320 列 CTの特長 2010 年 1 月の時点において 320 列 CTと呼ばれる装置は 2007 年 11 月に東芝から発表されたquilion Oneしか存在しないこの装置は0.5mm 厚の検出器がZ 軸方向に320 列並べられておりテーブル移動なしに体軸方向 16cmをスキャン可能な唯

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ひさともすえたけ
5 years ago
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1 特集虚血性心疾患の非侵襲的診断 CT を治療戦略にどう活かすか 4.eyond 64-slice MDCT 列 CT 北川覚也, 佐久間肇三重大学医学部附属病院中央放射線部 320 detector-row CT Kakuya Kitagawa, M.D., Hajime Sakuma, M.D. Department of Radiology, Mie University Hospital Summary There have been great improvements in image quality that have improved test accuracy in cardiac computed tomography (CT) in recent years.s detector arrays have widened,prospective ECG-gating for CT angiography has been applied in order to reduce radiation dose.in contrast to the current 64 detector-row systems,320 detectorrow CT with full cardiac coverage allows for cardiac imaging in a single beat with a temporal resolution of 175msec.This technology facilitates some of the great advantages that can be obtained by full cardiac coverage.elimination of step artifacts and variations in contrast enhancement has improved image quality.excellent coronary CT angiogram can be obtained even in patients with arrhythmia if retrospective ECG-gating with segment reconstruction is applied.reductions in overall radiation and contrast dose contribute to improved patient safety.moreover,reduced radiation and contrast dose together with elimination of variations in contrast enhancement allow the combination of coronary CT angiography with myocardial perfusion imaging,which demonstrates the functional significance of coronary artery stenoses detected by CT angiography.we review the technical aspects of 320 detector-row CT and discuss the implications for coronary angiography and perfusion imaging. はじめに最近の心臓 CTはレトロスペクティブ心電図同期ヘリカル撮影からプロスペクティブ心電図同期撮影へと大きな転換が図られようとしているその主たる理由はレトロスペクティブ心電図同期ヘリカル撮影における心臓 CTの被曝の多さに警鐘を鳴らす声が上がったことでありプロスペクティブ心電図同期撮影では拡張中期の決まった心位相でのみ曝射を行うことで大幅な被曝低減を図ることができる 64 列 CTではプロスペクティブ心電図同期撮影を行う場合にはテーブル移動 ( ステップ ) と曝射 ( シュート ) を複数回繰り返す必要があるが 1 回転で心臓全体をカバーできる320 列 CTではステップを行う必要がないこのことは64 列 CTによる心臓 CTにおけるいくつかの限界を打ち破ったことを意味するすなわちヘリカル再構成からの脱却による画質向上 1 回転で心臓全体データを収集できることによる時間的均一性の向上テーブル移動がないことによる階段状アーチファクトの消失である 320 列 CTによるこのような特長が冠動脈評価やCTによる心筋血流評価においてどのような恩恵をもたらしどういった問題点が残っているのかについて述べたい日獨医報第 55 巻第 1 号 43-49(2010) 43(43)

