走査と同期して採
血や呼気の採取を行ないこれを分析する煩雑な作
業を伴ない、また、脳血流量を求めるまでには長
時間かかるという問題を有し、更には、局所脳血
流量は測定できるものの全脳血流量は測れないと
いう欠点があつた。 This type of method requires a detection device separate from the CT device, and involves the complicated work of collecting and analyzing blood and exhaled air in synchronization with the CT scan. This method has the problem that it takes a long time to obtain the information, and furthermore, it has the disadvantage that although it can measure local cerebral blood flow, it cannot measure whole cerebral blood flow.
本発明の目的は、このような点に鑑み、採血や
呼気の収集を必要とすることなくCT走査によつ
て得られたCT値に基づいて脳血流量測定が可能
なＸ線断層診断装置を提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to provide an X-ray tomography diagnostic device that can measure cerebral blood flow based on CT values obtained by CT scanning without requiring blood sampling or exhaled breath collection. It is about providing.
本発明の他の目的は、全脳血流量と併せて多レ
ベルでの局所脳血流量の測定ならびに内頚静脈血
中濃度も測定し得るＸ線断層診断装置を提供する
ことにある。 Another object of the present invention is to provide an X-ray tomographic diagnostic apparatus capable of measuring local cerebral blood flow at multiple levels as well as the internal jugular vein blood concentration in addition to the whole cerebral blood flow.
このような目的を達成するための本発明の基本
的構成は、患者の頚部及び頭部の複数レベル（複
数の被検断面）を交互にCT走査すべくCT走査に
対応してテーブルの天板を移動することのできる
手段と、各CT走査での投影データに基づき頚動
脈部のCT値変化を求めてこれにより動脈濃度や
静脈濃度を近似的に求める手段と、演算により全
脳血流量や局所脳血流量を求める演算手段を具備
したことを特徴とするものである。 The basic structure of the present invention to achieve such an object is to scan the top of the table in order to alternately scan multiple levels (multiple cross-sections) of the patient's neck and head. A means that can move the CT value of the carotid artery based on the projection data of each CT scan and approximate the arterial concentration and venous concentration, and a means that can calculate the total cerebral blood flow and local This device is characterized in that it includes a calculation means for determining cerebral blood flow.
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
１図は本発明に係るＸ線断層診断装置の要部の構
成を示すブロツク図である。Ｘ線源２は被検体断
面１を含む平面内に扇状のＸ線ビーム３を発生
し、被検体断面１を透過したビームは検出器列４
で検出される。検出器列４はＮ個の検出器を円弧
状に配列したものであり、Ｘ線源２と一体となつ
て被検体１の周囲を矢印５の方向に回転し一定の
角度ごとに照射されるＸ線ビームを検出する。各
検出器は受光したＸ線量に応じた電気信号を出力
として与える。これらの出力信号はデータ収集部
６によりデイジタル信号に変換され、計算機７の
記憶装置であるメモリ８に記憶される。記憶され
たデイジタル信号は対数変換されて後各扇状ビー
ムごとに投影データとしてデータ処理に用いられ
る。メモリ８は、このような投影データを記憶す
るデータメモリ部のみならず、計算機７のプログ
ラム記憶部、再構成画像記憶部及び画像データよ
り求められた所定部位のキセノン濃度等のデータ
記憶部等から構成されている。計算機７は、操作
パネル等から成る入力装置９より与えられる種々
の指令に基づき予め指定されたプログラムを実行
する。このプログラムとしては、各部を適宜に制
御するためのプログラムやデータの書込みないし
読出し、演算、表示等の各種のプログラムを含む
ものである。ガントリ・テーブル駆動部１０は計
算機７によつて制御され、第２図に示す如き、Ｘ
線源２及び検出器列４を含む走査ガントリ２１を
回転駆動すると共に走査ガントリに対し患者を前
後に送るようにテーブルの天板２２を駆動するも
のである。この天板２２の先端部には第３図に示
すように患者の頭部を載置し固定しておくのに適
した形状の頚頭部ホルダー２３が取付けられてい
る。このホルダー２３は、半円筒状のアクリル樹
脂板で形成され、頭部を載置する先端部には側頭
部を挾むように袖部２３１が設けられ、またその
基部には天板２２と着脱自在に接合することので
きる取付金具２３２が一体構造となつている。こ
のようなボルダー２３に対して、患者の頭部及び
頚部はアクリル樹脂板部に位置し、頚部は取付金
具２３２部に位置しないように患者を載置するこ
とが肝要である。正しい位置に載置すれば、頭部
は適度の強さで保持され、走査の際ホルダー内で
頭部及び頚部がずれることはない。メモリ８に記
憶された再構成画像データは必要に応じて読出さ
れデイジタル・アナログ変換器１１によりアナロ
グ信号に変換され、CRT等を用いた表示装置１
２に与えられ可視像として表示される。 The present invention will be explained in detail below using the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of essential parts of an X-ray tomography diagnostic apparatus according to the present invention. The X-ray source 2 generates a fan-shaped X-ray beam 3 in a plane including the object cross section 1, and the beam transmitted through the object cross section 1 is sent to the detector array 4.
