屈折コントラストイメージングによる乳癌
微小石灰化粒の観察
今村惠子
岡本譲二
前田一郎

〒2168511 川崎市宮前区菅生 2161

聖マリアンナ医科大学放射線医学教室

聖マリアンナ医科大学乳腺内分泌外科学教室
聖マリアンナ医科大学病理学教室〒2168511 川崎市宮前区菅生 2161〒2168511 川崎市宮前区菅生 2161

要旨
乳房組織内石灰化の高分解能画像化を目指して，SPring-8 にて屈折コントラストイメージングを行った。組織検体が包埋された病理ブロック標本を対象とし，最小24 mm の石灰化粒まで検出できることが確認され，臨床 X 線画像による検出限界である170～190 mm をはるかに超える結果が得られた。更に，屈折コントラスト画像では形態描出がすぐれて
おり，石灰化の成因についても示唆を与え，また臨床 X 線画像で見られる石灰化の多くは更に微細な石灰化粒の集合であることが明らかとなった。従って，屈折コントラストイメージングは石灰化の高分解能描出をとおして乳腺病変の良性
悪性の鑑別能を高めることが期待される。

.

化（ Al2O3）が厚さ約 7 mm のワックス板のなかにそれぞ

はじめに
乳腺疾患の診断においては腫瘤や石灰化1を検出し，それ 6 小片ずつ包埋され，そのワックス板が厚さ 44 mm の

れらの性状を知ることが重要であり，これらは X 線撮影

アクリルブロックをくりぬいた凹みに収納されている。現法や超音波画像法などの臨床画像法や医師による視触診に在の仕様基準1)に適合した乳房 X 線撮影装置とマンモグラより観察される。なかでも，石灰化の観察には乳房 X 線

フィ用の高コントラストフィルムを使用すれば，一定の撮撮影（マンモグラフィ）の役割が大であり，得られた乳房

影条件下では直径 320 mm （公称）の石灰化粒を確実に観X 線画像（マンモグラム）にて観察される石灰化の大き察できるが，その次の群である240 mm の石灰化について

さ，形態，分布（配列）といった特性に基づき，病変の質は 6 小片全てを安定して検出することは必ずしも容易で的診断（良性悪性）が進められる。一般的な傾向としてはない。ヒトのマンモグラムにおいても“微小石灰化”とは良性の石灰化は粗大で，平滑な辺縁をもつ円形であるこ

して存在が認識できるのは200 mm 前後であろうと想像さとが多いが，悪性病変に伴う石灰化は通常，非常に小さいれる。

ことが多い1)。

この理由として臨床用乳房 X 線撮影では，半影や散乱

従って，臨床用のマンモグラムについてはコントラスト

線が避けられないことがあげられる。等倍撮影は陽極の焦分解能と同時に高い空間分解能が求められ，約 45 mm 厚

点サイズ0.3 mm で行われるため，半影が生じる。また，の散乱体（被写体）存在下で， 11 lp / mm2（ X 線管の陽散乱線量は，被写体の厚み，撮影管電圧，グリッド3の特極陰極軸に平行な方向）から 13 lp /mm （陽極陰極軸性にもよるが，一例として散乱線対一次線の比（ scatter-に垂直な方向）の解像力が要求される1) 。一方，石灰化

to-primary ratio, SPR ）は0.62 で，散乱線除去用グリッド

粒，線維成分，腫瘤などの模擬的なテスト物質を内蔵したを用いても SPR は 0.19 と，その除去効果は部分的であ一定の規格の物体（ファントム）を撮影し，その画像を観る2)。受光部で受ける光子の15が散乱線であると推定さ察することによりコントラスト，空間分解能を確認するこれる。そのため，散乱体を透過後の画像ではコントラス