2 320 列 CTの特長 2010 年 1 月の時点において 320 列 CTと呼ばれる装置は 2007 年 11 月に東芝から発表されたquilion Oneしか存在しないこの装置は0.5mm 厚の検出器がZ 軸方向に320 列並べられておりテーブル移動なしに体軸方向 16cmをスキャン可能な唯一のCT 装置で area detector CT(DCT) dynamic volume CT(DVCT) などと呼称されることもある体軸方向 16cmは脳心臓を1 回転で捉えるのに十分なスキャンレンジである冠動脈バイパスグラフトや大動脈などより広範囲の撮影が必要な場合にはステップ & シュートもしくはヘリカルスキャンを使用することができるガントリー回転速度は 350msecであり 1 心拍撮影ではハーフスキャン再構成を用いて175msecの時間分解能となるプロスペクティブ心電図同期撮影レトロスペクティブ心電図同期撮影とも可能であるが心電図同期なしにダイナミック撮影を行うことも可能でこの方法は関節の動きの評価などに用いられる場合がある Z 軸方向のスキャンレンジを拡大した場合に大きな問題となるのがコーンビームアーチファクトである従来のCT 画像再構成は 1 回転から得られた画像データは平面上に存在するという前提のうえで行われるが MDCTの場合ガントリーのアイソセンタを除き X 線源から検出器への1 回転分の投影は平面ではなく円錐 ( コーン ) 表面を形成するコーンビームアーチファクトとはこの現象により生じるバンド状のアーチファクトでガントリーのアイソセンタから離れれば離れるほど顕著となる 64 列 CTにおけるコーン角 1.53 でもコーンビームアーチファクトはみられるが 320 列 CTではコーン角 15.2 と非常に大きいため診断の妨げとなるほどのアーチファクトが発生するこのため quilion OneにはConeXactと呼ばれる新しい再構成法が用いられ臨床上問題のないレベルまでコーンビームアーチファクトの補正が行われている心臓全体を1 回転で撮影できると 64 列 CTと比べていくつかの利点がある第一に風車状アーチファクトのようなヘリカル再構成に特有のアーチファクトがなくなるため画質の向上が期待できるまた石灰化に伴うブルーミングアーチファクトも低減される第二に心臓全体の画像再構成に必要なすべてのハーフスキャンデータを同一心拍から得ることができるので階段状アーチファクトが存在せず画像の時間的均一性が高いこの時間的均一性の高さは心筋血流評価において大きなアドバンテージとなる 320 列 CT による冠動脈 CT 撮影プロトコール 320 列 CTでの冠動脈 CT 撮影プロトコール選択にあたってはまず心機能評価を行う必要の有無によりプロスペクティブ心電図同期撮影を行うかレトロスペクティブ心電図同期撮影を行うかを決定するプロスペクティブ心電図同期撮影を行う場合拡張中期に絞った曝射を行い放射線被曝を低減する一方レトロスペクティブ心電図同期撮影では RR 間隔全体に渡ってデータ収集を行うことで任意の心位相画像の観察が可能となるが被曝は多くなる次に時間分解能を選択する 1 心拍撮影を行う場合プロスペクティブレトロスペクティブいずれの心電図同期撮影を選んでも時間分解能は175msecに固定されるので 2 3 心拍の撮影を行ってセグメント再構成による時間分解能の改善を図る必要があるかどうか撮影時の心拍数や許容できる被曝量に基づいて判断する 320 列 CTの特長を最大限に生かした撮影プロトコールはプロスペクティブ心電図同期による拡張期に的を絞った1 心拍撮影でありヘリカルアーチファクトや階段状アーチファクトがなく非常に高い時間的均一性をもつ高画質の冠動脈 CTを従来の1/4 程度の被曝で得ることができる 1) ( 図 1) このプロトコールで良好な結果を得るには65bpm 以下の安定した心拍が必要なのでわれわれの施設では検査 1 時間前のβブロッカー内服 ( メトプロロール40 80mg) をルーチンに行っている一方 3 心拍のレトロスペクティブ心電図同期撮影を行えば高心拍症例や不整脈心房細動などで心拍変動の激しい症例であってもほぼ確実に冠動脈全体の良好な画像を得ることができる ( 図 2) 3 心拍分のデータがあれば任意の1 心拍を利用したハーフスキャン再構成 3 心拍中任意の2 心拍によるセグメント再構成 3 心拍すべてを利用したセグメント再構成を任意の心位相について行えるためであるこれは320 列 CTの大きな利点ではあるものの 64 列 CTによるレトロスペクティブ心電図同期撮影と同程度以上の放射線被曝を伴うためわれわれは必要と考えられる症例にのみ用いている 44(44)

放射線被曝と造影剤使用量 320 列 CTを用いた冠動脈 CTの被曝は何心拍分のデータを撮影するかに依存する初期の報告によると 1 心拍撮影でRRの65 100% を再構成できるような曝射を行った場合の被曝線量は5.7+/-1.7mSv 2 心拍撮影 (30 90% RR) の場合 13.0+/-3.3mSv 3 心拍撮影 (30 90%RR) の場合 19.5+/-5.

秒程度であるが 320 列 CTでは1 秒未満に短縮されるため造影剤量を削減できる Heinらの報告によると 40mL( 平均 0.52mL/kg) の高濃度ヨード造影剤を 5mL/ 秒で注入し50mLの生理食塩水で後押しすることで良好な冠動脈画像が得られる 4) わが国からは 0.

