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1 歯学部歯学科 5 年生統合科目 I 口腔腫瘍の基礎と臨床 口腔がんの画像診断 2017 年 4 月 6 日 ( 木 )3 限 顎顔面放射線学分野林孝文 画像診断について 電離放射線や超音波 核磁気共鳴現象 放射線同位元素などを利用して 生体の内部構造を画像として視覚的に表現し 疾患の診断を行う医療技術 モダリティ : 単純エックス線 ( パノラマエックス線など ) 超音波検査 (US エコー ) CT 歯科用コーンビーム CT(CBCT) 磁気共鳴画像法 (MRI) 陽電子放射断層撮影法 (PET) PET/CT PET (positron emission tomography) PETは 陽電子を放出する放射性薬剤を体内に投与して検査する撮影法である 陽電子は陰電子と結合して消滅し 電子対の全質量に相当するエネルギーが互いに反対方向に放射される2 個の光子に変わる この一対の消滅放射線を同時計測して RIの取り込み部位を断層像として描出するものである 最も多く使われている臨床検査薬は F-FDG( F-フルオロデオキシグルコース 2-fluoro [ F]-2-deoxyglucose) である 原子核 p n+β + +ν 消滅放射線 511keV PET の原理 e - 消滅放射線 511keV 陽電子を放出する放射性同位元素 (positron 核種 ) から放出された陽電子が 近くの電子と結合して消滅し 0 度正反対の方向に放出されたガンマ線を検出する PET( 続き ) 細胞は増殖速度が速いものほどより多くのエネルギーを必要とするため 癌細胞はより多くの FDG を取り込む 取り込まれた FDG は糖代謝を受けず細胞内にとどまり ( メタボリックトラッピングといわれる ) その集積の程度はブドウ糖代謝を反映することとなる PET の口腔癌における有用性としては 病期診断 ( リンパ節転移 遠隔転移など ) 悪性度診断 治療効果判定 再発診断などが挙げられる 特に CT や MRI での検出が困難な再発やリンパ節転移 遠隔転移や重複癌の有無などの全身検索にきわめて有効である FDG のメタボリックトラッピング 血管内皮 細胞膜 グルコーストランスポーター過剰発現 Glucose Glucose Glucose Glucose-6リン酸 フォスファターゼ F-FDG F-FDG F-FDG F-FDG-6リン酸 血管内腫瘍間質腫瘍細胞内 ヘキソキナーゼ 解糖系 1

2 PET( 続き ) 非癌組織においても集積が見られる点は読影の際に要注意であり 大唾液腺や扁桃などのリンパ組織の生理的集積や 骨髄炎などの炎症性病変は偽陽性となる 検出可能な容積の癌組織が存在しても組織型や 癌の生物学的特性によって集積が有意でなく偽陰性となる場合もある このため 特に原発巣と頸部所属リンパ節における PETの読影のポイントとしては より空間分解能の高いCTやMRI エコーをあくまで基本として詳細に読影し 判断に迷う場合にPETによる付加的な情報で確認するという手順が望ましい PET( 続き ) SUV(Standardized uptake value) は 投与したRIが全身に均一に分布したと想定した場合の値を1として 目的とする領域の放射能濃度がその何倍であるかを半定量的に数値化したものである 悪性度の高い病変がより大きい値を示す場合が多く SUV 値が良悪性の鑑別や治療効果の評価に役立つ場合があるが 異なる装置や施設間の相互比較は厳密には困難とされている PET/CTはPETとCTを同一装置で撮影する手法であり 解剖学的な位置の同定が容易となる 今後は FDG 以外のイメージング製剤の利用による診断精度の向上も期待される MRI (Magnetic Resonance Imaging) MRIは軟組織コントラストに優れた任意の断面画像を得られることから 口腔癌の画像診断の中核としての位置にあり 主として原発巣の進展範囲と頸部所属リンパ節転移の評価に用いられる T1 強調像 T2 強調像をはじめとする多様なシークエンスを用いることによって情報量を増やすことができるが 同時に様々なアーチファクトにも精通して誤診に注意する必要がある 最近では 水分子拡散を画像化する拡散強調画像が日常的に利用されるようになった 腫瘍の診断では原則として経静脈的造影が必要となる MRI( 続き ) 一般的に扁平上皮癌は T1 強調像で隣接する筋組織と同等の比較的低い信号強度を呈し 脂肪抑制 T2 強調像ではリンパ組織と同等からやや低い程度の不均一な比較的高信号を呈する 腫瘍内部の壊死や嚢胞状化を生じた部分は高信号を呈し 