博 士 （ 医 学 ） 工 藤 與 亮

学位論文題名Qu
antitati
ve CBFme
asu
rem
entb
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yna
micPe
rfusionCT Using Vascu
lar―Pixel Elimin
ation Me
thod:
ComparlSOnWithH
2150PET（血管 除去法を用いたCT
潅流画像による定量的脳血流測定：
PET
画 像との比較 ）学位論文内容の要旨「目的」CT潅流画像を用いた脳血流測定は急 性期脳梗塞患者において有用であり、検査時間の短さ、高い空間分解能、特殊な機器が不要であることなどが利点としてあげられる。しかし、従来用いられているPE
T
画像 やSPEC
T画 像と の相 関に つい ての報告は少な く、CT潅流画像では脳表の血管が非常に目立ち、脳血流量 (Cerebral Blood Flow、CBF)を過 大評 価す ると いう 問題 点が ある 。我 々は CT
潅 流画 像によるC
BF
値の過大評価は、脳表に存在する太い血管構 造が原因であると仮説を立て、CT潅流画像において血管を除去す るこ とに より 定量 的CBF値測 定がより正確に なるのではないかと考えた。本研究はCT
潅流画像における 血管 除去 法(Vascular‑Pixel Elimination法 、VPE法）の効果をPET画像と比較して検討したものである。
′「 対象 と方法」5
人の 健常人ボランテイアを対象とし、PET画像とC
T潅流画像を用いた脳血流測定を行つた 。CT潅 流画 像は ヨー ド造 影剤 40m
Lを急速静注し、同一のスライス位置で35〜 40秒間の連続撮影を行いデ ータを収集した。CBF
値の測 定は独自のプログラムを作成して解析し、解析原理としてCentralVolumePrinciple法およぴDe
convolution法を用いた。Deconvolution
法としてはSingular ValueDeconposition
法 を用 いた。PETによ る脳血流測定は150で標識し た水を静注し、10分間の連続デー夕収集を行い、非線形 最 小 自 乗 法 によ り C
BF値を 解析 した 。CT‑C
BF画 像と P
ET‑CBF画像 は位 置合 わ せを 行い 、ス ライ ス全体 、灰 自 質、 白質 の平 均CBF
値 をCTと PET間で 比較 し、 両者 の相関も検討した。灰自質と自質の分離は造 影 剤 到 達 前 のCT画 像を 用い て行 った 。VPE法 に おい ては CT潅 流画 像に おけ る脳 血液 量(CBV)を 元に行 った 。C
BVがある一 定の閾値以上のpixelを血管 pixelとみなし、CBF解析から除外した。闘値は最適値を 求め る ため に5mL/lOO
gか ら20mL/lOOgま で変 化さ せて 検討を行った。視覚 的な画質評価も2名の神経放射 線科医により行われた。
「結果」VPEを行わない場合、視覚的に脳表の血管が非常に目立 つ結果となった。VPEの閾値 を下げていくと、血管として認識さヽれるpixelは徐々に増加し、CBF画像から徐々に除外された。閾値が8mL/lOOg
以下では正常の脳実質と思われる部位も血管として認識され、脳実質も一部除外される結果となった。V
PE法―555―