3 放射線被曝と造影剤使用量 320 列 CTを用いた冠動脈 CTの被曝は何心拍分のデータを撮影するかに依存する初期の報告によると 1 心拍撮影でRRの65 100% を再構成できるような曝射を行った場合の被曝線量は5.7+/-1.7mSv 2 心拍撮影 (30 90% RR) の場合 13.0+/-3.3mSv 3 心拍撮影 (30 90%RR) の場合 19.5+/-5.3mSvとなっている 2) その後の研究で最低 72 81%RRの画像再構成ができれば95% 以上の冠動脈セグメントを評価可能なことが示されており 3) 撮像ウインドウを絞り体重に応じて適切な電圧や電流を選択することにより平均 4mSv 程度まで被曝低減を行うことが可能である 1) CTによる冠動脈撮影では撮影中の冠動脈内の造影剤濃度を高く保つ必要がある 64 列 CTでの撮影時間は 10 秒程度であるが 320 列 CTでは1 秒未満に短縮されるため造影剤量を削減できる Heinらの報告によると 40mL( 平均 0.52mL/kg) の高濃度ヨード造影剤を 5mL/ 秒で注入し50mLの生理食塩水で後押しすることで良好な冠動脈画像が得られる 4) わが国からは 0.7mL/kgを10 秒で注入するプロトコールで十分なコントラストが得られるとの報告がみられる 5) 64 列 CTによる冠動脈 CT 撮 6) 影では高濃度製剤が0.9mL/kg 程度必要といわれることを考えると造影剤量をかなり減少できることがわかる図列 CTを用いて1 心拍撮影を行って得た右冠動脈の Stretched CPR 画像階段状アーチファクトのない高画質の冠動脈画像が得られる. 図 2 LDの慢性閉塞に対する再潅流治療前のマッピングを目的とした撮影ベースラインの心拍数が95bpmあるうえ, 期外収縮が頻発していたため,3 心拍撮影を選択. 撮影中にも期外収縮が生じ, 心拍は73 135bpmの間で変動したが (),2 心拍のセグメント再構成を行い良好な冠動脈画像を得た (). 45(45)

4 320 列 CTの冠動脈狭窄診断能 320 列 CTの冠動脈狭窄診断能に関しては冠動脈疾患疑い患者 30 名においてX 線冠動脈造影と比較した結果がDeweyらにより報告されており患者レベルでの感度特異度が 100% 94% 血管レベルでの感度特異度が89% 96% セグメントレベルでの感度特異度が78% 98% と報告されておりこれは64 列 CTによる診断能と同程度の成績である 1) 最近では320 列 CTによる冠動脈 CTが造影剤ボーラス注入後のある瞬間のスナップショットであることを利用して冠動脈近位部から遠位部にかけての造影剤濃度勾配から冠動脈血流に関する生理的情報を得る試みも行われている 7) 能 83msecのデュアルソースC Tを用いて βブロッカーやニトロ製剤を使用せず負荷時安静時のパーフュージョンCTと造影遅延相の撮影を行い冠動脈狭窄心筋虚血心筋梗塞の総合的な評価が可能であるとの報告があり SPECTに匹敵する心筋虚血診断能が示されている 10 11) われわれは心筋血流アンモニアPETをゴールドスタンダードとして 64 列 CTによる負荷心筋パーフュージョンCTの虚血診断能を評価した虚血性心疾患疑い患者 20 名の検討において MDCTでの血流欠損はPETで示される血流欠損と比べるとサイズが小さかったものの虚血の有無の判定に関しては92% の一致率を示し MDCTは冠動脈病変の機能的狭窄度の評価に有用と考えられた ( 図 3) MDCTによる心筋血流評価の可能性 MDCTは非侵襲的な冠動脈の形態評価を実現したがこれまでの心臓 CT 検査では狭窄病変の機能的重症度を評価することはできない最近の大規模臨床試験では心筋虚血を示さない中等度冠動脈狭窄に対して冠動脈インターベンションを行っても患者予後を改善することはできないことが明らかになっており心筋虚血の有無や重症度の評価が治療方針決定において重要な位置を占める今日心筋虚血の評価には心筋血流 SPECTが一般的に用いられているが SPECTには偽陽性が比較的多くその一方で多枝病変に対する診断感度が低いという欠点が知られている最近冠動脈 CTと心筋血流 SPECTのフュージョン画像の有用性を示す報告がみられるがこのアプローチには検査コストが高く被曝も多いという問題があるため 8) CT 単独による冠動脈狭窄と心筋血流の同時評価に大きな期待が寄せられている CTによる心筋血流評価では造影剤急速静注後の心筋ファーストパスを利用する方法が有望視されているジョンスホプキンス大学の研究グループにより2006 年から2007 年にかけて冠動脈疾患疑い患者 40 名を対象に行われた64 列 CTと256 列 CTを用いた臨床研究では X 線冠動脈造影と心筋血流 SPECTのコンビネーションをゴールドスタンダードとして冠動脈 CTと心筋血流 CT のコンビネーションの心筋虚血を伴う冠動脈狭窄に対する診断能の検討が行われ感度 86% 特異度 92% 陽性的中率 92% 陰性的中率 85% との結果が報告されている 9) またマサチューセッツ総合病院からは時間分解 64 列 CT による血流評価の限界と 320 列 CT への期待前項で述べたように64 列 CTを用いて比較的良好な心筋虚血診断能が報告されているが 64 列 CTによる心筋パーフュージョンCTには以下に述べるようにさまざまな限界があるため実際に臨床利用している施設はほとんどないここでは64 列 CTでの問題点をあげるとともに 320 列 CTによってそれがどのように改善されるかを述べたい第一の問題は被曝である心筋パーフュージョンに限らず CTでは被曝を抑えるため必要最小限の撮影を行うことが求められるが心筋虚血の評価を目的として安静時と負荷時の2 回の撮影を行う場合には被曝量が過大にならないよう特に注意する必要がある 1 回の冠動脈撮影の被曝が64 列 CTの1/4(4mSv) 程度である320 列 CTを利用すれば安静時と負荷時の撮影を行っても SPECTを追加する場合と比べて被曝は少なくて済む第二の問題はモーションアーチファクトである心臓 CTにおける最優先事項は高画質の冠動脈 CTを得ることにあるが 64 列 CTで負荷パーフュージョンCTを行うと負荷薬剤による心拍数増加が冠動脈 CTの画質低下をもたらしてしまうまた CTでみられるモーションアーチファクトは壁の連続性を失わせたり広範囲に信号を低下させたりし心筋信号の評価を困難なものとする ( 図 4) 320 列 CTを用いて安静時と負荷時の2 回撮影を行えば負荷に伴う冠動脈 CTの画質劣化の問題は解決される負荷時 CTによる心筋虚血評価に関しては心 46(46)