線維化や角化など水分に乏しい部分は低信号となる 造影後には腫瘍は新生血管と造影剤の血管外細胞外腔への移行などにより周囲組織よりも信号強度が上昇しその範囲が明瞭化するが 内部構造が複雑である場合が多いため 造影のされ方は一般に不均一である MRI( 続き ) ダイナミックMRIは造影剤投与後の信号強度の経時的変化を追跡する手法であり 血行動態や進展範囲の把握に有効である 拡散強調画像では 得られる生体の拡散係数は 水分子の真の拡散にボクセル内の毛細血管による微小灌流の影響が加わるため 見かけの拡散係数 ( Apparent diffusion coefficient, ADC) と呼ばれる ADC 値が高い場合は水分子の拡散が大きいことを意味し 拡散強調画像では低信号を示す 一方 低 ADC 値は 水分子の拡散が小さいことを意味し 拡散強調画像では高信号を示す MRI( 続き ) 一般に悪性腫瘍は細胞径が大きく細胞密度が高いため 細胞外腔が狭小化し水分子の拡散が制限され ADC 値は低下し 拡散強調画像で高信号を呈するとされている MRI は一般に CT よりも歯科用金属による影響は少ないといえるが 磁性体金属により顕著なアーチファクトで画像化できない場合もある また撮影時間が長いため CT よりも患者の動きによるアーチファクトを受けやすい 2

3 CT (Computed Tomography) CT は生体のエックス線吸収係数を画像化したものであり 多方向からの収集データにより断層画像を得る手法である 最近の装置では検出器の 64 列 128 列 320 列などの多列化が進み 体軸方向のデータが緻密となり等方ボクセルによる撮影が日常的に可能となっている 単純 CT では軟組織コントラストが不足するため 造影剤非適応の症例を除いて口腔癌の診断には経静脈的造影が必須となる MRI と同様に造影後には腫瘍は周囲組織よりも濃度が上昇しその範囲が明瞭化するが 内部の造影のされ方は一般に不均一である CT( 続き ) 特に転移リンパ節では 中心壊死に伴いリンパ節辺縁部が造影され (rim enhancement) 内部に造影されない低濃度の領域(focal defect) がみられるのが典型的であるが 転移巣の占拠範囲や組織型により多彩であり 明確な所見を呈さない場合も少なくない 口腔癌では 手術に際し顎骨浸潤や歯と歯周組織に関する高精細な画像が必要となるため 骨関数アルゴリズムによる多断面再構成 (MPR) 画像などのボリュームデータ処理が必須である CT( 続き ) 歯科用コーンビーム CT(CBCT) は撮影範囲を限定し患者被曝線量を低減させ硬組織に特化した CT であり 一般的な CT よりも高分解能であるが 軟組織コントラストが更に不足するため口腔癌の診断には向かない また一般に CT は MRI と比較し歯科用金属によるアーチファクトにより原発巣を評価できない場合が多い CT 灌流画像 (CT perfusion, CTP) 造影剤を急速静注しながら連続撮影し 濃度の経時的変化から毛細血管レベルでの組織血流 ( 灌流 ) を解析 画像化する手法 口腔癌や頭頸部癌において 血行動態を介して腫瘍活性や治療抵抗性などの生物学的情報が得られる可能性が報告され 最近の研究では 頭頸部癌では良悪性の判別において PET/CT を凌ぐとの研究もみられる 超音波検査 (Ultrasonography, US) 口腔癌診療において 超音波検査は頸部リンパ節転移診断に利用される場合が多い 原発巣の局在部位によってはその深達度や範囲の評価にも利用される 1) 原発巣の深達度評価 舌や口底 頬粘膜などに生じた比較的小さな癌では 術中用の小型プローブを使用した口腔内走査により 原発巣の深達度や範囲の評価が可能である 癌が大きく舌根部や咽頭などの周囲組織に進展した場合には その全体像を把握することは困難である 一般に粘膜に生じた扁平上皮癌は 粘膜上皮層と連続性を有する低エコー域として描出され ドプラでは深部辺縁を中心として腫瘍内部に広がる樹枝状の血流が認められる 適切な厚み (3mm 程度 ) の高分子音響カップリング材を介在させて走査を行うと 粘膜上皮層 粘膜下層 固有筋層を区別して描出することが可能であるため 腫瘍の深達度の正確な評価には 音響カップリング材の利用が望ましい 3

