日本小児放射線学会雑誌30

第 49回日本小児放射線学会シンポジウムより

特集 CT 被ばく：小児CT 被ばくの現状，各CT 機器メーカーの対応
5 . 小児領域における面検出器 CT の線量低減技術
猪川弘康，堤東芝メディカルシステムズ株式会社

高志CT 営業部 （兼）臨床アプリ研究開発センターグループ

Dose reduction technologies for area detector CTin pediatric examinations
Hiroyasu Inokawa, Takashi Tsutsumi
CT Sales Department , Clinical Application Research Center, Toshiba Medical Systems CorporationAbstract
The Toshiba Aquilion ONETM is an area detector CT (ADCT) scanner incorporating a 160mm area detector. A new scan method in ADCT known as volume scanning allows a rangeof up to 160 mm to be covered in a single rotation at a scan speed of 0.275 s/rot. In pediatricexaminations, X-ray generation can be completed in a single rotation. It is therefore consideredthat ADCT not only allows the X-ray exposure dose to be reduced but also minimizes motion
artifacts when imaging pediatric patients.
With regard to the exposure dose, which has been emphasized in pediatric examinations,various dose reduction technologies, such as the advanced iterative reconstruction algorithm
AIDR 3D, have been installed in ADCT scanners.
ADCT has been developed with the goal of permitting the exposure dose to be reduced
easily in any clinical situation, not just in specific clinical situations.
Keywords：ADCT, Pediatric, Dose reduction

はじめにスキャン方式の特長

Area Detector CT（Aquilion ONETM，東芝社製，

ADCT におけるスキャン方式の特長は，1 回転で以下 ADCT）は，人体をボリュームデータとして捉160 ㎜の範囲をボリュームデータとして収集できるえるだけでなく，ボリュームデータ内の時間的変ため（ボリュームスキャン），従来主流であったヘ化を観察することが可能な新世代 CT である．本

リカルスキャンを用いることなく撮影できる点でシステムは 0.5 ㎜×320 列の面検出器を有するたある．加えて，回転速度は最新のシステムで最速

め，1 回転で 160 ㎜の範囲を撮影可能である．そ

0.275 秒と超高速化を図っているため，小児の体幹れゆえに，小児領域では 1 回転の曝射で体幹部の部撮影では極めて短時間に検査を完了することが撮影を終えることができる．

可能となる．このスキャン方式以外にも，160 ㎜を

本稿では面検出器 CT を用いた小児領域におけ超える範囲の検査においては 160 列ヘリカルスキャ

る装置の特長と被ばく低減技術についてご紹介

ンなど形態情報取得を主眼としたものや，ダイナする．

ミックボリュームスキャンによる血流・動態情報を30

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得るためのスキャン方式を用意している．本章でミックボリュームスキャンを用いた 4D 撮影があは ADCT の特長的なスキャン方式について述べる．

る．同一部位に対して 160 ㎜の範囲で寝台を動かすことなく連続的，または間欠的に複数回スキャ

ボリュームスキャンによる One Shot 撮影

ンすることで，臓器における血流状態や動態などは，0.5 ㎜スライスの検出器素の情報取得を可能とするスキャンモードである．

子を体軸方向に 320 列配置し，1 回転最速 0.275 秒

これを応用して，呼吸下で撮影し肺野の動態観察で160㎜の範囲をスキャンすることが可能である．

をすることも現実的に可能である．

TMAquilion ONE

つまり，様々な部位を，“寝台（天板）を移動するこ

昨今，4D 撮影では，後述する逐次近似技術にとなく”スキャンできることが大きな特長であるより，被ばく線量の低減と画質向上が両立できる（Fig.1）．実際に撮影を行う場合に，管球回転時ようになったため，今後更なる 4D 検査の普及が間＝全体のスキャン時間となるため，撮影範囲全期待される．

体における体動の影響を極限まで低減することが可能となるため，非鎮静下の検査が容易となる．
また小児 CT 撮影で求められる被ばく線量や造影剤量の低減も可能となる．

