様式Ｂ－２

氏名（本籍）

田子谷 佳加（福島県）

学位の種類

博士（保健医療科学）

学位記番号

博甲第４５号

学位授与年月日

令和５年３月１４日

学位授与の要件

学位規則第４条第１項該当

審査研究科

保健医療科学研究科

学位論文題目デジタルブレストトモシンセシス(Digital BreastTomosynthesis((DBT))における臨床的有効性の検討‐再構成間隔 0.5mm，再構成 2D 画像の有用性‐

学位審査委員
主査

茨城県立医療大学教授

博士（理学）

阿部 慎司

副査

茨城県立医療大学教授

看護学修士

吉良 淳子

副査

茨城県立医療大学准教授

博士（医学）

石森 佳幸

審査員

東京都立大学准教授

博士（工学）

関根 紀夫

論文の内容の要旨
日本人女性における乳がんの死亡数・罹患数は増加傾向を示しているが、一方で、乳がんは早期に発見できれば 5 年生存率 90%以上という疾患である。このため、乳がんの早期発見は重要な課題となっており、日本においては、40 歳以上の女性に対して、2 年に 1 回のマンモグラフィ検診が推奨されている。乳腺疾患の画像診断において標準的な検査手法であるマンモグラフィは、乳がんの死亡を減少させる効果が証明されている唯一の検査方法であるが、その患部検出能は乳腺量に大きく依存し、乳腺濃度が高くなるに従って著しく低下していくと言われている。この問題を解決する手段として、デジタ
ルブレストトモシンセシス（DBT）や DBT 撮影で得られた Projection 画像から作成される 2 次元再構成画像(synthesized 2D mammography: s2D)が注目されている。現在、DBT 撮
影は従来の 2D 撮影に追加する形で行われているため、DBT 追加による被ばく線量の増加が懸念される。これを解決する方法として、DBT 撮影で得られたデータから従来の 2D画像同様の s2D を作成する技術も進んでいる。s2D が従来の 2D 画像の代用となれば、2D 撮影を省略することができ、被ばく線量低減につながる。しかし、この DBT や s2D画像は、振角や X 線照射回数(データ収集枚数)、画像再構成アルゴリズムが画質を左右する重要な要素となり、各メーカーによって方式が異なるため、それぞれに有用性の検証が必要となる。たとえば、GE 社製乳房用 X 線診断装置 Senographe Pristina に搭載されている DBT は特徴である再構成間隔 0.5 mm Plane 画像を作成することができる点において、他メーカーに比べ特徴的なモダリティではあるが、ファントム等を用いた物理的特性と視覚的画質特性であるＣ-Ｄダイアグラムについて、再構成間隔 0.5 mm 画