を用 いな い場 合は P
ET‑CBFと C
T‑CB
Fの 相関 係数 は低かったが（平均0.
44)、血管除去を行うことによって良好な相関が得られ（平均0.
65)、回帰直線の傾きも平均1.
75から平均1.17と減少した。対象者5人中4人で VPE法の 閾値 が8mL/lOOgの時 に相 関係 数が 最大 にな り、 残り の1人 は6mL/100gで 最大 とな った 。
スラ イス 全体 のCT‑ CBF
値はV
PE法を 用い ない 場合 はPET‑CBF値よ り大 きく 、VPE法の 閾値 を低 くし ていく とPET‑ CB
F値 に近 づい た。 VP
E法 を用 いな い場合のCT‑ C
BF
値 の平均はスライス全体、灰白質、白質で それ それ 59.01、66.
73、 42.
5 3mL/lOOg/minであり、VPE法の 闘値を8mL/lOOgとした場合はそれそれ45．56、52.
75、30.38mL/100g/minであった。PET‑ CBF
値の平均はスライス全体、灰白質、自質でそれそれ 46.86、 50.89、38.20mL/lOOg/minであり、VPE法の闘値による 変動はほとんど認められなかった。
「考察」CT潅 流画像を用いた定量的脳血流量測定は動物実験や臨床例 で検討されているが、PET
画像との比 較ではC
BF
値 の過大評価が問題となっている。両者には測定原理に相 違があり、PET
画像では水や 二酸化炭素を使用 しているため真の組織潅流を測定することができるが、CT潅流画像ではヨード造影剤（血管内トレーサー）を用いて血流測定を行っているため、脳血管関門が正常であれば血管内のみの血流を測定することになる 。結果的にCT潅流画像では脳表の血管構造が非常に目立つ結果となり、それを除外することに よっ て測 定さ れる CBF値 がPETでの値に近づくことが予想された。血 管の除去にはCBV値を用いた が、これはCBV値は対象となるpixel内の血液量すなわち血管の割合を示しているためである。実際の血管の除去 は CBV値 の閾 値を 変化 させ て検 討 した が、 C
T‑CB
F値 とPET‑CBF値の 相関 が最 大と なる 閾値 は5人 中4人で8mL/lOOgであり、残りの1人も6mL/lOOgと近しヽ値であった。また、この闘値を用いることでCT‑CB
F
値 の絶対値もPE
T‑CB
F値に近くなり、視覚評価的にもこの闘値で問題な いとが確認された。R
OIを用 いて測 定する場合はROI内の血管構造の多寡により測定値が変動するが、VPE法により血管構造を除去し て測定することに より、測定値の変動を少なくすることができるため、VP
E法は脳表付近の灰白質の血流測定に有用であると 考えられる。
PET‑
CB
F値はスライス全体では過去の報告 と一致していたが、灰白質と白質では若干の違いが認められ、灰白質で過去の報告より低く、自質で高かった。この違いは恐らく灰白質と白質の分離方法によるものと考え ら れ た 。 また 、今 回測 定さ れた CT‑CBF
値 とPET‑
CBF値は 、前 述の 閾値 でVPE法を 用い るこ とに よル
スライス全体 でよく一致し、灰自質でややCT‑C
BF
値が高く、白質でやや低い結果であった。この違いも灰白質と白質の 分離方法に起因している可能性があり、またCT
潅流画像 とP
ET
画像での血流測定原理の違いによる可能性 もあると思われた。
この研究では 5人の健常人ボランテイアを 対象として検討を行ったが、PE
T検査はコストが高く利用も制限されているこ と、CT検査及ぴP
ET
検査では 放射線被曝があることから、人数を十分に増やすことができな
か った 。CT検査 とPET検査 との 時間 間隔 も長 めで あり 、CBF値が変動する可能性もあった。しかし 、両者の検査は1日の同じ時間帯に行ったため 日内変動は最小限であると考えられ、また長期的な変動も7％程度と報告され ているため大きな問題ではないと思われた。
「 結論」CT潅流画像において、CBV値を用いることで血管構造の除去が可能である。血管除去法(VPE法）
はC
T潅流画像を用いた脳血流量測定を正確にし、頭蓋内の血流評価において有用な手段であると考えられる。