正常冠動脈症例であるが, 心筋信号はモーションの影響を受け, 安定しておらず, 血流評価は困難である.

5 図 3 64 列 CT による負荷心筋パーフュージョン CT() と負荷安静アンモニア PET(,C) の比較心筋血流アンモニア PET でみられる側壁の虚血が,CT では内膜下の低吸収域として描出されている. C 図 4 64 列 CT で撮影した負荷パーフュージョン CT におけるモーションアーチファクトの例左室短軸像中央レベル () と基部レベル (). 正常冠動脈症例であるが, 心筋信号はモーションの影響を受け, 安定しておらず, 血流評価は困難である. 拍数増加に伴うモーションアーチファクトの問題は残るが 64 列 CTでみられるヘリカルアーチファクトや階段状アーチファクトはなくなるので画質向上を期待できる第三の問題として心内腔や大血管内の高濃度造影剤から生じるビームハードニング効果が挙げられる 12) ビームハードニングアーチファクトの代表例は左室と胸部下行大動脈の間で下壁に生じる低吸収化で左室短軸像を構築するとあたかも右冠動脈領域の虚血があるようにみえる ( 図 5) 典型的な部位では軸位断像をみることでアーチファクトと診断するのは困難ではないも 47(47)

ののビームハードニングは画像全体のCT 値に影響を与えているので造影剤量を正しく反映した心筋 CT 値を得るにはビームハードニング補正を行う必要がある 320 列 CTには心筋パーフュージョンに最適化されたビームハードニング補正ソフトウェアアルゴリズムが搭載されており

撮影タイミングや撮影時相の最適化 βブロッカーの心筋血流への影図 5 ビームハードニングアーチファクトの例軸位断 () および左室基部短軸像 (). 軸位断で高濃度造影剤を含む左室と大動脈に挟まれた心筋がビームハードニング効果により低信号を示している.

6 ののビームハードニングは画像全体のCT 値に影響を与えているので造影剤量を正しく反映した心筋 CT 値を得るにはビームハードニング補正を行う必要がある 320 列 CTには心筋パーフュージョンに最適化されたビームハードニング補正ソフトウェアアルゴリズムが搭載されておりビームハードニングの影響の少ない画像が提供される ( 図 6) このように320 列 CTは64 列 CTでは乗り越えられなかったいくつかのハードルをクリアしており心筋ファーストパスパーフュージョンCTを行ううえでは現時点で最適の装置と考えられるしかし撮影タイミングや撮影時相の最適化 βブロッカーの心筋血流への影図 5 ビームハードニングアーチファクトの例軸位断 () および左室基部短軸像 (). 軸位断で高濃度造影剤を含む左室と大動脈に挟まれた心筋がビームハードニング効果により低信号を示している. このアーチファクトは短軸像で下壁の血流低下と紛らわしい. 図 6 正常冠動脈症例におけるビームハードニング補正の例 320 列 CTは心筋血流評価に最適化されたビームハードニング補正アルゴリズムを搭載し, 補正前の画像 () では下壁が低吸収を示し心筋虚血を否定できないが, 補正後の画像 () では心筋信号は均一で虚血を疑う所見は認められなくなっている. 48(48)