有用性に関する検証も臨床的有効性における検証もなされていない。また s2D 画像の有用性についても、ファントム等を用いた物理的指標に基づく検証が十分には行われていない。
本研究では、再構成間隔 0.5 mm Plane 画像を作成することができる Senographe Pristinaに搭載されている DBT について、物理的画質特性であるコントラスト、解像度、粒状性、分解能(高さ方向)、信号検出像と s2D 画像における有用性について検証を行ったものである。幾つかの画質指標については、DBT 画像が優れている結果が得られたことから、従来の２D マンモグラフィに比べ、DBT は臨床的有効性の高いシステムであると言える。
本論文の要旨は以下の通りである。
研究の目的は、再構成間隔 0.5 mm Plane 画像が再構成可能な GE 社製乳房用 X 線診断装置 Senographe Pristina の DBT について、画質特性に関する物理的評価と視覚的評価により、従来の２D マンモグラフィに比べその有用性を検討し、その臨床的有効性を検討することである。
この課題を解決するための具体的な研究方法は、European Organization for QualityAssured Breast Screening and Diagnostic Services（EUREF）、International ElectrotechnicalCommission（IEC）、American College of Radiology（ACR）の品質管理プロトコル、デジ
タルマンモグラフィ品質管理マニュアルを用いて、2D と DBT 撮影における線量の比較、再構成間隔 0.5 mm 画像と再構成間隔 1.0 mm 画像との画質特性に関する比較、s2D 画像と従来の 2D 画像との画質特性に関する比較を行っている。
結果および考察として、本システムの DBT 撮影は、2D と同等の管電流時間積（mAs）、平均乳腺線量( AGD)で行うことができこと、また、AGD は、2D、DBT ともに各圧迫乳房厚で EUREF の基準値を下回っており、PMMA 厚 40 mm では DRLs に対して約 50%低い値を達成できることを報告している。再構成間隔 0.5 mm 画像においては、再構成間隔1.0 mm 画像画像と比較して、平面(X-Y)に関しては、SDNR、MTF、NNPS、IQFinv すべてにおいて優位な差はみられないが、高さ方向(Z 軸方向)に関しては、再構成間隔 0.5 mm
画像において石灰化試料では優位にボケが少なく真の大きさに近い値を示したことから、再構成間隔 0.5 mm 画像は再構成間隔 1.0 mm に比べて有用性が高いことを報告している。さらに、DBT 撮影で得られた Projection 画像を基にワークステーションで作成した s2D 画像においては、SDNR は 2D より高く、コントラストや粒状性を含む総合画質を定量化した指標である IQFinv では 2D と同等を示したことから、s2D を 2D の代替として使用することの可能性も報告している。
本研究では、GE 社製乳房用 X 線診断装置 Senographe Pristina に搭載されている DBTで得られる再構成間隔 0.5 mm 画像において、一般的な再構成間隔 1.0 mm 画像と比較した場合の有用性について検証を行い、DBT の特徴である高さ方向(Z 軸)に関しては、再構成間隔 0.5 mm 画像における優位性を報告している。さらに、DBT 撮影で得られたProjection 画像を基に作成した s2D 画像の有用性についても検討を行い、SDNR、IQFinv
では 2D と同等であり、s2D を 2D の代替として使用することにより、現行のマンモグラ
フィ検査と同様の線量で、より感度の高い検査が可能になることも報告している。

審査の結果の要旨

令和５年２月１日、主査ならびに副査 2 名、外部審査員１名の計４名の審査委員全員出席のもと、提出された論文に対し公開で研究発表と質疑応答を行い審査した。審査は本研究科の指針に従い、創造性・新規性、論理性、信頼性・妥当性、専門領域の関連性、論文の表現力、倫理的配慮の観点から協議された。以下にその内容を示す。
本研究は、高濃度乳腺の乳がん検出精度向上が期待されているデジタルブレストトモシンセシス(DBT)について、その装置性能評価に取り組んだ点に新規性が認められる。
本研究で用いた解像力特性に関する物理的画質評価法は、線形な画像システムで適用できる手法ではあるが、幾つかの物理的画質指標は DBT の有効性を示しており専門領域において価値ある知見である。したがって、本研究で対象とした DTB は、非線形な逐次近似法に基づく再構成画像ではあるが、貢献度やインパクトは認められる。
論理性については、研究のデザイン、研究手法などは適切に設定され、論理的に研究が進められている。また、先行研究の知見を踏まえて、研究結果に対する論理的な説明と考察がなされている。
信頼性・妥当性については、非線形なシステムにおいては、必ずしも画質評価法は確立されていないことを踏まえれば、本研究のリミテーションを踏まえた上で、従来の方法を用いており、研究の客観性、妥当性は概ね担保されている。
論文の表現力については、文章表現や図表は適切で、得られた結果の制限等を含め概ね説明できている。
倫理的配慮については、本研究はファントムによる実験であり，倫理的配慮は必要ない。
以上により、本研究は、DBT 撮影における撮影条件・被ばく線量に関する検討と画質特性に基づく再構成間隔 0.5 mm Plane 画像の有用性に関する検討を行い、DBT の特徴である高さ方向(Z 軸)に関しては，再構成間隔 0.5 mm 画像における有用性を示したものである。さらに、DBT 撮影で得られた Projection 画像を基にワークステーションで作成した s2D 画像の有用性についても検討を行、2D の代替として使用することにより，現行のマンモグラフィ検査と同様の線量で，より感度が高い検査が可能となることから、s2D の臨床的有効性を示したものであり、高く評価できる。今後の発展性も期待できる研究であると評価され、審査員全員の合意のもとに、博士論文として十分な内容であり、合格に相当すると判断した。