恵寿総合病院医学雑誌

2021 年

原著

低線量 CT を用いた尿管結石診断のための最適パラメーターの検討
永草大輔 1) 川村研二 2) 奥村みず穂 1) 佐道裕輔 1) 辻口美奈子 1) 延田宗久 1)
野田英治 1) 林圭子 1) 赤坂正明 1) 坂下純司 1) 井上大 3) 角弘諭 4)1)恵寿総合病院
3)金沢大学附属病院

放射線課
放射線科

2)恵寿総合病院

泌尿器科

恵寿総合病院

4)

放射線科

【要約】
【目的】低線量 CT は，尿管結石の診断・評価に有効であるとする報告が散見される。再構成パラメーターの設定により更なる被ばく低減の余地があると考え，尿管結石の評価に最適な設定値を検討した。
【方法】1.0～3.0mm（0.5mm 間隔：5 個）のシュウ酸カルシウム結石を，直径 33cm アクリルファントムに封入し，被ばく線量を 30%から 10%まで 5%刻みに変化させ撮影した。それらの画像から再構成関数，スライス厚，逐次近似再構成の使用の有無を変化させ画像を作成し，視覚評価およびプロファイルによる物理評価を行った。
【結果】線量 10%で最も小さい結石まで評価できたのは，標準軟部用関数 B40f，スライス厚 2mm，逐次近似再構成の使用となり，それぞれ 2mm 結石，1.5mm 結石，2mm 結石が評価可能であった。視覚評価とプロファイルによる評価の結果は矛盾しないものであった。最適な再構成パラメーターを設定することで線量10%において 1.5mm 以下の結石が評価可能であることが示唆された。
【結語】結石患者を模擬したファントムによる基礎的検討により，各条件で最も優れた再構成パラメーターを用いることで線量 10%まで低減しても 1.5mm の結石が識別可能であると示唆された。
Key Words：低線量 CT，尿管結石，逐次近似再構成という報告も散見されるが 5-8)，再構成パラメーター【はじめに】
本邦では，尿路結石治療の判定基準として，1989について詳細な検討はなされていない。

年に園田らにより報告された「ESWL における結石

一般的に線量が少なくなると画質が低下するとさ治療の評価基準」1)が広く用いられてきた。この評価れているが，再構成パラメーターを診断目的に合わ基準は，破砕後残石の KUB での長径のみでの評価せて適切に設定することにより画質の低下を補うこであったが，単純 CT による結石の評価の有用性のとができる可能性がある。

報告がされ 2)，CT で体積も含めて評価する「新たな再構成パラメーターにも様々あるが，今回は低線尿路結石治療の評価基準」3)が提案された。単純 CT

量で微小結石を観察することを想定し，再構成関数

では，結石の密度，内部構造，皮膚からの距離など（高コントラスト物体である結石を観察するにはど有用な情報が多く得られるが，放射線被ばくが増加の空間周波数強調関数が最適か），スライス厚（薄いすることが欠点として挙げられる。特に本邦では医スライス厚では小さい結石まで評価可能か），逐次近療被ばくが多いと報告されており 4) ，被ばく量低減

似再構成の使用（低線量でのノイズの増加による影に留意する必要がある。3mm 以上の尿管結石は低響を低減可能か）の 3 点に着目した。これらの適正線量 CT でも通常の CT と同等な診断率が得られる化により，診断に必要な画質を担保しつつ，更なる恵寿病医誌 9: 34-39，2021- 34 -

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2021 年使用した。撮影条件は，当院で腹部 CT に使用している，管電圧：120kV，ローテーションタイム：0.5s，ヘリカルピッチ：0.6s とした。
得られた各線量での撮影データを，再構成関数・スライス厚・逐次近似再構成法の使用の有無をそれ
図 1 シュウ酸カルシウム結石を封入した円形水ファン
トム

ぞれ変化させ画像再構成を行った。再構成関数の変化による比較では，骨用高空間周波数強調関数である B70f，通常腹部 CT に使用される B40f，スムージング関数である B10f の 3 種類を使用し，スライス厚は 3mm で固定した。スライス厚の変化による比較では，1mm，2mm，3mm の 3 種類を使用し，再構成関数は B40f で固定した。逐次近似再構成法の使用の有無による比較では最大強度である強度 5を使用し，再構成関数 B40f，スライス厚 3mm で固定した。FOV (field of view)は全画像で 320mm とした。
再構成した全ての画像を，当院放射線技師 8 名（経験年数：中央値 17 年，範囲：6－35 年）で，ファントムに封入された結石のうち識別可能な最小結石サイズを評価し，8 名の平均値を視覚的評価として用いた。表示条件はウィンドウ幅：300，ウィンドウレ

