Vol.28 No.1, 2012

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総 説

CT の被ばくおよび Low−Dose CT のための工夫中浦猛

天草地域医療センター

放射線科

Low radiation dose protocol for abdominal CT :Usefulness of low kvp scan andhybrid iterative reconstruction algorithm (iDoseTM)
Takeshi Nakaura
Diagnostic Radiology, Amakusa Medical Center

Abstract

The lifetime cancer risk based on current computed tomography (CT) use has been

estimated to be lower than other risk factors such as diet and viruses, etc. Recent repor ts haveshown that use of CT has increased dramatically over the last two decades in many countries.
CT alone accounts for about half of all medical radiation doses. As a result, attention has recently
focused on the potential risks of radiation-induced carcinogenesis from CT.
Low kVp scanning of fers reduced radiation and increased enhancement of contrast material
because the x-ray output energy at these low voltages is closer to the iodine K edge of 33 keV.
The disadvantage of low kVp scan is increased image noise during abdominal scanning. However,
the increase in contrast enhancement is higher than the increase in image noise. As a result, thecontrast-to-noise-ratio (CNR) is increased at low kVp scanning and the same CTDI. Additionally,
an iterative reconstr uction algorithm for CT was introduced to help reduce the quantum noise
associated with filtered back-projection (FBP) reconstruction algorithms. These techniques might beuseful for radiation dose reduction at abdominal scanning.
In this paper, we reported the potential risks of radiation-induced carcinogenesis from computed
tomography, the radiation dose at pediatric CT, and the usefulness of low kVp scan and hybrid
iterative reconstruction algorithm (iDoseTM) reconstruction for radiation dose reduction at abdominalscanning.

Keywords CT, Radiation Dose, Low tube voltage, Iterative reconstruction
近年，CT 検査の被ばくによる発癌が注目され有用性の高さから CT の対象となる患者数と患者ているが，CT 検査のような低線量被ばくによる1 人当たりの検査回数が増加し，CT の高速化・高発癌リスクの増加は完全には証明されておらず，性能化から CT の 1 件あたりの被ばく線量も増加

喫煙，食事，ウィルスなどと比較してかなり低いしており，CT による医療被ばくは急激に増加しことが予想されている．しかし，最近では CT のている．CT スキャンに関連する個々の発癌リス

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日本小児放射線学会雑誌

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クは非常に小さいと考えられるが，こうした僅か発がんリスクが上昇し，そのリスクは線量とともなリスクにさらされている患者が社会全体としてに増加する」4）ことのみであり，100 mSv 以下の被ばは増加していることが問題となる可能性があり，くによる影響は線形性がある（しきい値なしの直CT の被ばくが注目されている原因と思われる．

線モデル）という証拠もないものの，これを否定す

小児の CT は①成人より放射線に対する感受性るような証拠もない．それどころか，実際に発癌が著しく高いこと，②平均余命が長いため放射線リスクがあるかどうかも証明されてはおらず，CT障害が発現する機会がより多くなること，③体格で被ばくするような低線量の被ばくによる発がんが小さいため，成人と同様の撮影条件では，臓器リスクはほとんどわかっていないのが現状である．

あたりの被ばく量は 2 倍から 5 倍になること1）など

低線量放射線による発癌リスクが確認されていの要因から特に被ばくに注意する必要があり，CTない理由は喫煙，食事，ウイルスなどの他のリス検査の適応を厳密に検討し，小児に最適化した低ク因子と比較して，放射線による発癌リスクがか被ばくプロトコールを使用することが推奨されてなり低いためと思われる．放射線防護に対する指いる．しかし，多列検出器型 CT（MDCT）の急性腹針で最も広く用いられている BEIR－Ⅶでは，放射症や外傷などの診断能は非常に高く，小児におい線の発癌リスクに対して「しきい値なしの直線モても被ばくのリスクと診療上のベネフィットを考デル」を採用しているが，かなり厳しいと思われ慮した場合はベネフィットが上回る場合がほとん

るこのモデルでも 100 mSv 以下の放射線による発どである．小児の CT による医療被ばくを可及的癌の増加は 1％以下である．リスクを推定するために減少させる為には，低被ばくプロトコールの導にはこのような低線量で被ばくした集団を集める入は必須である．

必要があるが，実際にはタバコなどのさらに高リ近年では小児の低被ばくCT プロトコールとしてスクな因子の影響が強いため，被ばくのみの影響低電圧撮影が推奨されており，近年導入された逐を検出するためには非常に大きな集団が必要とな次近似再構成法も有用と思われる．今回，低電圧る．現時点ではそのような大規模な低線量被ばく撮影の基礎と被ばく低減への応用，フィリップス

者のデータはなく，CT のような低線量被ばくの発社の逐次近似再構成アルゴリズムである iDoseTM

癌への影響については推定する他ないのが現状での初期経験について報告する．

ある．このような状況では CT による診断が必要な場合に被ばくのために CT の使用を躊躇すべきでな

CT による発癌リスク

いものの，「よくわかっていないから，いくら被ばCT は小児においても非常に有用であり，外傷くさせても大丈夫」と考えるのは危険であり，やはや急性腹症の診断には欠かすことのできない検査

