日呼吸誌●原3（2），2014

221

著

慢性閉塞性肺疾患（COPD）における CT 画像と呼吸機能の相関関係の検討
石井聡ａ

杉山温人ａ

切替照雄ｂ

正木晴奈ａ

仲剛ａ

飯倉元保ａ

竹田雄一郎ａ

放生雅章ａ

要旨：慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease：COPD）の評価においては呼吸機能検査が主であるが，胸部 CT での低吸収領域の評価も予後との相関を示すことが報告されている．定量的に測定できる方法として国立国際医療研究センター病院では自動解析ソフト Lung Vision® を導入した．胸部 CTにおいて低吸収領域を黄色に可視化し点数にて評価できる．45 名について胸部 CT・呼吸機能検査を施行し評価し，相関があるかを検討した．Lung Vision 点数は 1 秒率・1 秒量などと有意な相関を認めた（p＜0.01）．
キーワード：慢性閉塞性肺疾患，低吸収領域，低吸収領域体積
COPD, Low attenuation area, Low attenuation area volume

緒センター病院を受診した喫煙歴のある 40 歳以上の患者言のうち，informed consent が得られ，治療薬導入前に 1 秒

慢 性 閉 塞 性 肺 疾 患（chronic obstructive pulmonary

率［FEV 1/FVC（forced expiratory volume in 1 s/disease：COPD）はタバコ煙などの有害物質を長期間forced vital capacity）］が 70％以下であった患者 50 名吸入曝露することにより生じる肺の炎症性疾患である．

を対象とした．肺腫瘍もしくは転移性肺腫瘍を認めた症

COPD の早期発見においていちばん大切なのは呼吸例は除外した．またβ2 刺激薬（サルブタモール硫酸塩）機能検査であり，COPD の予後と呼吸機能検査に関しの吸入により 1 秒量が 12％以上もしくは 200 ml 以上改て多くの報告がなされている．しかし最近では胸部1）〜4）善した症例は除外した．

CT における気腫性病変を示す低吸収領域（low attenu-呼吸機能検査（β2 刺激薬投与前・投与後），胸部 CT，ation area：LAA）と予後との相関を示す報告もある ．

CAT（COPD アセスメントテスト）スコアーなどを同

LAA の評価においては Goddard 分類 が使用されるが日に施行し，相関関係を検討した．当研究は国立国際医

主観的な視覚評価であり，異なる観察者間の評価のばら療研究センター病院倫理委員会にて承認を得て行った．

5）6）

胸部 CT は Aquilion®（東芝メデイカルシステムズ）・つきが問題となる．
定量的に測定できる方法として国立国際医療研究センDiscovery®（GE ヘルスケア）を使用し，呼吸機能検査

ター病院では自動解析ソフト Lung Vision （サイバー

機器は CHESTAC-8900®（チェスト）を使用した．胸部ネットシステム）を導入した．Lung Vision® は胸部 CT

CT の撮像条件はスライス厚 1 mm 以下，再構成間隔 1において低吸収領域を黄色に可視化し点数にて評価できmm 以下，吸気に息止めを行い撮影した．肺気腫解析ソる（図 1）．この Lung Vision® により測定した LAA のフトは Lung Vision®（サイバーネットシステム）を使割合と呼吸機能検査が相関するかを検討した．

用 し，LAA 評 価 の た め の 閾 値 を−945 と し た．Lung®

方法

2011 年 1 月から 2012 年 3 月までに国立国際医療研究Vision® は，CT 画像から 3 次元ボリュームデータを構築し，気管・気管支，肺野領域を抽出する．抽出された肺野領域から低吸収領域を見つけ，6 近傍法などにより3 次元的に肺気腫領域かどうかを判別する．解析ソフト

連絡先：石井 聡〒162‑8655 東京都新宿区戸山 1‑21‑1

によって，自動で上部・中部・下部に分けられる．分け方としては肺野上端から下端の間において上端から 1/6ａに相当するスライスを上部，肺野上端から 2/6 に相当す

ｂるスライスを中部，肺野上端から 4/6 のスライスを下部国立国際医療研究センター病院呼吸器内科

国立国際医療研究センター研究所感染症制御研究部（E-mail: satishii@hosp.ncgm.go.jp）（Received 4 Sep 2013/Accepted 19 Nov 2013）とし LAA を評価した．LAA に関しては黄色にて可視化され，LAA スコアーについても自動で計算される．

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日呼吸誌

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図 1 Lung Vision® にて評価した CT 画像結果．上中下肺野にわかれ LAA の割合を評価し，LAV と LAA total point もコンピューターにて自動解析にて算出することができる．