Detected in The detector row 4 has N detectors arranged in an arc shape, and together with the X-ray source 2 rotates around the subject 1 in the direction of the arrow 5 and irradiates the subject 1 at constant angles. Detects the X-ray beam. Each detector outputs an electrical signal corresponding to the amount of X-rays it receives. These output signals are converted into digital signals by the data collection section 6 and stored in the memory 8, which is a storage device of the computer 7. The stored digital signals are logarithmically transformed and then used for data processing as projection data for each fan beam. The memory 8 includes not only a data memory section that stores such projection data, but also a program storage section of the computer 7, a reconstructed image storage section, and a data storage section such as the xenon concentration of a predetermined region obtained from the image data. It is configured. The computer 7 executes a predesignated program based on various commands given from an input device 9 such as an operation panel. These programs include various programs such as programs for appropriately controlling each section, data writing and reading, calculations, and display. The gantry table drive section 10 is controlled by a computer 7, and is controlled by a computer 7, as shown in FIG.
A scanning gantry 21 including a radiation source 2 and a detector array 4 is driven to rotate, and a table top 22 is driven to move the patient back and forth with respect to the scanning gantry. As shown in FIG. 3, a neck and head holder 23 having a shape suitable for placing and fixing the patient's head is attached to the tip of the top plate 22. This holder 23 is formed of a semi-cylindrical acrylic resin plate, and a sleeve part 231 is provided at the distal end on which the head is placed so as to sandwich the temporal part, and the base part thereof is detachably attached to the top plate 22. A mounting bracket 232 that can be joined to the main body has an integral structure. For such a boulder 23, it is important to place the patient so that the patient's head and neck are located on the acrylic resin plate and the neck is not located on the mounting bracket 232. When placed in the correct position, the head is held with appropriate strength and does not shift within the holder during scanning. The reconstructed image data stored in the memory 8 is read out as necessary and converted into an analog signal by a digital-to-analog converter 11, and displayed on a display device 1 using a CRT or the like.
2 and displayed as a visible image.
このような構成において、脳血流量を測定する
場合の動作を次に説明する。第３図に示す頚頭部
ホルダー２３に患者の頭部を載置して固定保持す
る。天板２２を移動させて走査位置の決定を行な
う。この走査位置としてはマルチレベル設定が可
能で、例えば第４図に示すように頚部での位置
Ａ、頭部での位置Ｂ、Ｃを決めることができる。
この位置合せは入力装置９の操作パネルキーを操
作してガントリ・テーブル駆動部１０を付勢して
天板２２を移動して行ない、走査位置は計算機７
に入力される。計算機７は指定位置をある一定周
期で循環的に走査する、すなわち上述の例では
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、…と循環走査する
プログラムが用意されている。 In such a configuration, the operation when measuring cerebral blood flow will be described next. The patient's head is placed on the neck and head holder 23 shown in FIG. 3 and held fixed. The scanning position is determined by moving the top plate 22. This scanning position can be set at multiple levels, and for example, as shown in FIG. 4, position A at the neck and positions B and C at the head can be determined.
This positioning is performed by operating the operation panel keys of the input device 9 to energize the gantry/table drive section 10 and moving the top plate 22, and the scanning position is determined by the computer 7.
is input. The computer 7 is provided with a program that cyclically scans the specified position at a certain period, that is, in the above example, cyclically scans A, B, C, A, B, C, A, . . . .
次に、患者に所定濃度のキセノンガスを吸入さ
せ乍ら計算機７に走査プログラムを実行させる。
一定間隔で走査して得られた投影データはメモリ
８に一旦記憶される。その後、各走査位置Ａ、
Ｂ、Ｃごとにそれぞれの投影データに基づいて断
層画像が再構成される。ここで、走査位置Ａ（頚
部）における頚動脈部及び頚静脈部の画像のCT
値と走査位置Ｂの頭部のｉ部分の画像のCT値の
経時的変化を求める。一定時間間隔の走査により
得られたこれらの離散的なCT値変化の曲線を指
数関数で近似し、第５図に示すようなCT値経時
変化曲線を求める。なお、曲線近似は指数関数に
限らず、他の関数で近似することも可能である。
この曲線はキセノン濃度に対応するもので、頚動
脈部のCT値曲線は動脈血中キセノン濃度Caに、
頚静脈部のCT値曲線は静脈血中キセノン濃度Cv
に、頭部のCT値曲線は脳内ｉ部分のキセノン濃
度Ciにそれぞれ対応している。指数関数で近似し
た各濃度関数Ca、Cv、Ci（これらはいずれも経過
時間ｕの関数、すなわち、Ca（ｕ）、Cv（ｕ）、Ci
（ｕ）である）を用いて、次式により全脳血流量
（TCBF）を演算して求める。 Next, the patient is made to inhale xenon gas at a predetermined concentration while the computer 7 is made to execute a scanning program.
