核医学研究会 （核医学夢工房）

SPECT 分解能補正画像についての検討－多施設共同研究－ 第四報
第 14 回夏季学術大会・核医学研究会プログラム
日時 平成 25 年 7 月 7 日（日）10:00～15:00
会場 岡山大学病院保健学科 301 号講義室

前田幸人
はじめに
近年、コリメータ開口径幅やコリメータ線源間

テーマ１：「SPECT の新しい技術について-心臓距離による分解能劣化の補正を Ordered subset e

SPECT 検査を中心に-」

xpectation maximization(OSEM)法に組み込んだ s

テーマ２：「これから PET 検査を始める施設のため

ingle photon emission computed tomography(SPに」ECT)画像が臨床において使用されている。既に先【午前の部】 10:00～11:45

行の研究では、異なる装置において、シミュレー

座長 松江赤十字病院

ションファントムによる SPECT 分解能補正画像に陰山真吾

香川大学医学部附属病院

前田幸人

ついての報告がされている。
今回我々は、3 種類の装置を用い NEMA ボディフ

１．10:00～10:45「SPECT 分解能補正についての検討」-多施設共同ァントムを用いた実験を行った。画像評価は、37mm

研究- 第四報

径インサート球のプロファイルカーブ、各インサ

香川大学医学部附属病院

前田幸人 先生

ート球における SPECT カウント、17mm 径インサー
ト球の FWHM、アスペクト比（aspect ratio:ASR）、

２．10:55～11:45「多焦点型ファンビームコリメータを使用したリカバリ係数（Recovery Coefficient：RC)、画像

心筋 SPECT 検査について」

コ ン ト ラ ス ト 、 変 動 係 数 （ Coefficient

県立広島病院

Variation：%CV）について行った。

見田秀次 先生【午後の部】 13:00～15:00

方法

座長 倉敷中央病院

今回検討を行った SPECT/CT 装置は、SymbiaT16

長木昭男

香川大学医学部附属病院

前田幸人（ SIEMENS ）、 BrightViewX with XCT 、 Infinia３．13:00～13:50

Hawkeye4 である。核種は 99mTcO4-、コリメータは｢心臓専用半導体 SPECT 装置について- アンガー

低エネルギー型高分解能を使用した。撮像は、型 SPECT 装置との比較 -」SPECT 回転半径を 25、30、35cm と変化させた。収愛媛大学医学部附属病院

石村隼人 先生

集条件は、収集マトリクスサイズを 128×128、収４．14:00～15:00

集角度を 1 ステップ 3 度で、360 度収集行った。

｢PET 検査の開始前に必要な画像評価｣

実験は、ボディファントムのバックグラウンド領

岡山旭東病院 杉野修一 先生

域に水を満たした実験（実験①）と、バックグラ
ウンド領域とインサート球の放射能濃度比が４：以下は上記の主な内容

１となるようにファントムを作成した実験（実験②）の 2 種類について行った。
画像再構成は、Filtered Back Projection(FBP)
法、OSEM 法、分解能補正組込 OSEM 法（Flash3D、

Astonish、Evolution）について行った。今回の検いては議論が残される。ASR は、Iteration 数が大討においては Subset を 10 に固定し、Iterationきくなるほど高値を示した。Subset×Iterationを 1～30 まで変化させた。

数 30～100 で１となった。%CV は、OSEM 法と比較

実験①については、散乱補正、減弱補正は行っし、SI 数による値の上昇が小さかった。SI 数を増ていない。実験②については、散乱補正（dual

やしても均一性の劣化は小さい。

Energy windows:DEW）、CT を用いた減弱補正を行結論っている。

分解能補正組込 OSEM 法を用いた SPECT 画像は分解結果・考察能が改善され、コントラスト、均一性も良い画像

分解能組込 OSEM 法では、辺縁が強調されるアーが得られる。しかし、小さな集積で回転半径が大チファクトが生じた。これはシミュレーションフきくなると、その補正効果にも限界がある。また

ァントムの結果でも同様の報告がされており、ギ陽性像と周辺領域とのコントラスト差によっては、ブス現象によるものと考えられた。この影響は陽性像の周辺強調アーチファクトや集積の過補正

