CT における線質依存性を考慮した人体軟部組織等価ファントムの作成
要旨
X 線質を変化させたときの人体軟部組織の CT 値変化を模擬可能な物質を探し出し，それを含んだ CT 値測定用ファントムを作成した．水ファントム内に固定した鶏と豚の肝臓肉カプセルを管電圧 80，110，130kV にて撮影して，その CT値を測定した．また，National Institute of Standards and Technology (NIST)に示される軟部組織の線減弱係数から各エネルギーにおける CT 値を算出した．
市販の軟部組織等価物質と，グラニュー糖と食塩の混合割合を変化させた水溶液を各管電圧で撮影し，その CT 値を測定した．肝臓肉と NIST 軟部組織では，約60 の CT 値を示し，80kV に対して 130kV は CT 値が低下した．市販の軟部組織等価物質では，逆に増加した．水 1ml あたりグラニュー糖 176mg，塩 13mg の混合溶液は，豚肝臓及び鶏肝臓と同様の変化を示した．X 線質を変化させたときの人体軟部組織の CT 値の変化を模擬可能なファントムをグラニュー糖と食塩の混合溶液によって，作成可能であった．このファントムの CT 値測定結果を用いて，線質変化の画質への影響を検討することが可能となると考える．
Ⅰ．緒言
X 線 CT 装置においては，被ばく低減を目的とした低管電圧撮影が試みられるようになった．
低管電圧撮影と従来の 120～130kV 撮影との画質の違いを検討する際に，線質によるコントラスト変化を考慮したファントムが必要であるが，そのようなファントムは存在しない．そこで，
X 線質を変化させたときの人体軟部組織の CT 値の変化を模擬可能な物質を検討し，それを含んだ CT 値測定用ファントムを作成する．
Ⅱ．使用機器・X 線 CT 装置：SIEMENS 社製 SOMATOM Emotion （以下，Emotion）
・X 線 CT 装置：GE 社製 Light Speed VCT （以下，VCT）
・X 線 CT 装置：SIEMENS 社製 SOMATOM Definition Flash（以下，Definition）
・電離箱線量計：Radcal Corporation 製 電位計 model 9015，
・電離箱線量計：Radcal Corporation 製 検出器 model 10×5-6
・純度 99.9% Al 板
・水ファントム(直径 200mm)
・水ファントム(直径 90mm)
・豚肝臓肉，鶏肝臓肉・人体軟部組織等価物質：京都科学製 SZ-207
・グラニュー糖，食塩
Ⅲ．方法
1)実効エネルギー測定
アルミ減弱法を用いて Emotion における，管電圧 80，110，130kV の実効エネルギーを Al 半価層-実効エネルギー曲線から算出した．Fig.1 には測定配置を示した．

Fig.1. 測定配置

2)各物質の CT 値測定
豚，鶏の肝臓肉カプセルを水ファントム内に固定し，Emotion にて，管電圧 80，110，130kVについて，CT 値を測定した．軟部組織等価物質 SZ-207 についても同様に CT 値を測定した．
NIST に示される ICRU44 軟部組織の線減弱係数を求め，CT 値を算出した後，豚，鶏の肝臓肉および SZ-207 の CT 値と比較した．Table.1 に撮像条件を示した．
3)軟部組織等価ファントム作成に適する物質の決定およびファントム作成
ファントムに適した物質の検討を行った．作りやすさから，溶液を検討し，品質が保てるもの，手に入りやすく品質が均一なもの，水に溶けるものなど，これらの条件を満たすグラニュー糖および食塩を混合することによって軟部組織の同様の CT 値をもつファントムが作成可能か検討した．グラニュー糖および食塩溶液の理論値と実測 CT 値の整合性を確認するため，
NIST で提供されるμ計算ソフト XCOM にてグラニュー糖(ショ糖 C12H22O11)および食塩(NaCl)の線減弱係数を求め、グラニュー糖水溶液と食塩水の各エネルギーにおける CT 値を算出し，これを推測値とした．グラニュー糖水溶液および食塩水を実際に作成し，各エネルギーにおける CT 値を測定し，推測値と比較した．グラニュー糖と食塩の混合比率を調節し，人体軟部組織と同様の CT 値変化を示す溶液を作成した．
4)他機種での CT 値測定