160 列ボリュームヘリカルスキャンによる高速撮影
160 列ボリュームヘリカルスキャンは，高速性

ただし，全ての検査で最大検出器幅の 320 列をを重視したへリカルスキャンシステムであるた使用する必要はなく指定した撮影範囲に対し，最め，160 ㎜を超える範囲の撮影が必要な幼児以上適な列数と撮影幅が自動で設定されるため，必要の全身スクリーニング検査で有用となる．

な部分のみに絞った曝射を行うことが可能である．

被ばくの観点から，このスキャン方式は従来の64 列ヘリカルスキャンと比して有利である．同じ

ダイナミックボリュームスキャンによる4D 撮影範囲の撮影を仮定すると，オーバーラップ量やトーADCT における，最も特長的な検査にダイナタルの曝射時間が少なくなるため，より低い線量従来に比べて，5 倍の検出器幅を有する（当社従来比）．
寝台を移動せずに，160 ㎜の範囲を撮影可能．

0.5 ㎜×320

160 ㎜

Fig.1 ボリュームスキャンの特長
面検出器により，撮影幅は 0.5 ㎜スライス ×320 列，160 ㎜の範囲を撮影可能

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32で撮影することが可能となるためである．したがっ平面上，Z 軸方向双方の空間分解能向上を実現して，160 列ボリュームヘリカルスキャンは高速でている．これは，画像再構成時に体軸方向のヘリスキャンできるというだけではなく，線量の観点カル補間を伴わないためである．

からも非常に効率的なスキャン方式と言える．

ADCT の臨床的特長
小児領域ではボリュームスキャンを用いることでスキャン時間の短縮，被ばく線量低減など，そまた，サブトラクションやアディッション（画像加算）などの画像処理を行うに当たり，理想的な状態は，それぞれの時相のデータに全く動きがなく，かつ生データの軌跡が全く同一であるという条件である．の有用性は示されている ．何よりも，被験者のヘリカルスキャンの場合，複数回の撮影の間に負担を考えたとき，寝台移動を伴わないスキャン

寝台移動による幾何学的な誤差がどうしてもつき方式では安定した状態でストレスのない検査を実まとう．また，ヘリカル軌道の差もミスレジスト施することができる点も大きな特長と考える．

レーションの要因となり，画質劣化を引き起こす

1）ことが懸念される．

ボリュームスキャンによる画質向上

ボリュームスキャンでは，寝台は全く移動しな

従来から東芝では最小スライス厚 0.5 ㎜による高い状態でスキャン可能なため，これらの要因を大い空間分解能を特長としてきたが，ボリュームス幅に排除することが可能となり，処理画像の画質キャンによってヘリカルスキャンと比較して X－Y向上を実現できる（Fig.2）．

従来法

ボリュームスキャンによるサブトラクションボリュームスキャン

基底核付近の微細な血管構造の描出が明瞭になっている

Fig.2 画質とサブトラクション精度の向上
ボリュームスキャンにより，従来に比べて画質向上が確認できた 1 例．寝台移動がないため，サブトラクションにより高精度な骨除去が可能

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等時間分解能の向上（0.275sec Isotropic Temporal Resolution）

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間分解能をフル再構成の半分である 0.137 秒の時間分解能を持った画像再構成ができる．時間分解

従来のヘリカルスキャンでは，管球回転や寝台能を向上することで，体動や臓器の動きの影響をスピードを高速化しても体軸方向に関して見てみ極限まで低減し，画像の視認性を向上することがると，総合的な範囲に対するスキャン時間の短縮できる（Fig.3）．には限界があった．
ADCT では 160 ㎜の範囲であれば，管球回転時被ばく線量の低減

間＝全体のスキャン時間，すなわち最短 0.275 秒のヘリカルスキャンでは必須であったオーバーX 線曝射のみで検査が完了することになる．XYZ

ラップが，ボリュームスキャンでは必要ないため，軸すべてにおいて Isotropic Temporal Resolution

従来に比べて，被ばく線量を低減できる．特に心を達成することが可能となり，これまでにない特電同期撮影時には，ヘリカルスキャンではデータ長を持つことになった．全体の撮影時間の劇的なの冗長性を担保するためにオーバーラップ部分を短縮により，息止めや体動の抑制が困難な小児撮多く必要としていたため，ボリュームスキャンに影においてもモーションアーチファクトを低減