図2

1 次元プロファイルの作成方法

ベル：35 で固定して観察を行った。画像観察用モニタ ー と し て の 読 影 用 モ ニ タ ー RadiFoce RX211（EIZO 社製，解像度 1200×1600）を使用した。

被ばく量低減が期待される。
本研究の目的は，低線量 CT で尿管結石を評価す

視覚的評価の裏付けとして物理的評価（プロファる時の最適な再構成パラメーター（再構成関数，スイルの解析）を行った。各サイズの結石が中央となライス厚，逐次近似再構成法）を検討する事である。

るような位置にそれぞれ 1×25pixel の ROI（regionof interest）を配置し 1 次元プロファイルを測定し結石部分の形の変化やノイズによる CT 値の変動を【対象および方法】
対象として，長径が約 1.0mm，1.5mm，2.0mm，2.5mm，3.0mm (各±0.1mm 以内)の計 5 個のシュウ比較した（図 2）。画像解析ソフトとして Image J（株式会社リジット）を用いた。

酸カルシウム結石（CaOx：95%）を封入した直径

倫理的配慮：今回はファントムによる研究のため，33cm の円形水ファントム（TOSHIBA 社製）を作

特定の個人を識別することができる個人情報は用い成した（図 1）。ておらず，患者への介入も行っていない。ヘルシン

撮影線量を患者体型に合わせて調節する自動露出

キ宣言に従って研究を実施した。この研究は，恵寿制御機構を用いて腹部を撮影する時の当院での設定

総合病院倫理員会の承認を得て行った（審査番号

線量を 100%（Quality ref. mAs = 300，CTDIvol =2020-5-3 号）。

約 20mGy）とし，線量 30%から 10%まで 5%ずつ変化させた線量でファントムを撮影した。撮影には【結果】

SOMATOM Definision Flash（SIEMENS 社製）を- 35 -

線量変化が視覚評価におよぼす影響（図 3）：線量恵寿総合病院医学雑誌

図 3 線量を変化させた時の視覚評価の結果 Bar は標準偏差を示した。

2021 年

図 7 線量を変化させた時の 2mm 結石（線量 20%）のプロファイルカーブ

図 8 再構成関数を変化させた時の 2ｍｍ結石（線量20%）の画像
B10f（左）では B40f（中央）と比較し結石周囲のノイズは減少したが結石のコントラストがわずかに低下した。B70f（右）では細かいノイズが増加し B40f と比較し視認性が低下した。

図 4 線量を変化させた時の 3mm 結石のプロファイルカーブ
中央のピークが結石部分，左右の平坦部が結石周囲のバックグラウンドとなっている。

を 10~30％まで変化させた時，10%では 2.5mm 結石が識別可能であり，25%に増加させると 1.5mm 結石まで識別可能となった。
線量変化が画質におよぼす影響（図 4，5）：プロ
ファイルカーブにおいて線量 10%では線量 100%に比べ，結石部分の CT 値低下，および結石周囲のノイズ増加による CT 値の変動を認めた。画像上でも
図 5 線量を変化させた時の 3ｍｍ結石の画像
線量 10%（左）では線量 100%（右）に比べ，ノイズが増加し明らかに画質低下が低下した。

線量 10%では明らかに画質低下を認め，結石とノイズの判別が困難となった。
再構成関数が視覚評価におよぼす影響（図 6）：線量 10%で B10f･B40f が 2mm 結石，B70f が 3mm結石まで識別可能であった。B40f は B10f と比較して 線 量 25% ま で は 差 は 認 め な か っ た が ， 線 量10~20%では識別可能な最小結石サイズの平均値がわずかに低下し，結石の検出能の向上が得られた。
再構成関数が画質におよぼす影響（図 7，8）：プ
ロファイルカーブにおいて，B10f では B40f と比較

図 6 再構成関数を変化させた時の視覚評価の結果

し結石周囲のノイズは低減されたが結石部分の CT値の低下も認めた。これにより結石部分と周辺との- 36 -

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2021 年

図 9 スライス厚を変化させた時の視覚評価の結果
図 13 逐次近似再構成の有無を変化させた時の 2mm
結石（線量 30%）のプロファイルカーブ

図 10 スライス厚を変化させた時の 2mm 結石（線量10%）のプロファイルカーブ
図 14 逐次近似再構成の有無を変化させた時の 2mm結石（線量 10%）の画像（左：逐次近似再構成不使用，右：逐次近似再構成使用）。矢印は結石を示した。逐次近似再構成の使用により結石周囲のノイズが低減を認めた。