Table.1 各装置の撮像条件

Definition および VCT における作成しEmotion

VCT

Definition

た軟部組織等価ファントムの各エネルギ

管電圧(kV)80,110,130

80,100,120,140

ーにおける CT 値を測定した．Table 1 にCTDI (mGy)85

それぞれの撮像条件を示した．

ヘリカルピッチ

0.65

0.516

0.6

スライス厚(mm)32.5

3再構成間隔(mm)1.5再構成関数

B30FOV(mm)Ⅳ．結果1) 実効エネルギー測定
Table 2 に Emotion の実効エネルギーを示した．
2)各物質の CT 値
Fig.2 に ICRU44 軟部組織，豚および鶏肝臓，
SZ-207 の各エネルギーにおける CT 値変化を示した．
管電圧上昇にともない，ICRU44 軟部組織，豚および鶏肝臓は CT 値が低下したが，SZ-207 は上昇した．

2.5standard

B43200

Table.2 管電圧とその実効エネルギー

管電圧
(kV)

実効エネルギー(keV)

8044.011052.613058.6

3)グラニュー糖および食塩の CT 値
Fig.3 にはグラニュー糖の，Fig.4 には食塩の推測値および理論値の各エネルギーにおけるCT の変化を示した．グラニュー糖水溶液および食塩水の質量パーセント濃度がそれぞれ 15%，4%のものを実測値とした．グラニュー糖水溶液，食塩水ともに推測値と同様の傾向を示した．
4)グラニュー糖および食塩の混合溶液の CT 値
Fig.5 にグラニュー糖と食塩で作成した軟部組織等価ファントム，豚肝臓および鶏肝臓の各エネルギーにおける CT 値変化を示した．水 1ml あたりグラニュー糖 176mg，食塩 13mg の混合溶液は，豚肝臓および鶏肝臓と同様の変化を示した．
5)他機種での CT 値
Fig.6 に異なる 3 つの CT 装置における混合溶液の CT 値の各エネルギーにおける変化を示した．VCT および Definition の実効エネルギーは，飯田らの論文※の測定値を用いた．作成
した混合溶液は，各機種で同様の CT 値と CT 値変化を示した．
8070

ICRU44軟組織
豚肝臓

70

鶏肝臓
SZ-20760

グラニュー糖水15%60

グラニュー糖水15%推測値

55値
CT 50値
TC 50

454040302065353035455565
光子エネルギー(keV)

75Fig.2 各物質の CT 値変化

3540455055
光子エネルギー(keV)

6065

Fig.3 グラニュー糖水溶液の実測 CT 値と推測値の比較
80

1009070

食塩水4%実測値
食塩水4%推測値

80706060値
TC 50値
T 50
C40

豚肝臓
鶏肝臓

403020混合溶液

301020035404550
光子エネルギー(keV)5560

Fig.4 食塩水の実測 CT 値と理論値の比較

6540455055光子エネルギー(keV)

60Fig.5 混合溶液の CT 値変化

6580VCT75Definition

70Emotion

65
C T値

6055504540353040455055
実効エネルギー(keV)

6065Fig.6 異なる 3 機種での混合溶液の CT 値変化
Ⅴ．考察
豚および鶏肝臓の CT 値は，実効エネルギーが高くなると低下し，SZ-207 は逆に増加したことから，SZ-207 は，線質依存性において人体軟部組織等価ファントムとして不適であると考えられる．グラニュー糖水溶液の CT 値は実効エネルギー高くなることで下がり，食塩水は上がっことから，混合割合を変化させることで，線質による変化をコントロール可能であり，
水 1ml あたりグラニュー糖 176mg，塩 13mg の混合溶液は，鶏＆豚肝臓の線質変化に近似した．作成した混合溶液は，3 機種の CT 装置において，同様の CT 値を示したことからこの混合溶液は軟部組織等価ファントムとして使用可能であると考えられる．しかし，本ファントム
は溶液であるため，ファントムの品質保持の点で問題がある．よって，より高い密封性の容器の使用，空気の混入をなくし，滅菌水を使用するなどの工夫が必要である．また，溶液であるため容器が必要であり，その輪郭が描出されるということから，低コントラスト分解能測定には向かないという制限があるため，ファントム構造の工夫が今後必要である．
Ⅵ．結語
X 線質を変化させたときの人体軟部組織の CT 値の変化を模擬可能なファントムをグラニュー糖と塩の混合溶液によって，作成可能であった．このファントムの CT 値測定結果を用いて，線質変化の画質への影響を検討可能となると考える．
Ⅷ．参考文献1] 飯田泰治，能登公也，三井渉，他．銅製パイプ型吸収体を用いた新しい実効エネルギー測定法，
日本放射線技術学会雑誌 2011；67( 9 )：1183-1191．