とも画質評価の簡便な手法として広く普及している。

ト，解像力がそこなわれる結果となる。

乳房ファントムとしては American College of Radiology

マンモグラムにて石灰化を認めた場合，良悪性の鑑別をが臨床用乳房 X 線撮影の精度管理用に推奨している型

要するいわゆる ``microcalciˆcation'' については，形態と（以下，ACR 型ファントム）が普及している。そのファン

分 布 に よ り 診 断 の 確 診 度 が 判 定 さ れ る 。 形 態 分 類 3) をトムには直径 160 ～ 540 mm の 5 段階のサイズの模擬石灰

Table 1 に示したが，マンモグラムにおける石灰化影の形
態が常に単独の石灰化粒の形態を反映しているものとは限1

 組織にカルシウム塩が沈着した状態のことをいい，乳腺疾患においては形態は顆粒状あるいは線状で，大きさはミクロンからミリメータの範囲である。癌が壊死した部分や分泌物に生じる1)。
。テストチャートで金属の2 解像度の単位（lp は line pair の略）
薄片が一定間隔で配置される密度をいう｡

らず，近接して分布する石灰化粒の集合をみている可能性

3 ここでは散乱線除去用のグリッドをいう。受光系の前面に置かれる。一定の間隔（配置）で金属製の吸収体が配置され，間隙は X 線を吸収しにくい物質で充填されている。

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(C) 2004 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

生命科学特集 ■ 屈折コントラストイメージングによる乳癌微小石灰化粒の観察

Table 1Morphology of calciˆcationaSmall round calciˆcations
Amorphous or indistinct calciˆcations
Pleomorphic or heterogeneous calciˆcations (granular)dFine, linear or ˆne, linear, branching calciˆcations

日本語c

淡く不明瞭な石灰化多くは円形または薄片（フレーク）状の石灰化で，非常に小さいか淡いため，明瞭な形態分ただけではなく，形態観察の面での進展があったことを述べる。屈折コントラストイメージングの X 線源には SPr-

215 m ）），基本的に Yagi ら12) が報告したシステムにより撮影した。受光系は蛍光板と CCD カメラから構成される蛍光板は Gd2O2STb（浜松ホトニクス製）を用い，その蛍光板上の画像をテレビカメラ ORCA HR （ピクセ

類ができない不定形石灰化。

ルサイズ 6 mm × 6 mm ，浜松ホトニクス製）にて撮影し多形性あるいは不均一な石灰化さまざまな大きさ，形および濃度を呈する不整形石灰化で，通常 0.5 mm 以下た。本撮影では20 keV のエネルギーの単色 X 線を使い，である。
dコントラストイメージングにより石灰化粒の検出能を高め

ing-8 の放射光を利用し（ビームライン BL20B2 （全長
微小円形石灰化1 mm 以下の円形または楕円形の辺縁
明瞭な石灰化で，孤立性のものを除く。0.5 mm 以下の場合は点状石灰化（punctate calciˆcation）と呼ばれる。

b

放射光を用いた屈折コントラストイメージング
ここではわれわれの研究結果10,11)を中心に，放射光屈折

b
c

a

.

微細線状，微細分枝状石灰化細長い不整形の石灰化で，線状にみえるが断裂しており，幅は0.5 mm 以下である。

被写体（試料)検出器間距離は10 ～11 m ，照射は200 secと し た 。 試 料 面 で の 照 射 野 は 縦 1.5 cm ， 横 2.6 cm で ある。画像は TIFF 形式で保存し，画像処理ソフトを用いてその形態は乳がんが乳管内に進展し，不整となった内腔を埋めていることを示唆している（鋳型状石灰化，cast-

形態の観察や信号強度の測定を行った。

。
ing calciˆcations）

像（以下，臨床 X 線画像）を得た装置は MGU 100B（文献 3, p. 75より）

また，比較のため臨床用乳房 X 線撮影装置を用いた画（東芝製），スクリーン/フィルムはマンモグラフィ専用の

MinR 2000システム（Kodak 製）。
模擬石灰化粒については， ACR 型ファントム内での最も否定できない。

小の小片群（直径は公称 160 mm ）が 6 個全て検出でき，そこで，乳房内の石灰化粒について， in situ でより微また，形態もはっきり描出された（Fig. 1 ）。この群が臨細なものを検出し，粒個々の形態を明瞭に知ることができ