CT 値の差が B10f では約 170HU，B40f では約
図 11 スライス厚を変化させた時の 2mm 結石（線量10%）の画像（左：スライス厚１mm，右：スライス厚 2mm）。
矢印は結石を示した。スライス厚 1mm はノイズが増加しスライス厚 2mm と比較し結石とノイズの判別が困難となった。

250HU となった。B70f では，B10f･B40f と比較し結石部分と結石周囲のノイズの CT 値変動がともに著しく増加し結石とノイズの形状の差を認めなくなった。結石のピークは B70f が最も高かったものの周囲ノイズの上昇や不均一性が高まっており，B40fの優位性が示唆された。B10f の画像では B40f と比較し結石周囲のノイズは減少したが結石のコントラストがわずかに低下した。B70f の画像では細かいノイズが増加し B40f と比較し視認性が低下した。
スライス厚の変化が視覚評価におよぼす影響（図9）：線量 15%以下ではスライス厚 2mm が最も小さい結石サイズまで識別可能であった。スライス厚1mm は線量 20%まではほかの条件より小さい結石まで識別可能であったが線量 15%以下ではスライ

図 12 逐次近似再構成の有無を変化させた時の視覚評価の結果

ス厚 2mm に劣る結果となった。
スライス厚の変化が画質におよぼす影響（図 10，- 37 -

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2021 年11）：プロファイルカーブにおいて結石部分の CT 値

石の CT 値は高くなるが，周辺ノイズも大きくなりは 1mm，2mm，3mm の順で高い値となった。結石結石がノイズに紛れてしまい視認性が低下した事と，周囲の CT 値変動は 1mm，2mm，3mm の順で大きスムージング処理が強くかかる B10f で，周辺ノイくなった。図 11 に視覚的評価で逆転が生じた線量ズは減少したが結石の CT 値も低下したため B40f10%での 2mm 結石の画像を示す。スライス厚 1mmに比べ結石と周辺のコントラストが低下し視認性がの画像はノイズが増加しスライス厚 2mm と比較し低下した事が考えられた。また，B70f と B10f のど結石とノイズの判別が困難となった。

ちらの場合においても結石のプロファイルの形が変逐次近似再構成の使用が視覚評価におよぼす影響

動してしまい結石サイズが正しく評価できない可能（図 12）：線量 20%までは逐次近似再構成の使用に性も示唆された。普段の見慣れた画像となり評価しよる優位性はほとんど認められなかったが，線量やすいという点から考えても再構成関数は通常時と20%以下の低線量帯においては逐次近似再構成を使同じく B40f を使うことが望ましいと考えられた。

用することで不使用時より小さい結石が識別可能とスライス厚による比較では，線量 20%まではスライス厚 1mm が最も視認性が高い結果となったが，なった。
逐次近似再構成の使用が画質におよぼす影響（図

線量 15%以下でスライス厚 1mm よりスライス厚13，14）：プロファイルカーブにおいて逐次近似再構

2mm における視認性が上回った。これは，スライス成の使用によりカーブ中央の結石部分の CT 値の低厚が薄くなるほどパーシャルボリューム効果の影響下を抑えつつ，結石周囲のノイズが低減された。画が小さくなり CT 値が高くなるため視認性が高くな像上でも逐次近似再構成の使用により結石周囲のノるが，薄くなりすぎると周辺のノイズが大きくなるイズが低減を認めた。

ため視認性が低下した事が原因と考えられた。
今回の結果では 2mm スライス厚が唯一 10%線量
でも 1.5mm 結石まで識別可能であったため， 線量【考察】Poletti PA et al は線量約 16.6%で 3mm 結石が評10%を用いる時は 2mm スライスを設定することが価可能と報告 5)されているが，本研究では線量 10%最も望ましいと考えられた。また，通常線量下におに設定してもスライス厚 2mm で 1.5mm 結石が識いて 3mm 結石の識別にスライス厚 3mm とスライ別可能であった。ファントムベースの検討である

ス厚 1.5mm では差が見られなかったとする報告 9)

Christopher L.M et al の検討 8)では，模擬結石としがあるが，今回の検討ではスライス厚により識別可て phenolic と nylon を使用した場合に線量 15%に能な結石サイズに差を認め，低線量 CT においてはおいて 3mm の結石を検出できないとされているが，適切なスライス厚設定が必要であることが示唆され尿管結石成分の約 90%を占めるシュウ酸カルシウた。