Iteration 数が増加すると強くなった。分解能補が生じる可能性がある。Iteration 数を増やせば、正組込 OSEM 法では Iteration 数によっては 17mm小さな集積のカウント補正効果が認められるが、球や 22mm 球のカウントが、37mm 球と比較し高いアーチファクト、カウントの過補正、画像歪みのカウントとなる現象が生じた。従来、被写体が小原因となる可能性がある。

さくなると部分容積効果により大きな被写体のカウントより小さくなることが知られている。これ

多焦点ファンビームコリメータ使用心筋血流ＳＰ

らは分解能補正により過補正となっていることがＥＣＴ(IQ・SPECT)検査について考えられ、その原因は先行の報告にもあるように県立広島病院

放射線診断科 見田秀次

ギブス現象だと考える。このカウントの過補正は、
実験①で強く生じており、インサート球とバック新しい技術として注目されている IQ・SPECT をグラウンドのコントラストが大きい場合に顕著に使用した心筋血流検査についてシステムと主にフ生じることが考えられた。

ァントムで検証された特徴を従来法と比較しながコントラストは、37mm 球では分解能組込 OSEMら示しました。

法と OSEM 法の差は無かったが、回転半径 35cm のIQ・SPECT は心臓検査用に開発された多焦点フ28･22mm 球では、OSEM 法と比較し、高値を示した。

ァンビームコリメータ、被験者が動くことなく心17mm 球では、Iteration 数に伴い改善したが、回臓を中心にした円軌道収集、専用の再構成法の３転半径が大きくなると補正効果は小さくなった。

つを合わせたシステムである。

分解能組込 OSEM 法は OSEM 法より高いコントラス

多焦点ファンビームコリメータは、視野中心部トが得られると考えられるが、集積が少なく回転分は 55cm の焦点距離、視野辺縁部で焦点距離が無半径が大きい場合には、その効果は小さい。

限大の多焦点コリメータである。また 28cm の距離

FWHM は、FBP 法、OSEM 法と比較し小さい値となに 225cm２の sweet spot があるのでこの部分に心り、分解能補正の効果を確認した。しかし、真の臓が入るように収集する。最初に sweet spot に心球径である 17mm より小さな値となり、この点につ臓が入るよう設定すると心臓を中心に円軌道する

ように回転軸が移動するない部分も多く使用する側の努力も必要です。

再構成法は OSCGM という専用の再構成法を使用している。まだ不明な点も多いのですが、ファン心臓専用半導体 SPECT 装置についてビーム収集した画像をダイレクトに再構成してい‐アンガ‐型 SPECT 装置との比較‐るらしい。勿論、CTAC やコリメータ開口補正、散愛媛大学医学部附属病院診療支援部

乱補正（TEW）を組み込んだ再構成法です。感度が診療放射線技術部門 石村 隼人

LEHR コリメータと比較して約４倍。収集角度は L

平成 24 年 4 月より，GE 社製の SPECT 装置であ型７６度の２０８度収集で９９ｍTc 製剤を使用した

るアンガー型 SPECT 装置の Infinia3 と，CZT 半導

場合収集時間は 4.25 分程度です。

体検出器を用いた心臓専用半導体 SPECT 装置の D

ファントム収集での特徴ですが、その最大の特iscovery NM 530c（以降 D530c とする）が当院に徴として収集時間が変化しても放射能量に応じて導入された。D530c は特有の SPECT 収集方法を有カウントが一定となるカウント補正のようなものしており，Infinia3 との相違点を，CZT 半導体検が組み込まれています。従ってファントム実験な出器の特徴，収集方法などの技術的な要点と，臨どを行う場合は減衰補正してもカウントは増えな

床症例における利点や問題点に関する工夫，今後いので注意が必要となります。また再構成の際にの心臓核医学検査への新たな検討も含めて報告す

は分布（心臓、肺、肝臓、脊椎）が重要なファクる。

ターになっていることが幾つかの実験から予測できたがあくまで予測でしかない。

アンガー博士が，1957 年ごろにアンガー型シンチレーションカメラを発表して約半世紀となる。

肝集積の影響については明らかに従来法に比べこれまでに，検出器を回転させ SPECT 収集を行い，影響が少なかった。９９ｍTc 製剤を使用した心筋血検出器の数を増加させ，外部線源や X-CT 装置など