床 X 線画像で認識出来ることは非常に稀である。また，れば，石灰化粒を生成の早期に検出し，また，生因や発育Fig. 2 に示したのは 320 mm 模擬石灰化粒の画像である。

の状況の理解を深めることにつながる。これらの知見は，これらは臨床 X 線画像においても検出はできるが，小片病変の良性悪性の鑑別能の向上に役立つものであり，放6 個とも類円形として写り，個々の形態の差違を知ること

射光イメージングによるマンモグラフィの研究に期待されはほとんど不可能である。一方，この石灰化群の屈折コンるところである。

トラスト画像（Fig. 2）では個々の粒で形態が異なること

ここでは，乳房内石灰化を対象とした放射光イメージンが明白であり，屈折コントラストイメージングが乳房内石グの研究でいままでに報告されている結果を紹介した後，灰化について形態をより明瞭に描出できることが期待され

SPring-8 屈折コントラストイメージングでわれわれが得る。

ている結果にそって解説する。
.

放射光を用いたマンモグラフィ
放射光を利用したマンモグラフィの研究49) では乳房ファントムや摘出された乳房組織を撮影対象として，臨床用

X 線装置で得られた画像と比較べ，放射光画像にて画像のコントラストの改善が見られたと報告されている4,69)。
だが，石灰化の検出能について具体的な記載は少なく，そのなかで Arfelli らの報告では，ファントム（RMI 160,

Gammex 製）について放射光吸収画像（検出器のピクセ
ルサイズは 200 × 300 mm ）と臨床用 X 線装置で撮った画像を比較し，双方とも認識できたのは 180 mm の Al2O3 小
片で，石灰化認識限界については同等であったとしている6)。放射光位相コントラストイメージングにおいては，
同じ RMI 160 型ファントムにて最小の模擬石灰化である

83 mm の小片は検出されていない7)。

Figure 1. Image of the calciˆcation-mimicing objects (Al2O3
specks of 160 mm ) in the ACR-approved phantom taken with synchrotron radiation in refraction-contrast mode (20 keV). Shapes ofthe six specks are clearly depicted. Those can hardly be detected inimages acquired with the clinical mammographic unit.

May 2004 Vol.17 No.3 ● 107

Figure 2. Image of the calciˆcation-mimicing objects (Al2O3
specks of 320 mm) in the ACR-approved phantom taken with synchrotron radiation in refraction-contrast mode (20 keV). Images
shows the variance of shapes of those 6 specks.

.

Figure 3. Image (2.4×3.2 mm) of a breast tissue sample from apatient with breast cancer ˆxed in a wax block. Image was acquiredwith synchrotron radiation in refraction-contrast mode (20 keV).
Diameter of the largest speck in this image was measured as 96 mm(arrow). It could not be detected in an image taken with clinicalmammographic unit.

ヒト乳房組織の屈折コントラストイメージ
マンモグラムにて石灰化が認められると，それらの大きさ，形態（ Table 1 ），分布を評価し，確実に良性と言い切れない場合には組織の一部を採取しワックスに固定後病
理学的診断が行われる。その病理用ブロック標本（約 2.5
× 3.0 cm ，厚み約 8 mm ）について屈折コントラストイ
メージングを行った13) 。使用にあたっては文書にて患者の承諾を得た。また，臨床用 X 線装置を用いた撮影も行い，これら 2 種類の画像を視覚的に比較評価した。 40 症例（ 44 標本）について得ている結果14) に基づき，乳房組
織内の石灰化の可視化が屈折コントラストイメージングにより格段に進んだことを解説する。
まず，屈折コントラスト画像で認識できた最小の石灰化粒の直径は画像上約 24 mm と測定された。 Fig. 3 の屈折
コントラスト画像では多数の微細な石灰化粒が観察され，

Figure 4. Image of a breast tissue sample from a patient withbreast cancer ˆxed in a wax block. Image was acquired with synchrotron radiation in refraction-contrast mode (20 keV). Large numberof specks distribute in an area of 2.2×3.2 mm. In an image withconventional mammographic unit, group A was recognized as anamorphous calciˆcation, groups B to D as vague calciˆcation
shadows, and others could not be detected.