り「よくわかっていないから，必要最低限の被ばである．しかし，CT はその有用性から過去 20 年くで撮影を行う．－ALARA（as low as reasonably

間で劇的に増加しており，2007 年のアメリカではachievable）」と考えることが重要と思われる．

年間 7200 万件の CT 検査が行われている2）．また，比較的被ばくの多い検査でもあることから，今日
では医療被ばくの半分は CT によるものである ．
3）

放射線の人体に対する影響は急性期障害と慢性小児 CT での被ばく小児では放射線による発癌リスクが成人よりも高いことが広く知られている．

期障害があるが，医療被ばくにおいては通常慢性期障害の中の発癌のみが問題となる．放射線の発1 ．細胞の放射線感受性

癌への影響については，広島や長崎の原子爆弾の動物実験のデータによれば，若い生物ほど放射被害者やチェルノブイリ原発事故の被ばく者など線に対する感受性が高い．これは若い生物ほど分の症例を基にした研究がほとんどであり，最近で裂している細胞やこれから分裂する細胞が多く，は原発で働く労働者などを対象にした臨床研究もそのような細胞は分裂を休止している細胞より放ある．しかし，このような研究で明確にわかって射線に対する感受性が一般的に高い．

いることは「一度に多量の被ばくを受けた場合は46

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Table 12 ．予後
小児は成人と比較すると平均予命が長く，当然ながら放射線障害が発現する機会がより多くなる．
しかし，逆にいえば検査で疾患による死亡確率が減少した場合の寿命延長効果は小児の方が高い．
3 ．体格による被ばく増加
一般に CT で同等の条件で撮影した場合，小児の実効線量は成人の 2 ～ 5 倍程度になる1）．小児に組織・臓器 組織荷重係数

組織・臓器 組織荷重係数

乳房0.12

食道0.04

骨髄0.12

肝臓0.04

結腸0.12

膀

胱0.04

肺0.12

骨表面0.01

胃0.08

皮0.01

生殖腺

0.08

脳0.01

甲状腺0.04

唾液腺0.01膚

限らず体格が小さい場合は皮下脂肪や筋肉が薄く，体の直径も小さいため，内臓に高線量の放射よって CTDI は下記のような式でも表すことがで線が到達する．しかし，組織荷重係数（ICRP2007，

きる．

Table 1）は皮膚や筋肉，皮下脂肪などの体表の臓器は低く，内臓では高くなっているため，結果とCTDIして被ばく線量が大きくなるためである．

CNR 2
Contrast 2

これらのことから小児の CT 検査については慎

このことから施行者が被ばくを低減するには，重になる必要があるが，画質を落とすのは問題が低画質を許容するか，造影剤を増やしてコントラあると思われる．なぜならば小児では検査によっストを上昇させる5）必要があった．しかし，最近て死亡確率が低下した場合の寿命延長効果が大きでは低電圧や逐次近似再構成を用いることにより，く，言い換えれば同じ CT 検査でも成人よりも検画質を保ったまま被ばく線量を減らすことが可能査の重要性が高いためである．CT のような低線量となっている．

放射線による被ばくでの危険性は比較的低いと見積もられているが，急性腹症や外傷などの CT による精査が必須の状況で，CT の画質が十分でない場合の損失は計り知れず，十分な画質を保ったままで被ばくを低減するのが重要であろう．

被ばく低減の工夫
一般に CT の画質評価で一般的に使われているのはコントラストノイズ比（contrast to noise ratio：CNR）であり，CT の被ばく線量の目安に用いられている CTDI や DLP の二乗はノイズに反比例するという性質があることから，CNR を CT 施行者が調整可能なコントラスト（造影 CT の場合はほぼ造影剤量に比例）と CTDI との関係で表すと下記のように計算することができる．

脚注）CTDI と DLP
CT 検査の線量指標で撮影時に dose report の中に記録される．CT による放射線被ばくは，管電流，管電圧，撮影ピッチ，回転速度，患者の体格，CT の機種など多数の要因により変動する。
CTDI（CT dose index：単位 mGy）は，頭や胴体を模したファントム内で計測された吸収線量を，中心や周辺で重みづけし，スキャンのビーム幅と撮影ピッチで除して求めるもので，撮影している局所の線量指標となるものである。この CTDI に撮影範囲の長さを乗じたものが DLP（Dose Length Product：Gy・㎝）
であり，被ばくの総量を示す指標となる。この DLPに一定の係数をかけることで患者個人への影響の指標となる実効線量の推計を行う。

低電圧 CTContrast
NoiseContrast

テクニックである6）．これはヨードの質量減弱係

1 / CTDI

数（μ/ρ）は X 線エネルギーが低下するにしたがっ

CNR == Contrast

CTDI

低電圧 CT はヨード造影剤の造影効果が改善するため（Fig.1），造影剤の減量には非常に有効なて上昇するためである．Fig.2にX線のエネルギーおよび iCT の実効管電圧とヨードの質量減弱係数