The projection data obtained by scanning at regular intervals is temporarily stored in the memory 8. After that, each scanning position A,
A tomographic image is reconstructed for each of B and C based on the respective projection data. Here, CT of images of the carotid artery and jugular vein at scanning position A (cervical region)
The CT value of the image of the i part of the head at the scanning position B is calculated. These discrete CT value change curves obtained by scanning at fixed time intervals are approximated by an exponential function to obtain a CT value time change curve as shown in FIG. Note that the curve approximation is not limited to an exponential function, but can also be approximated using other functions.
This curve corresponds to the xenon concentration, and the carotid artery CT value curve corresponds to the xenon concentration Ca in the arterial blood.
The CT value curve of the jugular vein shows the venous blood xenon concentration Cv.
The CT value curve of the head corresponds to the xenon concentration Ci of the i part of the brain. Each concentration function C a , C v , C i approximated by an exponential function (all of these are functions of elapsed time u, that is, C a (u), C v (u), C i
(u)), the total cerebral blood flow (TCBF) is calculated using the following equation.
全脳血流量（TCBF）＝Cv（ｔ）×100／∫t／pCadu−∫t
／pCvdu(2)
また、局所脳血流量（LCBF）［ml／100ｇ／
min］は、Ca及びCiを(1)式に代入してkixλiを求
め、更にこれを100倍することにより求めること
ができる。Total cerebral blood flow (TCBF) = C v (t) × 100/∫ t / p Cadu−∫ t
/ p C v du(2) Also, local cerebral blood flow (LCBF) [ml/100g/
min] can be obtained by substituting Ca and Ci into equation (1) to obtain k i xλ i , and then multiplying this by 100.
なお、脳内濃度は他の走査位置（Ｃ、その他）
における任意の局部に対しても同様に求めること
ができ、所望部分の局所脳血流量を容易に知るこ
とができる。 In addition, the concentration in the brain was measured at other scanning positions (C, other).
It can be similarly determined for any local area in the area, and the local cerebral blood flow in the desired area can be easily determined.
このようにして求めた血流量は、必要に応じて
表示装置１２で表示される。 The blood flow rate determined in this manner is displayed on the display device 12 as necessary.
以上説明したように本発明によれば、頚動脈部
のCT値変化を指数関数で近似し動脈中のキセノ
ン濃度を求めることができ、更には頚静脈部、脳
内部のキセノン濃度もCT値変化を指数関数で近
似することにより容易に求めることができ、全く
採血を必要とすることなく全脳血流量と併せて多
レベルでの局所脳血流量も自動的に測定すること
ができる。また、専用の好適な頚頭部ホルダーを
用意したため、患者の頭部を容易に確実に載置で
きるなど作業性に優れ、更に天板を移動したとき
頚頭部の位置がずれることもないので高精度の測
定も保証できるなどの効果がある。 As explained above, according to the present invention, the xenon concentration in the artery can be determined by approximating the CT value change in the carotid artery region using an exponential function, and furthermore, the xenon concentration in the jugular vein region and inside the brain can also be calculated based on the CT value change. It can be easily determined by approximation using an exponential function, and local cerebral blood flow at multiple levels can be automatically measured in addition to the whole cerebral blood flow without requiring any blood sampling. In addition, we have prepared a suitable neck and neck holder, which provides excellent workability by allowing the patient's head to be placed easily and securely.Furthermore, the position of the neck and head does not shift when the tabletop is moved. This has the advantage of ensuring high precision measurements.