最大の粒の直径は 96 mm と測定されたが，臨床 X 線画像
ではどの石灰化粒も認識することはできなかった。 44 標
本について屈折コントラスト画像と臨床 X 線画像を対比

また，比較的大きい石灰化粒でしかも近傍に他の石灰化したところ，後者で認識できた最小の単独石灰化粒の直径粒が存在しない場合には，臨床 X 線画像にても単一の石は画像上で170～190 mm と計測された。

灰化として観察できる。例えば，Fig. 5 にて A（直径248

また，臨床 X 線画像においてひとかたまりの石灰化影mm ）は臨床 X 線画像においても一個の独立した円形の石として認識されているものが，実際は微細な石灰化粒の集灰化粒として認識された。一方，集合 B は 3 ～ 4 個の A合である場合が数多くあることが屈折コントラスト画像でとほぼ同等な大きさの石灰化粒から構成されているが，そ明らかとなった。たとえば， Fig. 4 に示した屈折コント

れらは互いの間隙がほとんどなく，臨床 X 線画像では一ラスト画像では，多数の石灰化粒が2.2×3.2 mm の範囲に個の多形性の（ Table 1 にて pleomorphic ）石灰化として分布しており，最も大きい石灰化粒は矢印で示した 138

認識された。

mm であったが，これは臨床 X 線画像では認識されず，臨以上，乳腺組織の病理ブロック標本について，臨床 X

床 X 線画像にて石灰化影として認識されたのは，屈折コ

線画像と屈折コントラスト画像を比較評価し特徴を示した

ントラスト画像では単一の石灰化粒ではなく，丸で囲んだが，明らかになったことはつぎのとおりである14)。

石灰化粒の集合に相当することがわかった。なかでも，集

臨床 X 線画像で石灰化を認識できる限界は厚さが

団 A は，淡く不明瞭で，明確な形態分類ができない石灰

1 cm 弱の標本についても直径 170 ～ 190 mm ぐらいで化（ Table 1 にて ``amorphous'' ）として観察されたが，ある。

集団 B～D はかろうじて淡い広がりとして認められる程度であった。その他の石灰化粒は描出されなかった。

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

現在の条件では放射光屈折コントラスト画像で認識できる石灰化は 24 mm であり，臨床 X 線画像で観察

生命科学特集 ■ 屈折コントラストイメージングによる乳癌微小石灰化粒の観察

宮本圭子，川本久紀（乳腺外科）各氏には，試料の準備，
撮影実験ならびに画像の評価で協力していただいた。また， SPring-8 での撮影においては梅谷啓二，上杉健太朗
両氏にご指導，ご協力頂きました。ここに感謝いたします。
参考文献

Figure 5. Image of a breast tissue sample from a patient with amalignant breast disease (‰at epithelial atypia) ˆxed in a wax block.
Image was acquired with synchrotron radiation in refraction-contrast mode (20 keV). In an image with conventional mammographic
unit, both speck A and group B were detected as a single calciˆcation. Speck A has a diameter of 248 mm. Group B was classiˆed as apleomorphic calciˆcation.