ム結石を用いた本研究では，再構成関数 B70f を使

今回の研究で逐次近似再構成の使用により視認性用した場合を除くすべての条件下で線量 10%におは向上した。この原因として，逐次近似再構成の使いても 2.5mm 結石が識別可能であった。3mm 以上用により結石周辺のノイズが小さくなった事と，結の結石では，線量 100%，50%，25%で臨床において石自体のプロファイルカーブの変化が少なかった事

検出に差はないと報告 7)されているが，25%未満のが考えられた。逐次近似再構成法では空間周波数の線量については検討が行われていなかった。今回の非線形変化による画質の低下がデメリットとして挙研究では線量 10%まで検討し，すべての条件下でげられるが 10)，本研究では逐次近似再構成の使用に3mm 結石の識別が可能であった。

よる検出能の低下は認めなかった。この理由として，今回の研究では再構成関数は腹部 CT で使用され先行研究が低コントラストの腫瘍等の検出を対象とる軟部用関数である B40f が最も優れた結果となっした検討であったのに対し，本研究では高コントラた。この理由として，高周波強調関数の B70f で，結ストである結石を対象とした事が考えられた。これ- 38 -

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2021 年

により尿管結石の検出に関しては逐次近似再構成法

AJR Am J Roentgenol 188：927-933，2007の積極的な使用が推奨される可能性が示唆された。

6）Hui-Hsien Chen，Cheg-Ching Yu，Fang-Yuh-

今回の研究において線量 10%での最も優れたパ

Hsu：Evaluation of optimal parameters for using

ラメーターは，標準軟部用関数 B40f，スライス厚

low-dose

2mm，逐次近似再構成の使用となり，それぞれ 2mm

urolithiasis ． Radiation Physics and Chemistry

結石，1.5mm 結石，2mm 結石が評価可能であった。

140：242-246，2017

またスライス厚 1mm，2mm と逐次近似再構成を使7）Ciaschini MW，Remer EM， Baker ME，et al.：

用した 3 条件では，線量 20%で 1mm 結石まで識別

Radiation dose reduction of 50% and 75% at CT-

可能であることも示唆された。このことから見逃し

effect on sensitivity．Radiology 251：105-111，2009のリスクを避けるため観察したい結石サイズに応じ

8）Christopher LM，Brock D：Ureteral stonesて適切な線量を設定することが重要であると考えら

implementation of a reduced-dose CT protocol in

れた。ESWL 後のサイズの評価では 4mm が残石のpatients in the emergency department with

基準であるため 1-3)，再構成パラメーター（B70f，ス

moderate to high likelihood of calculi on the basis

ライス厚 2mm，逐次近似再構成使用）で線量 10%of stone score. Radiology 280：743–751，2016

においても臨床的に十分有用である可能性が示唆さ

9）Memarsadeghi M：Unenhanced multi detector

れた。

row CT in patients suspected of having urinary

computed

tomography

todiagnose

stone disease：Effect of section width on diagnosis．
Radiology 178：530–536，2005【結語】
結石患者を模擬したファントムによる基礎的検討

10 ） Katsura

M ， Ohtomo

により，各条件で最も優れた再構成パラメーターをreconstruction

techniques for radiation dose

用いることで線量 10%まで低減しても 1.5mm 以下

reduction．Med

Image Tech 32：267-271，2014の結石が識別可能であると示唆された。

【文献】
1）園田孝夫：ESWL における結石治療の評価基準．
日泌尿会誌 80：505-506，1989
2）郡健二郎，金子茂男，馬場志郎，他：「尿 路結石症診療ガイドラインの適正評価に関する研究」総合研究報告書．厚生労働科学研究費補助金医療技術評
価総合研究事業，2005
3）山口秋人，東 義人，麦谷荘一，他：我々が提案す る 新 た な 尿 路 結 石 治 療 の 評 価 基 準 ． Jpn J
Endourol 28：17-20，2015
4）UNSCEAR 原子放射線の影響に関する国連科学委員会：2008 年報告書 〈http://www.aec.go.jp/jicst/NC/iinkai/teirei/siryo2010/siryo59/siryo1.pdf〉最終アクセス2020 年 10 月 23 日

5）Poletti PA，Platon A，Rutschmann OT，et al.：Low-dose versus standard-dose CT protocol inpatients with clinically suspected renal colic ．

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