7 響など今後検討すべき課題は多く現時点では心筋虚血診断能に関する臨床データはほとんどないこの点に関してはCORE320とよばれる世界 15 施設による国際共同研究が2009 年 9 月に始まっているこの研究は X 線冠動脈造影を予定されている患者 400 名を対象に 320 列 CTによる冠動脈狭窄と心筋虚血の同時評価が X 線冠動脈造影と心筋血流 SPECTの組み合わせにどこまで迫れるかを検討するものであり近い将来 320 列 CTの心筋血流評価における有用性が多施設共同研究を通して明らかになるものと期待されるおわりに 320 列 CTの最大の特長は 1 心拍で心臓全体を撮影してある瞬間におけるスナップショットを得られることにあるそこには冠動脈内の造影剤濃度勾配や造影剤の心筋ファーストパスといった新しい情報が含まれているそうした機能的情報をいかにして画像から取り出し心疾患の診断患者予後の改善に活用していくかが今後の課題である参考文献 1 )Dewey M,Zimmermann E,Deissenrieder F,et al:noninvasive coronary angiography by 320-row computed tomography with lower radiation exposure and maintained diagnostic accuracy:comparison of results with cardiac catheterization in a head-to-head pilot investigation.circulation 120(10): ,2009 2)Hoe J,Toh KH:First experience with 320-row multidetector CT coronary angiography scanning with prospective electrocardiogram gating to reduce radiation dose.j Cardiovasc Comput Tomogr 3(4): ,2009 3)Steigner ML,Otero HJ,Cai T,et al:narrowing the phase window width in prospectively ECG-gated single heart beat 320-detector row coronary CT angiography.int J Cardiovasc Imaging 25:85-90,2009 4)Hein P,May J,Rogalla P,et al:feasibility of contrast material volume reduction in coronary artery imaging using 320-slice volume CT.Eur Radiol,2009 5)Tatsugami F,Matsuki M,Inada Y,et al:feasibility of Low-Volume Injections of Contrast Material with a ody Weight-dapted Iodine-Dose Protocol in 320-Detector Row Coronary CT ngiography.cad Radiol,2009 6)Yamamuro M,Tadamura E,Kanao S,et al:coronary angiography by 64-detector row computed tomography using low dose of contrast material with saline chaser:influence of total injection volume on vessel attenuation.j Comput ssist Tomogr 31(2): ,2007 7)Steigner ML,Mitsouras D,Whitmore G,et al:iodinated Contrast Opacification Gradients in Normal Coronary rteries Imaged with Prospectively ECG-Gated Single Heart eat 320-Detector Row Computed Tomography.Circ Cardiovasc Imaging,2009 8)Rispler S,Keidar Z,Ghersin E,et al:integrated singlephoton emission computed tomography and computed tomography coronary angiography for the assessment of hemodynamically significant coronary artery lesions.j m Coll Cardio l49(10): ,2007 9)George RT,rbab-Zadeh,Miller JM,et al:denosine Stress 64- and 256-Row Detector Computed Tomography ngiography and Perfusion Imaging: Pilot Study Evaluating the Transmural Extent of Perfusion bnormalities to Predict therosclerosis Causing Myocardial Ischemia.Circ Cardiovasc Imaging 2: , )Okada DR,Ghoshhajra,lankstein R,et al:direct comparison of rest and adenosine stress myocardial perfusion CT with rest and stress SPECT.J Nucl Cardiol, )lankstein R,Shturman LD,Rogers IS,et al:denosineinduced stress myocardial perfusion imaging using dualsource cardiac computed tomography.j m Coll Cardiol 54(12): , )Rodríguez-Granillo G,Rosales M,et al:signal density of left ventricular myocardial segments and impact of beam hardening artifact;implications for myocardial perfusion assessment by multidetector CT coronary angiography.int J Cardiovasc Imaging, (49)

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PowerPoint プレゼンテーション四肢末梢 MR アンギオグラフィー第 18 回 Gyro Meeting 大阪回生病院中馬義明各モダリティーの造影画像造影剤なしでどこまで末梢血管を描出することができる? 血管造影検査造影 CT 血管造影大阪回生病院中馬義明 MRI で非造影で下肢末梢血管の描出思いつく撮像法??? TOF 法 PC 法 Dual IR 法 TRANCE 法 T1WI 系 T2WI 系 Dual IR,Dual