流 SPECT においては有用と考える。体動の影響にを用いて吸収補正など行い進歩を遂げてきた。しついては、sweet spot から外れた場合、再構成後かしながら，検出器自体の進化は構造的には大き形状はほぼ再現性があるが濃度分布に変化が起きく変化が無かった。CZT 半導体検出器は，テルルた。また upward creep に対しては１ピクセルの動化亜鉛カドミウム（Cd，Zn，Te）から出来ており，きから画像に影響が出た。収集時間が短いことをこの素材を用いることにより半導体検出器の問題考えると再収集が最善と考える。

点であった常温にて使用（18〜27℃にて使用推IQ・SPECT を使用した心筋血流検査は収集時間

奨：GE 社）することが可能であり，計数率特性がが従来法に比べ２分の１から３分の１に短縮が可良く，小型軽量化を実現出来た。1 ピクセルあた

能です。両手を挙上した姿勢で２０分程度かかっりが，2.46 [mm]となっている。Infinia3 と比較ていた従来法に比べ患者負担が軽減できます。ますると，1 個のガンマ線から生じる情報キャリヤた画像の高分解能化、心電同期の多分割化によるーが多いためエネルギー分解能が良く（約 2 倍），画質向上も見込まれる。収集時間が同程度の場合、ガンマ線を直接電気信号に変えるため損失が少な投与量が減少でき患者の被曝低減も可能と考えらくなるため感度が良く（約 3〜4 倍），複数本の光れる。しかしこのシステムにはまだ不明な点や従電子増倍管による位置計算が必要ないため小型化

来法との違いなど明らかにしていかなければいけ（約 10 分の 1）できるためマルチディテクターが可能となった。D530c では，タングステン製のマファントムを設置出来なかったため起こった。フルチピンホールコリメータを用いて，CZT 半導体

ァントム下側のカウント低下に関しては、再構成検出器を半リング状に並んでおり回転すること無方法の特有の現象ではないかと推察した。空間分

く，各方向からのプロジェクションデータを同時解能の評価を行うため，ラインソースファントム収集する．それらにおいて得られたプロジェクシ（JSP 型：京都科学社製）を用いた。ラインソー

ョンデータを用いて，3D 逐次近似再構成法（3-Dスはライン同士の感覚を，7.5[cm]として，3 本のiterative Bayesian reconstruction algorithm）ラインをそれぞれ L 字型に配置した。散乱体としを使用して SPECT 画像を得ることが出来る．これて水を用いたものと空気と２種類準備して収集しらの技術を組み合わせて AlcyoneTechnology と呼た。FWHM（full width at half-maximum）は，散ぶ。

乱体ありの場合の平均値が、Infinia3 で 15.79 とD530c の特徴として，リストモード収集にてリなり，D530c で 5.18 となった。D530c のエネルギ

ストデータを得ることが出来る。Lister ソフトウースペクトルを測定した。核種は，99mTc と 123Ｉをェア（Xeleris 画像処理装置に付属）にて，検査用いた。シリンジ 2 本に核種をそれぞれ封入し散終了後に何度でも収集時間の変更，エネルギーウ乱体として水を使用して実測のエネルギースペクインドウの変更，R—R インターバルの変更などのトルを測定した。Infinia3 と比較してエネルギー設定変更を行うことが出来るようになり，研究や分解能が良い結果が得られた。

臨床において収集時間などの検討に非常に便利である。

D530c において Infinia3 と比較して高感度・高分解能・高エネルギー分解能である SPECT 装置でInfinia3 と D530c との SPECT 画像は，感度や分ある．これらは，臨床において様々な利点を生む解能などの違いから画質が変化することを想定しことになる．まずは，エネルギー分解能が良いたて，性能評価も含めて使用初期に検討を行った。

めに 99mTc と 123Ｉ核種での二核種同時収集が容易（社）日本画像医療システム工業会規格や NEMA 規に行うことが出来るようになった。高感度・高分格に沿って性能評価を行うことを目標としたが非解能であるため，SPECT 収集でのダイナミック収常に困難であった。そのため，GE 社と協力し，同集が可能となった．心筋のボリュームを持った SP