計算方法としては Goddard 分類を参考にし，0 点：対期 6 名・II 期 21 名・III 期 6 名・IV 期 3 名 で あ っ た．

象肺野の 5％未満，1 点：全肺野の 5％以上 25％未満，2

呼吸器系吸入薬の使用状況に関しては，抗コリン薬は点：全肺野の 25％以上 50％未満，3 点：全肺野の 50％

36 名・β2 刺激薬は 1 名・吸入ステロイド 3 名・吸入ス

以上 75％未満，4 点：全肺野の 75％以上とし，左右そテロイドβ2 刺激薬配合剤が 22 名に使用されていた．

れぞれ上・中・下肺野の計 6ヶ所についての点数を合計

気管支拡張薬投与後の呼吸機能検査は 1 秒量（FEV1）
中央値 1.86 L（0.42〜3.57 L），対標準 1 秒量（％FEV1）

し表記している．
2 群間の有意差検定に関しては SPSS を使用し，Pearson の相関係数を用い p＜0.05 以下を有意とした．

結果

中央値 70.3％（14.7〜113.7％），努力性肺活量（FVC）
中 央 値 3.05 L（1.58〜5.19 L），1 秒 率（FEV1/FVC） 中央値 64.3％（26.6〜81.8％）であった．低吸収領域体積（lowattenuation area volume：LAV） は 中 央 値 6.1％（0〜informed consent が得られた 50 名のうち，4 名が可65.2％），LAA に 関 し て は 左 上 肺 野 平 均 16.4％（0〜逆性を認め，1 名が転移性腫瘍を認めたため除外とし，93％）， 左 中 肺 野 14.7％（0〜93％）， 左 下 肺 野 11.0％

最終的に 45 名について胸部 CT・呼吸機能検査を施行（0〜93％），右上肺野 21.7％（0〜78％），右中肺野 17.0％

し評価した．年齢中央値 71 歳（46〜88 歳），
男性 40 名・（0〜80％），右下肺野 11.3％（0〜55.3％）であった．LAA

女性 5 名，ブリンクマン指数中央値 1,000（160〜3,800）は下肺野より上肺野に多く認めた．Lung Vision 点数は中であった．CAT スコアー中央値 14 点（11〜31 点）であっ

央値 5 点（0〜20 点）であった（表 1）．Lung Vision 点数，

た．呼吸機能検査における病期分類では，正常 9 名・I

LAV ともに 1 秒量と有意な相関を認めた（p＜0.01，

223

CT 画像と呼吸機能の相関関係の検討

表1
因子検査を施行した 45 名の背景

中央値（範囲）年齢
性別（男性/女性）BI
HOT（有/無）BMI（kg/m2）

71 歳（46〜88）
40/5
1,000（160〜3,800）
3/42
21.8（13.7〜32.3）

因子

気管支拡張薬投与前
FEV1（L）％FEV1（対標準 1 秒量）
FVC（L）
FEV1/FVC

14（1〜31）5（0〜20）6.1（0〜65.2）
Stage I：6，Stage II：21
Stage III：6，Stage IV：3
（スパイロメトリー正常：9）気管支拡張薬投与後FEV1（L）％FEV1（対標準 1 秒量）
FVC（L）
FEV1/FVC

1.86（0.42〜3.57）
70.3（14.7〜113.7）
3.05（1.58〜5.19）
64.3（26.6〜81.8）

1 秒量

1 秒量

1.81（0.42〜3.46）
68.9（14.7〜114.4）
2.94（1.54〜5.06）
61.9（27.3〜79.3）

中央値（範囲）CAT
Lung Vision 点数
LAV（％）
病期分類

1 秒量と Lung Vision 点数・LAV との相関関係．

対標準 1 秒量

対標準 1 秒量

図2

図3

対標準 1 秒量と Lung Vision 点数・LAV との相関関係．

3（2），2014

1 秒量

日呼吸誌

1 秒量

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CAT

1 秒率と Lung Vision 点数・LAV との相関関係．

CAT

図4

図5

CAT スコアーと Lung Vision 点数・LAV との相関関係．

Pearson の相関係数：−0.444，−0.558）（図 2）．1 秒率・確であると報告している．最近ではさまざまな LAA を対標準 1 秒量ともに有意な相関を認めた（図 3，4）．

評価する自動解析ソフトによる解析が報告されている．

CAT スコアー・ブリンクマン指数と画像評価において

Tanabe らは，COPD の増悪群の方が非増悪群と比較しは相関は認めなかった（図 5，6）．て LAA が悪化していくと報告しており8），Haruna らは

考CT にて測定した LAA の経年的な変化が多変量解析に察おいて，最も死亡率との相関性が高いと報告している9）．

従来，COPD の胸部 CT の画像上の評価法には Goddard 分類 が古くから使用されている．この方法では肺6）喫煙を継続すると LAA が増加していくことも報告されている10）．