できない数多くの微細な石灰化粒を検出できた。


44 標本について臨床 X 線画像にて認識できた石灰化は 354 個であったが，そのうち 169 個（ 48 ）は複数個の石灰化粒から構成されていることが放射光屈折
コントラスト画像から判明した。



臨 床 X 線 画 像 上 ， 形 態 が amorphous も し く は

pleomorphic と分類された石灰化影のそれぞれ70，
80 は複数の微細な石灰化粒から構成されていた。
とくに，悪性病変で amorphous と分類された石灰化では良性病変の場合と比べてその割合が有意に高かっ
た。
.

まとめ
乳房内石灰化の高分解能画像化を目指して， SPring-8において病理ブロック標本の放射光屈折コントラストイ
メージングを行った。屈折コントラスト画像では最小 24mm の石灰化粒まで検出できることが確認され，臨床 X 線
画像による検出限界である 170 ～ 190 mm をはるかに超え
る結果が得られた。更に，臨床 X 線画像では形態が1) 市原 周日本乳癌検診学会誌 8, 147 (1999).
2) G. T. Barnes: Radiographics 11, 307 (1991).
3 ) マンモグラフィによる乳がん検診の手引き―精度管理マニ
ュアル（大内憲明編集）．日本医事新報社，2000．
4) E. Burattini, E. Cossu, C. Di Maggio, M. Gambaccini, P. L.
Indovina, M. Marziani, M. Pocek, S. Simeoni and G.
Simonetti: Radiology 195, 239 (1995).
5) R. E. Jhonston, D. Washburn, E. Pisano, C. Burns, W. C.
Thomlinson, L. D. Chapman, F. Arfelli, N. F. Gmur, Z.
Zhong and D. Sayers: Radiology 200, 659 (1996).
6) F. Arfelli, V. Bonvicini, A. Bravin, G. Cantatore, E. Castelli,
L. D. Palma, M. Di Michiel, R. Longo, A. Olivo, S. Pani, D.
Pontoni, P. Poropat, M. Prest, A. Rashevsky, G. Tromba
and A. Vacchi: Radiolgoy 208, 709 (1998).
7) F. Arfelli, V. Bonvicini, A. Bravin, G. Cantatore, E. Castelli,
L. D. Palma, M. Di Michiel, M. Fabrizioli, R. Longo, R. H.
Menk, A. Olivo, S. Pani, D. Pontoni, P. Poropat, M. Prest,
A. Rashevsky, M. Ratti, L. Rigon, G. Tromba, A. Vacchi, E.
Vallazza and F. Zanconati: Radiolgoy 215, 286 (2000).
8) R. Moeckli, F. R. Verdun, S. Fiedler, M. Pachoud, P.
Schnyder and J. F. Valley: Phys Med Biol 45, 3509 (2000).
9) 武田 徹，米山明男，百生 敦，呉 勁，銭谷 勉，ThetThet-Lwin ，土屋佳則， D. V. Rao ，兵藤一行，平野馨一，
相吉悠治，板井悠二医学物理 22, 30 (2002).
10) K. Imamura, M. Fukuda, N. Ehara, K. Miyamoto, Y.
Kanemaki, K. Umetani, H. Ogata and Y. Nakajima: Jap J
Med Phys 22, 48 (2002).
11) K. Imamura, N. Ehara, K. Umetani, K. Miyamoto, Y.
Kanemaki, K. Uesugi, Y. Inada, H. Ogata, Y. Nakajima andM. Fukuda: App Phys Let 81, 2559 (2002).
12) N. Yagi, Y. Suzuki, K. Umetani, Y. Kohmura and K.
Yamasaki: Med Phys 26, 2190 (1999).
13) K. Imamura, K. Miyamoto, N. Ehara, Y. Kanemaki, K.
Umetani, K. Uesugi, Y. Inada, M. Fukuda and Y. Nakajima:
In: Tomorrow Synchrotron Clinical Application, pp. 5762(2003).
14 ) 今村惠子，印牧義英，江原範重，稲田陽一，中島康雄，岡本譲二，宮本圭子，緒方晴樹，福田 護，前田一郎，加藤善廣，梅谷啓二第13 回日本乳癌検診学会シンポジウム「微細石灰化像の基礎と臨床」，高崎，2003年11月．