第１図は本発明に係るＸ線断層診断装置の要部
の構成図、第２図はガントリと天板との関係を示
す図、第３図は頚頭部ホルダーの外観図、第４図
はCT走査位置を示す図、第５図は各部のキセノ
ン濃度を示す図である。
１……被検体、７……計算機、８……メモリ、
９……入力装置、１０……ガントリ・テーブル駆
動部、１２……表示装置、２１……走査ガント
リ、２２……天板、２３……頚頭部ホルダー。
Fig. 1 is a configuration diagram of the main parts of the X-ray tomography diagnostic apparatus according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the gantry and the top plate, Fig. 3 is an external view of the cervical head holder, and Fig. 4 5 is a diagram showing the CT scanning position, and FIG. 5 is a diagram showing the xenon concentration at each part. 1... Subject, 7... Computer, 8... Memory,
9... Input device, 10... Gantry/table drive unit, 12... Display device, 21... Scanning gantry, 22... Top plate, 23... Cervical head holder.
Claims (1)
ータを得、計算機を援用し前記投影データに基づ
き前記平面の断層画像を再構成することのできる
Ｘ線断層診断装置において、 前記計算機は、 被検体の頚部と頭部における２箇所のCT走査
位置を決め、所定濃度のキセノンガスを連続的に
吸入させている状態において被検体を載置した天
板を移動させ循環的に前記２箇所のCT走査位置
でCT走査を行い、このCT走査により得られた頚
部走査位置における頚動脈部と頚静脈部の画像及
び頭部走査位置におけるある注目部分ｉの画像の
各CT値を求め、 この離散的な各CT値の時間的変化をそれぞれ
曲線で近似し、動脈血中キセノン濃度Caとして
は頚動脈部のCT値経時変化曲線を、静脈血中キ
セノン濃度Cvとしては頚動脈部のCT値経時変化
曲線を、脳内の注目部分ｉのキセノン濃度Ciとし
ては頭部のCT値経時変化曲線をそれぞれ用い、
全脳血流量（TCBF）は下記(1)式に基づいて求
め、局所脳血流量（LCBF）は下記(2)式を用いて
求めたki×λiを 100倍することによつて求めるように構成された
ことを特徴とするＸ線断層診断装置。 全脳血流量（TCBF）＝Cv（ｔ）×100／∫t／pCadu−∫t
／pCvdu(1) Ci（ｔ）＝ki・λi∫t pCa（ｕ）e-ki(t-u)du (2) ただし、 ｔ：走査開始後の経過時間 ｕ：走査開始後のキセノンガス吸入開始時点から
の経過時間 λi：脳内ｉ部分のキセノン分配係数 ki：脳内ｉ部分のキセノン溶解時定数の逆数[Scope of Claims] 1. An X-ray tomographic diagnostic device capable of obtaining projection data by irradiating a plane across a subject with X-rays, and reconstructing a tomographic image of the plane based on the projection data with the aid of a computer. , the computer determines two CT scan positions in the neck and head of the subject, and moves the top plate on which the subject is placed while continuously inhaling xenon gas at a predetermined concentration to circulate the subject. A CT scan is performed at the two CT scan positions, and each CT value of an image of the carotid artery and jugular vein at the neck scan position and an image of a certain target part i at the head scan position obtained by the CT scan are calculated. The temporal change of each discrete CT value is approximated by a curve, and the arterial blood xenon concentration C a is determined by the CT value time change curve of the carotid artery, and the venous blood xenon concentration C v is determined by the carotid artery region. Using the CT value time-course curve of , and the CT value time-course curve of the head as the xenon concentration Ci of the part of interest i in the brain,
The total cerebral blood flow (TCBF) is calculated based on the following formula (1), and the local cerebral blood flow (LCBF) is calculated by multiplying k i ×λ i calculated using the following formula (2) by 100. An X-ray tomography diagnostic apparatus characterized by being configured as follows. Total cerebral blood flow (TCBF) = C v (t) × 100/∫ t / p Cadu−∫ t
/ p C v du(1) C i (t)=k i・λ i ∫ t p Ca(u)e -ki(tu) du (2) Where, t: Elapsed time after the start of scanning u: Start of scanning Elapsed time from the start of subsequent xenon gas inhalation λ i : Xenon partition coefficient of i part in the brain k i : Reciprocal of xenon dissolution time constant in part i in the brain
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034588A JPS58152541A (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | X-ray tomographic diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034588A JPS58152541A (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | X-ray tomographic diagnostic apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58152541A JPS58152541A (en) | 1983-09-10 |
| JPH0218087B2 true JPH0218087B2 (en) | 1990-04-24 |
Family
ID=12418479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57034588A Granted JPS58152541A (en) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | X-ray tomographic diagnostic apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58152541A (en) |
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| US4837686A (en) * | 1985-11-15 | 1989-06-06 | Picker International | Substance quantification in animal bodies |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS58146336A (en) * | 1982-02-26 | 1983-08-31 | 横河電機株式会社 | X-ray tomography diagnostic apparatus |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP57034588A patent/JPS58152541A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58152541A (en) | 1983-09-10 |
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