野を左右それぞれ上・中・下の計 6ヶ所に分け，各部位

今回我々は，新しいソフトウェア Lung Vision® を使用の気腫性変化の程度を 5 段階（0〜4 点）に分類してそし LAA の評価，解析を行った．呼吸機能検査（FEV1・％の合計点を計算し（24 点満点）
，8 点未満を軽症，8 点FEV1・FEV1/FVC）と胸部 CT における画像評価（Lung

以上 16 点未満を中等症，16 点以上を重症と評価する．

Vision 点数・LAV）と有意な相関を認めた．今回の研しかしこの方法は主観的な視覚評価であり，異なる観察

究では，Lung Vision® は今まで出ている肺気腫自動解者間の評価のばらつきが問題となる．Mets ら は視覚的析ソフト11）〜13）と同様に，LAA と呼吸機能において有意な評価にて行うよりも自動解析ソフトを使用した方が正な相関を認めた．今までのソフトウェアと異なる点は

7）

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喫煙本数

喫煙本数

CT 画像と呼吸機能の相関関係の検討

図6

喫煙本数と Lung Vision 点数・LAV との相関関係．

Lung Vision® のように点数化できるソフトウェアは少ないことがあげられる．現在は LAA の分布と遺伝子多型に関しても報告 されており，matrix metalloprotein14）の評価も行っていくことを検討している．
本論文の要旨は第 52 回日本呼吸器学会学術講演会において発表した．

ase（MMP-9）の遺伝子多型は上葉優位型の肺気腫を伴謝辞：本試験は 2010 年度国際医療研究開発費（22 指 121：うことが明らかになっている．このような LAA を可視疾病の治療方法，保健医療の EBM に関する研究 6：研究代化し定量化するソフトウェアを導入することにより気腫表者切替照雄）の助成を受けた．

性病変の分布や病態の進展を知ることができ，COPDの評価において有用な可能性が考えられる．

著者の COI（conﬂicts of interest）開示：本論文発表内容

気腫性病変部位は胸部 CT にて LAA となる ．LAA15）に関して特に申告なし．となる理由は，撮影部の単位体積あたりの組織量が空気引用文献に比べて小さい値となるからである．肺野の CT 値は一般には−700 HU 程度で，気腫性病変部位はおよそ−910
HU 以下とされている．Wang ら16）は−950 HU 前後に設定した方が LAA が正確に描出されると報告している．
当検討でも LAA 評価のための閾値を−945 HU に設定しており，正確な評価ができていると考えている．
今回の研究にはいくつかの制限がある．当研究においては無治療の患者群ではなく前医などにてすでに既治療（抗コリン薬・吸入ステロイドβ2 刺激薬配合剤など）が導入されている患者が多いことがあげられる．また，呼吸機能検査において，拡散能・残気量などと気腫性病変は相関することがいわれているが評価できていない．さ
らに，今回の研究では気腫性病変に関してしか注目していない点がある．COPD の気流閉塞は気道病変と気腫性病変とが複合的に作用して生じる．当ソフトウェアでできるのは LAA の評価のみであり，気道径の測定はできない．近年の機器の進歩に伴い，3 次元の気道解析を行うことが可能なソフトウェアがあり，気道径を測定することが可能である17）〜19）．Hasegawa らは気管支拡張薬に伴う気道径の改善（拡張）は中枢側より末梢側の方が効果が大きいと報告している17）．今回の研究では気腫性変化のみの評価を行ったが，今後は気道病変（気道径）1）Vandevoorde J, et al. Early detection of COPD: A
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with and without chronic obstructive pulmonary

Abstract

Correlations between computed tomography images and respiratory function inchronic obstructive pulmonary disease

Department of Respiratory Medicine, National Center for Global Health and Medicine
Department of Infectious Diseases, Research Institute, National Center for Global Health and Medicineab

Satoru Ishii a, Haruhito Sugiyama a , Teruo Kirikae b, Haruna Masaki a,
Go Naka a, Motoyasu Iikura a, Yuichiro Takeda a and Masayuki Hojo a

Although respiratory function tests are the primary method of assessing chronic obstructive pulmonary disease（COPD）, the assessment of low-attenuation areas（LAA）on chest computed tomography（CT）has also
been reported to facilitate assessment of prognosis. Our hospital installed Lung Vision® automatic analysis software, which visualizes LAA in yellow on chest CT and enables quantitative assessment. A total of seven patients
met the exclusion criteria［improvement of forced expiratory volume in 1 s（FEV1）by ≧12％ or ≧200 ml following inhalation of a β2 agonist（salbutamol sulfate）in four patients and test discontinuation because of metastatic
lung tumor and other reasons in three patients］.Chest CT and respiratory function tests were conducted in 45
patients, and the results were assessed to determine the presence of correlations. A significant correlation（p＜0.01）was observed between the Lung Vision score and FEV1/FVC, FEV1.