``amorphous'' もしくは ``pleomorphic'' と分類される石灰化影の半数以上は更に微細な石灰化粒の集合であることが，屈折コントラスト画像にて明らかとなった。その結果，放射光屈折コントラストイメージングは石灰化病巣の早期発見の促進につながり，また，形態の高分解能可視化によって，乳腺病変の良性悪性の鑑別能を高めることが期待される。
謝辞
この解説ではわれわれの研究結果を一部述べたが，その研究は本学の 4 教室の共同で行われた。印牧義英，江原範重（放射線医学教室），稲田陽一（生理学教室物理部門），

May 2004 Vol.17 No.3 ● 109

前田一郎

著者紹介

今村惠子

聖マリアンナ医科大学

聖マリアンナ医科大学放射線医学教室

助手

助教授

E-mail: ichirou＠marianna-u.ac.jp

E-mail: keiko401＠marianna-u.ac.jp

専門乳腺病理

病理学教室

専門医学物理学

略歴
略歴

2002 年聖マリアンナ医科大学

大学院博士課程終了後， 1974 年に聖マリアンナ医科大学

2004 年，大学院，病理学を専攻。臨床病理（特に乳腺病第一外科（当時）入局。

に入職し現在に至る。以来，放射線医学に関連する理工学理に）興味を持つ。大学院卒業とともに病理学教室の門を系の仕事をしてきたが， 1996 年からマンモグラフィにかたたき，現在に至る。

かわる機会があり，今回，乳房内石灰化の放射光イメージ

近年の画像装置，画像診断の向上には目を見張るものがあングについて解説を書かせていただくことになった。今後る。本研究の石灰化の描出解像度は，光学顕微鏡の100～は屈折コントラスト強調イメージングの優れた解像力を生

400x にあたり，さらに，三次元構造を把握できる。他

かして“放射光画像での石灰化診断基準”を作りたいと考に，我々は， high resolution MRI の描出が，病理学でのえている。

HE 染色，ルーペ像に相当し，さらに，造影剤を使用することによる血管間質の機能評価の可能性を検討中である。

岡本譲二

等々，様々である。今後，さらに進歩するであろう，画像

聖マリアンナ医科大学乳腺内分泌外科装置，画像診断と臨床病理学の対比検討に従事したいと考

教室助手

えている。

E-mail: okamotoj＠mitsuihosp.or.jp
専門乳腺外科略歴1991 年大阪医科大学卒業後，外科レジデントを経て 1995
年以来乳腺外科を専門としている。現在，三井記念病院にて乳腺外科の臨床に携わっている。

Microcalciˆcations of Breast Tissues by Synchrotron Radiation
Refraction-Enhanced Imaging
Keiko IMAMURA
Joji OKAMOTO
Ichirou MAEDA

Department of Radiology, St. Marianna University,2161 Sugao, Miyamae-ku, Kawasaki, 2168511 Japan
Department of Breast Surgery, St. Marianna University,2161 Sugao, Miyamae-ku, Kawasaki, 2168511 Japan
Department of Pathology, St. Marianna University,2161 Sugao, Miyamae-ku, Kawasaki, 2168511 Japan

Abstract
Refraction-enhanced imaging using synchrotron-radiation as a source was performed at SPring-8 for wax blocks
which contained breast tissue specimen for pathological investigation. Size detection limit was considerably improved to recognize specks as small as 24 micron. And, as shapes of specks were more clearly depicted comparing
to conventional radiographs, the origin of formation might be suggested. Improvement both in size and in morphological detection by refraction-enhance imaging have given visual evidences that many of calciˆcations in conventional radiographs are composed from multiple smaller calciˆcations. High-precision images of calciˆcations byrefraction-enhanced imaging could well be expected to make progress in diagnostic accuracy of breast diseases.

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