じ性能評価ファントム（自作ファントムを含む）

ECT データが得られることにより心筋血流定量検を SPECT 収集し，装置間の違いを比較した。再構査は更なる進化を遂げることが出来ると推察され成方法は，随時最適なものを使用しているが，なる。また，装置の特徴を生かせる検査として，低るべく臨床条件に即したものとした。均一性の評投与量または短時間収集が可能となっている。海価を行うため，直径が，16・12・8 [cm]のプール外の報告によると，D530c において当院の検査プファントムを SPECT 収集して比較した。99mTc 核種

ロトコールと同じ負荷先行一日法での心筋血流検を封入（296[MBq/ml]）して収集を行った。16 [c査において，RI 投与量を，4[MBq/kg]，3[MBq/kg]，m]にてトランケーションアーチファクトが生じた。

2.5[MBq/kg]の 3 パターンの画質を検討した結果，また，全ての画像において、検出器から遠い下側良いクオリティの画質が得られたとの報告を受け，にカウント低下の変化が見られた。トランケーシ

当院においても低投与量の検討を始めている。従ョンアーチファクトが見られたのは有効視野内に来の投与量よりも確実に減らせることができ被ばく低減につながるものである。
これら CZT 半導体 SPECT 装置である利点もあるが，まだまだ再構成条件や画質の向上において，検討すべき点は多々あるのは従来型のアンガー型SPECT 装置と同様である。今後も更なる研究を進めることにより臨床の場へと寄与出来ればと考える。

PET 検査開始前に必要な画像評価を行います。臨床画像評価試験においては、これから PET 検査を始める施設のために臨床画像の画質を客観的（物理的）に評価

岡山旭東病院を行います。PET 施設の新規導入や Version放射線課

杉野修一

Up の際は、第一試験を行って条件を決定し、一般的な PET 施設では、臨床検査を始める前にファントムによる評価がなされている。代表的な評価法として、NEMA Standar

次に、第二試験を行い、条件の妥当性を確認することとなっています。
本ガイドラインでは、NEMA NU2-2007 規

Performance M

定された胴体ファントムを用いた QC/QA 手

easurements of Positron Emission Tomog法を利用して、以下の項目について評価を

ds Publication NU2-2007

raphs 、JESRA X-0073*C-2008

PET 装置の性行います。

能評価法、JESRA TI-0001*C-2009 PET 装置の① 描出能の視覚評価

性能評価法などが挙げられます。臨床 FDG② 雑 音 等 価 計 数 （ noise equivalent

画像における病変描出能においては、PETcount;NECphantom）

装置固有性能以外に、撮像条件（投与量と③ 10mm ホット球の%コントラスト撮像時間、画像再構成条件）、被験者の体格④ %バックグランド変動性（体重、身長）FDG 分布などの様々な因子＊ファントムの準備、手順、解析等はがによって変化するため、ファントムを用いん FDG-PET/CT 撮像法ガイドラインファ

たシミュレーション結果が成り立たないとントム試験マニュアルを参照ください。

いう難しい側面をもっています。

一般的に、PET 計測される同時計数のそのような状況下、平成 20 年度より日本種類として真の同時計数(True;T)、散乱

核医学技術学会と日本核医学会 PET 核医学

同 時 計 数 (Scatter;S) 、 偶 発 同 時 計 数分科会合同ワーキンググループが発足し、(Random;R)の 3 種類があります。計数損装置の仕様や投与条件が異なっても、一定失が無いと仮定すれば、真の同時計数は以上の画質を担保することを目的とした放射能量に比例し、偶発同時計数は放射「がん FDG-PET/CT 撮像法のガイドライン」

能量の二乗に比例します。したがって、が 2009 年に策定された。

高放射能量の場合には真の同時計数よりこのガイドラインは、ファントム試験とも偶発同時計数が高くなることがあり、臨床画像評価試験で構成されており、ファ偶発同時計数の影響を受けて統計雑音のントム試験においては、第一試験にて対バ多い PET 画像となります。

ックグランド比が 4:1 の 10mm 径のホット球

そこで物理的指標として、雑音等価計の描出能を基準として、自施設における装数（noise equivalent count;NEC）を用置機種ごとに適切な撮影条件と再構成条件いて、PET 画像の画質をこの計数から推を決定、次に、第二試験においてはリカバ測します。