よる被ばく線量の低減率は他の部位に比べて高くし，これまでは困難であった非鎮静下での撮影になる3）．また，広範囲の心電同期ヘリカルスキャ威力を発揮することが報告されている ．極めてンは撮影時間が長く，被ばく線量も増えるため，短時間かつ寝台が動かないため，X 線一般撮影にあまり現実的な検査とは言えない状況であった．

近い感覚であるとの評価も聞かれる．

しかし，160 ㎜ステップアンドシュートスキャン2）

加えて，ボリュームスキャンで撮影されたデー（ワイドボリュームスキャン）と心電同期の組み合タから，ハーフ再構成を用いることで X－Y－Z の時わせにより，非同期撮影と同等線量で広範囲の心Full Reconstruction

Half Reconstruction

小児術後（心電非同期）

Fig.3 0.275sec Isotropic Temporal Resolution
心電非同期下においても高時間分解により，モーションの影響が低減できた 1 例33

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電同期画像を取得することが現実的に可能になっ必須となる．一方でこのような厳しい撮影条件下た．その有用性は Aquilion ONE を用いた胸部 CTでも良好な画質を担保することも求められる．そに関する多施設共同研究・ACTIve（Area-detectorのために撮影前から画像再構成時まですべての過Computed Tomography for the Investigation of

程において低線量撮影を実現するための機能やア

Thoracic Diseases）
で実証されている ．

プリケーションを実装している．

4）

被ばく線量低減技術
現在，形態画像だけでなく，血流や機能画像をスキャンプランニング −スキャンプロトコルの可視化と被ばく線量管理−得るために連続もしくは間欠曝射を組み合わせたダイナミックスキャンなど複雑な検査プロトコ

ダイナミックスキャンなど，多様な検査プロトコ

ルが実臨床で使用する上で，スキャンプロトコルルが実臨床で使用されている．複数回の撮影を行の可視化および被ばく線量の管理は安全管理上のうダイナミックスキャンでは，従来の形態診断用観点から重要な命題となっている．ADCT ではスの撮影条件を流用すると被ばく線量が増加してしキャン計画や総被ばく線量を分かりやく把握する

まうため，低管電圧や低管電流を積極的に使用し，ために役立つTime Sequence，Dose Guardそして，検査全体としての被ばく線量を低減させることがDose Alert 機能を実装した（Fig.4）．

Time Sequence

Dose Management

Dose Alert

Fig.4 検査前の被ばく線量管理
事前に検査プロトコルや被ばく線量を確認するための機能を有している

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Time Sequence はグラフィカルなインターフェ
イスにより，スキャンプラン全体が一目で把握で35ことができ，従来に比べて被ばく線量を抑えることができる．

き，そこで管電流の調整や撮影の追加などをグラ

そして，ヘリカルスキャン時には，管電流とビーフで確認しながら操作できる．また，Dose Guard

ムピッチのそれぞれを制御する 2 種類のスキャン

ではスキャン計画中に計算される総被ばく線量を機構を持ち合わせている．

元に，ICRP と医療被ばくガイドラインの被ばく管電流の制御は Volume EC と呼ばれる CT－AEC

指標を参照しながら，条件設定を行うことができ（Auto Exposure Control）機能である．Volume ECる仕組みである．さらに，実際の撮影時には設定

ではスキャノグラフィ（位置決め）画像の情報かされた被ばく線量の基準値を超えると警告を表示

ら各スライスに必要とする線量を計算し，一平面する Dose Alert を有している．の XY 方向（AP，RL 方向）と Z 方向（体軸方向）へ管電流を変調させながら，スキャンを行う．被験者

スキャン技術 −線量の最適化−の体型や臓器の配置によって必要な線量は異なる線量の最適化を図るためのスキャン技術としが，この機能によってユーザーが望むノイズレベて，Active Collimator，Volume EC，バリアブルピッ