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日本小児放射線学会雑誌（μ/ρ）の関係を示すが，低電圧撮影ではヨードの21％増加している．

質量減弱係数が急激に増加していることがわかる．

この低電圧撮影によるCNR の上昇は造影剤の減一方で低電圧撮影の欠点としてはノイズの上昇が量に用いられることが多いが，造影剤を減量せずあるが，CTDIvol が同一の場合は低電圧によるノに低電圧撮影を行った場合は造影剤を増量したのイズの増加はコントラストの上昇と比較すると軽と同様の効果が得られるため，被ばく線量の低減度である．Fig.3にiCTで行ったファントム実験（腹に使用することができる．我々は痩せた大人の腹部ファントムおよび各種濃度の造影剤ファントム

部造影 CT において 120 kVp から80 kVp に電圧を低で造影効果，ノイズを計測したもの）の結果を示下させることによって，CNR が増加し，被ばくもすが，120 kVp から 80 kVp に電圧を低下させるこ低下することを報告している7）．また，この論文とによって，造影剤の CT 値は 65％増加し，ノイズ

では画像の観察の際に広いウィンドウ幅（windowも17％増加しているものの，CNR は 47％増加してwidth：WW）を使用することにより，低電圧 CT のいる．また，100 kVp では SD の上昇は 3％程度で視覚評価が改善することも報告している．

あり，造影効果は 27％増加することから，CNR は

80 kVp1.8

100 kVp

1.6120 kVp
CT値（HU）

小児の CT ではさらに低電圧 CT が有用と思われ

1.4140 kVp

1.2
1.00.8Relative Noise
Relative Contrast
Relative CNR

0.6
0.4
0.20
造影剤濃度

Fig.1 電圧と造影効果の関係

120 kVp

100 kVp

Fig.3 同一 CTDIw 時のヨードの CNR

40.00

Iのk-edge

μ/ρ

35.00
30.00

iCTの実効管電圧25.00

80 kVp100 kVp
120 kVp

20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
10.00

20.00

30.00

40.00
50.00
60.00
X線エネルギー（keV）

70.00

Fig.2 ヨードの質量減弱係数（μ/ρ）と X 線エネルギーの関係

4880 kVp

80.00

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る．なぜならば低電圧 CT のノイズの増加は，対象が小さい場合は少ないためである．我々の以前の49iDoseTM

検討から，WW はやや広くしたほうが良いと思わ

iDose は逐次近似法を応用した画像再構成法－れる．当院では最近まで iDose が導入されていなハイブリッド型逐次近似画像再構成で，従来法にかったため，腹部 dynamic CT においては Table 2比べ大幅に画像ノイズを低減することが可能であの低電圧撮影をルーチンとしていた．この条件はる．低電圧撮影の欠点としてノイズが増加するこ

極端な低被ばく撮影ではないものの，非常に良好とがあるが，iDose を併用することでこれらの欠な画質が安定して得られるものであり，Auto mA点を克服することが可能である．当院の検討でによって体格にあわせた線量で撮影される．Fig.4

は通常の 6 割の造影剤（360 mgI/㎏ 30 秒注入）ではこのような条件で撮影されたものである．体重80 kVp，iDose を併用して dynamic CT を行った場

30 ㎏の 9 歳男児であるが，CTDI が 6.7 mGy と低い合でも120 kVp の通常の dynamic CT と同等の造影

割にかなり良好な画質が得られており，左腎盂腎効果が確保されており，ノイズもほとんど目立た炎の所見であるくさび状の低吸収域が明瞭に描出なかった．当院の検討では iDose により 40～50％されている．

程度の被ばく低減も可能であった．
CT のような低線量被ばくによる発癌の危険性にTable 2

ついては，現時点では確定していない．しかし，小管電圧100 kVp

児では X 線の影響が成人よりも大きいことは確か

管電流

Auto mA（小児ではかなり低下）であり，平均予後が長いことから，CT 検査の重要

Reference CTDI

12 mGy（成人の 75%）

Rotation time

0.5 sec（呼吸停止困難な場合0.33 〜 0.4 sec）

Helical pitch

0.8

Window Level50 HU（成人＊1.25）

Window Width350 HU（成人＊1.25）

造影剤使用量300 mgI/㎏

造影剤注入時間30 sec

性も非常に高い．このような状況では画質を保ったまま，できるだけ被ばくを低減する努力が必要と思われる．低電圧撮影および iDose はほとんど画質を損なうことなく，被ばく線量を低下させることができる点で非常に有用な手法と思われる．

Fig.4 100 kVp で撮影された小児症例
9 歳，男児，30 ㎏
オムニパーク 300  60 ㎖＠3.0 ㎖/sec
CTDI 6.7mGy

49

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日本小児放射線学会雑誌●文献1） Igarashi T : Over view of ICRP publication 87"managing patient dose in computed tomography".
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