リー係数を用いて、描出能と分解能の判定

RCj=Cj/C37mm
2NEC=T /T+S+(1+k)fR[Mcounts]

Cj:各ホット球の最大画素値
C37mm:37mm のホット球の最大画素値

f は被写体が横断面内の有効視野内に占める割合、k は偶発同時計数の補正方法によ

今回、ワーキンググループでの他施設研究り決定される係数となります。

で得られた推奨条件と当院の装置 GE 社製

雑音等価計数の値は再構成条件に依存はDiscovery Ls 比較検討を行いました。

されませんが、真の同時計数に対する偶発下記は本ガイドラインの推奨値です。

同時計数の割合が異なるため、収集方法(2D、① NECphantom >10.4Mcounts

3D)、被写体の大きさにも依存します。

② N10mm

本ガイドラインでは、NECphantom をサイ
ノ グ ラ ム の ヘ ッ ダ ー 情 報 よ り Tortal<6.2%③ QH,10mm/N10mm >1.9
④ Relative RC10mm >0.38

Prompt= True+Scatter+Random と遅延同時
計 数 回 路 な ど で 計 測 し た Delayed

当院の Discovery Ls では、Prompt=Random、SF;散乱フラクション（文NECphantom >10.4Mcounts を満たす収集時

献値もしくは実測値）を用いて算出するた

間は、バックグラウンド 5.30kBq/ml で、め、下式のようになります。

3D 収集 3 分以上、2D 収集で 6 分以上、バックグラウンド 2.65kBq/ml では、3D 収

NEC=(1-SF)2(T+S)2/(T+S)+(1+k)fR

集 4 分以上、2D 収集で 10 分以上は必要で[Mcounts]あり、両者とも、視覚的評価とも一致した結果となった。

散乱フラクションの値はその機種の代表的N10mm<6.2%、QH,10mm/N10mm >1.9 においても、な値であるため、本ガイドラインでのファNECphantom の結果と同様な時間あたりからントム試験における散乱分布と多少異なる推奨条件を満たす結果となった。

状態で得られた値の可能性があることに留意する必要があります。

リカバリ係数においても、バックグラウ
ンド 5.30kBq/ml で、2D 収集にて 1～5 分と第二試験では、全てのホット球収集比較を行ったが、FWHM10mm とした理論(10,13,17,22,28,37mm)に対バックグラウ値を超えるには最低 5 分以上は必要であっンド比が 4:1 の放射能濃度に調整し、30 分た。

間収集したものと臨床条件と同一カウント

本ガイドラインでは一般的な投与量が得られる収集条件で相対リカバリ係数を3.7MBq/kg と し て 、 臨 床 放 射 能 濃 度 が下記の式より算出します。

2.65kBq/ml と設定されておりワーキンググ相対リカバリ係数は次式より算出します。

ループでの報告でもあるように、2D 収集でこの投与量は厳しい条件であるといえる。

結果、当院においても同様の結果となった。
2D 収集においては、充分な収集時間で高いNECphantom を得ないと 10mm ホット球の%コントラスト、%バックグラウンド変動性は基準をクリアできないと思われる。
その他に、PET 性能試験の一部も行った結果、均一性、空間分解能ともに導入当初とあまり変わらず良い結果を得ることできたが、解析ソフトによっては異なる数値がでることもわかり、メーカー提出の性能値がどのように計算されているかを調べておく必要があると感じた。
結語
PET 施設では、臨床を始める前にファントム等で装置性能評価、画質の評価をすべきであるが、ファントムの購入、核種の入手、解析の煩雑さから敬遠されがちである。近年、がん FDG-PET/CT 撮像法のガイドラインが策定され、また、解析においては、京都医療科学大学医療科学部

松本圭一先生より開発された PETquact を用いることで、簡便でかつ短時間で各種解析を行うことが可能となってきました。PET 装置の特性の理解を深めるためにも、本ガイドラインを用いて画質、性能評価を行うことは重要と考えます。
今回発表にあたり、いろいろと御指導くださいました日本メジフィジックス株式会
社 大﨑洋光氏に深く感謝いたします。