ルに均一化されるよう，管電流を自動的にコント

チヘリカルスキャンについて述べる（Fig.5）．

ロールすることができる．この CT－AEC の機能は多列ヘリカルスキャンでは，画像再構成に寄与

今日の CT では一般的な機能となっている．

しない部分の被ばくであるオーバービーミング

バリアブルヘリカルピッチとは，スキャン中のやオーバースキャニングの課題があった．Active

ビームピッチ可変制御機能であり，寝台移動速度

Collimator では，スキャン開始及びスキャン終了を部位によって変速し，心電同期・非同期スキャ

時にコリメーターを独立して作動させる仕組みにンを切り替えながら行う方式である．例えば，心より，画像再構成に寄与しない X 線をカットする

臓・肺動静脈から大血管，下肢血管までの撮影を

Original

AIDR 3D

Acquired
Projection Data
ScannerModelProjection
NoiseReduction
Statistical
Model

AIDR Image
Anatomical Model
Based Optimization

UpdateObjectBlending %Fig.5 AIDR 3D のアルゴリズム
AIDR 3Dで撮影条件に応じて変わる画像ノイズに対し，アダプティブに効果が働くアルゴリズムを採用

35

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仮定すると，従来は心臓のみ心電同期スキャンを小児 CT 撮影に大いに貢献できると考える．また，行い，あらためて大血管の非同期スキャンを行う

被ばく低減を行いつつ，良好な画質を担保するたために，スキャンは必ず 2 回に分割せざるを得なめにハードウェア，ソフトウェア開発（撮影前のかった．2 回に分けていた心臓から下肢血管までプランニング，撮影方式，画質改善）など多岐にの撮影をバリアブルヘリカルピッチスキャンではわたり，技術革新に取り組んできた．中でも逐次1 回のスキャンで完了することができる．撮影時

近似応用再構成である AIDR 3D は，小児 CT 撮影間の短縮，使用造影剤量の低減，被ばく線量の低では特に重要となる被ばくに対して，画質を担保減を図ることができるスキャン方式である．

しながら高い被ばく低減効果が期待できる技術である．東芝では被ばく線量低減メリットを多くの逐次近似応用再構成

AIDR 3D逐次近似応用再構成である AIDR 3D（Adaptive

皆様に享受頂くため，2012 年以降に販売された全ての装置に AIDR 3D を標準搭載した．

Iterative Dose Reduction 3D）は，被ばく線量低減

今後も更なる線量低減技術の開発し，より簡便と高画質の両立をコンセプトに，これまで以上ににかつ自動で操作可能なシステムの実現を目指し，低い線量領域まで，高いノイズ除去効果を発揮す被ばく低減に努めるのがメーカの責務と考える．

る新たな線量低減技術である．アルゴリズムは，逐次近似再構成をベースにして，第 1 段階として画像ができる前々段階の純生データベースで統計

注：Aquilion ONETM は東芝メディカルシステムズ㈱の商標です．

学的ノイズモデルやシステムモデルを用い，ストリーク状アーチファクトやノイズ低減を行う．さらに第 2 段階では画像データベース上で，アナトミカルモデルを用い，撮影部位や組織構造を考慮しながらノイズ低減を行う．これによりノイズ低減効果で最大 50％，被ばく低減効果では最大75％を発揮する（Fig.5）．
運用面では AIDR 3D をスキャンプランに組み込むことができ，volume EC や心電同期，そしてデュアルエネルギー撮影など各種スキャン方式と併用できる．これらの一連の処理は，特殊なハードウェアの追加を必要とせず，通常検査においてストレスを与えない画像再構成時間を担保しているのも特筆すべき点である．

終わりにADCT で は， ボ リ ュ ー ム ス キ ャ ン や 160 列 ボ
リュームヘリカルスキャンなど，被ばく低減に有効なスキャン方式を採用している．これまでもハードウェアの進化に伴いスキャン方式は変遷してきたが，ADCT により再度その方式が一新され，

36●文献
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noise, and scan duration in pediatric body imaging
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2） Kroft LJ, Roelofs JJ, Geleijns J : Scan time andpatient dose for thoracic imaging in neonates andsmall children using axial volumetric 320-detector
row CT compared to helical 64-, 32-, and 16- detector row CT acquisitions. Pediatr Radiol 2010 ; 40 :294 - 300.
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