CT

Dual Energy CTとは?基礎的な部分について解説

昨今の流行でもあるDual Energy CT。

Dual Energyと略して呼ぶことが多いですが、ここではDECTと略します。

CTに関する学会の演題も、大半が逐次近似再構成法の話かDECTの話、と言っても過言ではないでしょう。

今回は、そのDECTについて基礎的な部分を解説します。

CTの歴史について軽く振り返り

1971年にCTの臨床利用が始まって以来、その技術的進化は凄まじいものです。

2000年頃にマルチスライスCTが出現、2010年頃にはIRを取り入れた再構成法が出始めました。IRによるノイズ低減技術は、被ばく線量の高いCTにとって非常に有用であると言えます。現在はDeep Learning技術を用いた更なるノイズ低減技術も増えてきました。

この技術発展の中、DECTは2005年頃に登場しました。

CTってそもそもどんな画像?

CTの画像は、CT値で表示されます。

CT値とは簡単に言うと、水の線減弱係数との相対値です。

水の線減弱係数を0としたときに、その物質の線減弱係数は相対的にいくらか、ということになります。

この線減弱係数について抑えておくことが、DECTを理解するためには必須です。

DECTが出てくるまでの限界点

Energyとは日本語でエネルギーという意味を持ちます。ここでは管電圧を表すこととします。

DECTは、2種類の管電圧を用いて撮像を行うことができる装置となります。

言うまでもなく、DECTが出てくるまでは、Single Energy CT(以下SECT)でした。つまり、撮像時、1種類のエネルギー帯しか使うことができませんでした。
(主に120kVpを使用)

ここで迎える限界は、異なる物質でもCT値が同じになってしまうことがある点です。CT値が同じであれば、近接している場合コントラストがつかなくなってしまいます。例えば教科書なんかには、筋肉や血液は同じくらいのCT値を示すと書かれているでしょう。

なぜ異なる物質なのにCT値が同じになってしまう?

前述した線減弱係数に原因があります。

線減弱係数は物質の質量減弱係数と密度の積で表されます。

この質量減弱係数は物質固有のものとなりますが、密度はバラバラですよね。

質量減弱係数が小さく密度が大きい物質と、質量減弱係数が大きく密度が小さい物質の
線減弱係数は同じになってしまうわけです。

DECTはこの点を限界突破した

質量減弱係数は物質固有のものであると説明しました。

質量減弱係数にはエネルギー依存性があります。この依存性も物質によって異なります。
つまり、異なる管電圧のX線を用いて
撮像すれば、質量減弱係数が変わるため、物質によってCT値がそれぞれ変動します。

質量減弱係数の変化率を応用したのが、DECTです。

DECTで出来ること

仮想単色X線画像の作成

仮想単色X線画像は,低~高エネルギーにおける任意のX線エネルギーの画像を作成することができる。
低keV画像(低エネルギー画像)ではコントラストが向上し,低管電圧撮影と同様の効果が期待できる。

Dual Energy CTの臨床的ポテンシャル 

仮想単色X線画像(VMI:Virtual Monochromatic Imaging)は、収集したデータから作成できるため、臨床的有効性が報告されています。

仮想、と言われる由縁はここにあります。「実際にその管電圧で撮像したわけではないけど、仮にその管電圧で撮像したらこんな画像が想定されますよ」といった感じです。

通常、管電圧の単位はkVpを使用しますが、VMIでは想定した管電圧をkeVと称します。
(設定光子エネルギー)

低keV画像を用いれば造影効果の上昇(または造影剤量の低減)が期待できますし、高keV画像を用いれば金属アーチファクトの低減を図れます。

また、造影画像から造影成分を仮想的に除去した仮想非造影画像(VNC:Virtual NonContrastimage)を作成することも可能です。

物質弁別

物質弁別(密度)画像は,特定の物質を強調,あるいは抑制して画像化することができる。
ヨード/水密度画像は,ヨード密度を強調して水密度を抑制した画像であり,異所性甲状腺の診断や肺のperfusionの評価,がんの治療効果判定などにも有用である。

(中略)

物質弁別(密度)画像は,ヨード/水密度画像以外にもさまざまな画像が作成できる。水/ヨード密度画像は,造影CTのヨードを抑制した仮想単純CT画像であり,胆石と胆囊ポリープの鑑別に有用である。

(中略)

さらに,実効原子番号を解析し,それに基づいた物質弁別も可能である。

Dual Energy CTの臨床的ポテンシャル

SECTでは分からなかった物質の種類が分かるようになります。

物質弁別には主に、”3 Material Decomposition法”という手法が用いられます。

Three-material decompositionは,組織中の脂肪と軟部組織と造影剤の3つの異なる組成のCT値を識別し,ヨード造影剤量を測定することができる。

General Dual Energy CT

DECTの原理や撮影方式,アプリケーションなどをCT装置ごとに整理し,さらに,すでにルーチン利用を実現している施設に検査・診断のノウハウを報告していただきました.
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大規模病院で働く診療放射線技師5年目。趣味は昼寝・筋トレ(現在ヘルニアのため中断)・料理・読書など。ブログには新人放射線技師に向けた内容や、仕事に役立ちそうな内容を書いています。 公式LINEアカウントもありますので、気軽にご相談ください。