― 556ー

学位論文審査の要旨
主 査 教 授 岩 崎 喜 信
副 査 教 授 宮 坂 和 男
副 査 教 授 玉 木 長 良

学位論文題名
Quantitative CBFmeasurementbyD
yn
ami
cP
erf
usion
CTUs
ingVa
scu
lar−PixelEliminationh/Iethod:
ComparlS
OnW
ith
H2150
PET
（血 管除去法を用いたCT
潅流画像による定量的脳血流測定：
PE
T画像との比 較）CT潅流画像を用いた脳血流測定は 検査時間の短さ、高い空間分解能、特殊な機器が不要であることなどが利点としてあげられている 。しかし、従来用いられているPET画像との相関にっいての報
告は 少な く、 CT潅流 画像 では脳表の 血管が目立ち、脳血流量（Cerebral B
lood F
low、CBF)を過大評 価す ると い う問 題点 がある。本 研究の目的はCT潅流画像を用いたCB
F測定において血管除去法(Vascular‑Pixel E
limination法、VPE法）の効果をPET画像と 比較して検討することである。
5人の健常人ポランテイアを対象と し、PET画像とCT潅流画像を 用いた脳血流測定が行われた。
CT
潅 流画 像は ヨ ード 造影 剤40m
Lを 急速 静注 し、 同一 のスライス 位置で35^‑40秒間の連続撮影を行い デー タを 収 集し た。 CBF値の測定は独自のプログラムを作成 して解析され、解析原理として
C
entr
al Volume P
rinciple法および D
econvolution法が用いられ た。．PETによる脳血流測定は160で標識した水を静注し、10分間の連 続デー夕収集を行い、非線形最小自乗法によりCBF値が解析され た 。 CT‑CBF画 像と PETCB
F画 像は 位置 合わ せが 行わ れ、 ス ライ ス全 体、 灰白 質、 自質 の平 均
CBF値 をCTとPET問で 比較 し、 両者 の相 関が 検討 され た。灰自質 と白質の分離は造影剤到達前のCT
画 像を 用い て 行わ れた 。VPE法 では CT
潅 流 画像 にお ける 脳血 液量 (Cerebral Blood Volume、CBV)を 利 用 し 、 C
BV値が ある 一 定の 闘値 以上 のpixelを血 管 pixelと みな し、 CBF解 析か ら除 外さ れ た 。 VPE法 の 閾 値 は 最 適 値 を 求 め る た めに 5m
L/lOOgか ら20m
UlOO
gま で変 化さ せて 検討 された。視覚的な画質評価も2名の神経放射線科医により行われた 。
VPE法を用いない場合、視覚的に脳表 の血管が目立つ画像となった。VPEの闘値を下げていくと、血管 とし て認 識 され るpixelは徐々に増加し、CBF画像から徐々に除外された。VP
E法を用いない
場 合 は PET‑ CBFとCT‑
CBFの相 関係 数は 低か った が（ 平均 0.44)、VPE法を 使う こと によ って 良好な相関 が得られ（平均0.65)、回帰 直線の傾きも平均1.75から平均1.
17と減少した。対象者 5人
中 4人 で VPE法 の 閾 値 が 8mL/lOOgの 時 に 相 関 係数 が最 大に なり 、残 りの 1人は 6mL/lOOgで最 大‑ 557―

と な っ た 。 ス ラ イ ス 全 体 の CT‑CBF値 は VPE法 を 用い な い 場合 は PE
T‑CB
F値 よ り 大き く 、 VPE
法 の闘 値 を 低く し て いく と PE
T‑CB
F値 に 近づ い た 。 V
PE法を用 いない場 合のCT‑CBF
値 の平均 はスライ ス全体、 灰白質 、自質で それそ れ5
9.
01、66.
73、42.
53mL/lOOg/min
であり、VPE法の闘値を8mL/l
OOgとし た 場 合は そ れそ れ45.56、52.
75、30.
38mL/lOO
g/min
であ った。PET‑CBF
値の 平
均はス ライス全 体、灰 白質、白 質でそ れそれ46.
86、50.
89、38.
20
lnL/lOOg/minであり、VP
E法の閲値に よる変動 はほと んど認め られな かった。 以上の結 果から 、CT潅流画像においてVPE法を使用して大きな血管構造を除去することにより、脳血流量測定の精度が向上することが示唆された。
口頭 発表に際 し、玉 木教授よ りC
BV値の妥当 性、自質 におけ るV
PE
法 の影響 、相関解 析での 灰白質・ 白質の違 い、臨床例（脳血管障害）への応用、C
BFの定量値の必要性について、宮坂教授から変性 疾患など への応 用、脳実 質の辺 縁と中心部でのCB
F値の解析法と妥当性、M
RIを利用した皮質・灰白質の分離、P
ETとCT
画像のfusion
方法にっいて、岩崎教授より今後の研究の発展性、SPECTとの相関についての質問があった。いずれの質問に対しても、申請者は実験結果、理論的背景、文献などを引用し、概ね妥当凝回答を行った。
これまでもCT
潅流画像における定量的脳血流量測定についての研究は顔されてきたが、本研究では定量性についての問題点を明確にし、さらに解決方法を提示したことが有用である。また、本研究はC
T潅流画像を用いた脳血流量測定の精度を向上させる手法として評価され、学位論文に値するも´のと判断した。
審査員一同は、これらの成果を高く評価し、大学院課程における研鑽や取得単位なども併せ申請者
が博 士 （医 学 ）の 学 位を 受け る のに 十 分な資格を有 するものと判 定した。

ー 558ー