4 2) 頸部リンパ節転移診断 口腔癌が転移する可能性のある頸部所属リンパ節のほとんどはエコーでカバーできる 通常 正常なリンパ節は境界明瞭で辺縁整な低エコーのソラマメ状の形態を呈し 門と呼ばれる周囲脂肪組織と連続した高エコーの陥凹を有する場合が多く ドプラでは門を中心としリンパ節実質部分に連続する樹枝状の血流がみられることが多い リンパ節の大きさの評価は リンパ節全体を楕円体に模して三次元的な軸径 ( 上下径 前後径 左右径 ) のうち最長のものを長径 最短のものを短径と称し 特に短径がリンパ節の病的変化に対して鋭敏である エコーでの転移陽性判定基準としては 大きさ 形態や内部エコーの異常で表現される場合が多い 前者では短径で6~8mmが目安とされ 長径と短径の比や門の形態が参考になる 後者では中心壊死に伴う嚢胞状化による無エコー域と 角化等に伴う高エコー域があり 通常はこれらが様々な程度で混在し不均一となる場合が典型的であるが 内部エコーの病的所見として検出できない場合もある また画像分解能に満たない微小転移巣も存在するため 一定の偽陰性は避けられない ドプラ法は血流を画像化したものであり これを併用すると血管走行の不整や欠損 リンパ節辺縁部の血流信号の出現などがみられ 診断精度が向上することが報告されている またエラストグラフィを併用すると硬さの情報が得られるため 診断精度の向上が期待できる 後発リンパ節転移は 画像で検出不可能な微小転移巣が潜在的に存在していたものであり N0 症例における画像診断の感度は十分なものではない この検出のためのエコーによる経過観察として 原発巣治療後 1か月に1 回程度の頻度の検査が推奨されている 転移リンパ節の経時的変化としては リンパ節の一部が膨大し門が圧排され血流が不整化し 転移腫瘍巣が大きくなるにつれて特に短径が増大しリンパ節全体の形態は球形に近づき 腫瘍内部や辺縁部に不定な血流がみられるようになる エラストグラフィは組織の硬さを表す弾性係数を画像化したもので 現在臨床で利用されているものは歪みを用いた手法 (Strain elastography) と せん断弾性波を用いた手法 (Shear wave elastography) に大別される 転移リンパ節の経時的変化の概念図 転移腫瘍巣 超音波組織弾性イメージング ( 超音波エラストグラフィ ) 硬さをあらわす組織固有の物理量 : 弾性係数 ( ヤング率 ) 目的 : 弾性係数の定量化 画像化 手法 : 1. 歪みを用いた手法 (Strain elastography) 2. せん断弾性波を用いた手法 (Shear wave elastography) Ultrasonography 2014; 33(2):

5 Strain elastography 探触子の用手圧迫による加圧などの前後における画像フレームを比較することで 変形により生じた組織の各部位の変位分布を求める手法である 探触子の接触面とほぼ垂直方向にごくわずかな加圧を行うと 超音波パルスの伝搬方向と平行な成分が大部分となる偏位が生じ 組織変形は一次元バネモデルで近似可能と判断される E=σ/ε E: 弾性係数 ( ヤング率 ) σ: 応力 ε: 歪み 局所の歪みは変位を軸方向に微分することで得られ 生体内の応力分布を一様と仮定すれば 弾性係数が大きく硬い部分は歪みが小さくなることから 歪みは相対的な硬さを表すこととなる 各部の変位分布を計測してその空間微分をとることで歪みの分布を得 歪みの平均値を算出して平均より大きい歪みを赤 平均的な歪みを緑 平均より小さい歪みを青でマッピングしてBモード画像上に半透明化して重ねることで リアルタイムのエラストグラフィ画像を得ている Shear wave elastography 生体組織内にせん断弾性波を発生させ その伝搬速度から弾性値を算出し 組織弾性を評価する手法である 通常の超音波診断に用いられる疎密波は縦波 ( 進行方向と振動方向が平行 ) であり 生体内を1,500[m/s] で伝搬するが せん断弾性波は進行方向と振動方向が垂直な横波であり 生体内を1~10[m/s] で伝搬する E 3G=3ρ C 2 s ただし E: 弾性係数 G: 剛性率 ρ: 組織密度 C s : せん断弾性波伝搬速度 生体内の組織密度を一定と仮定すると 弾性係数が大きく硬い部分は せん断弾性波伝搬速度が大きくなる 口腔癌の TN(M) 分類 原発巣 T 因子 TX: 原発腫瘍評価不能 T0: 原発腫瘍を認めない Tis: 上皮内癌 ( 扁平上皮内腫瘍 ) T1: 最大径が 2cm 以下 T2: 最大径が 2cm を越え 4cm 以下 T3: 最大径が 4cm を越える T4: 隣接組織浸潤 T4a T4a b の定義について ( 口腔癌取扱い規約 2010 年 1 月第 1 版 ) 舌 口底 : 下顎骨髄質 顎下隙 外舌筋への浸潤 上顎歯肉 : 上顎洞及び鼻腔 頬隙あるいは皮下脂肪への浸潤 下顎歯肉 : 下顎管 頬隙あるいは皮下脂肪 顎下隙 外舌筋への浸潤 T4b 咀嚼筋隙 翼状突起 頭蓋底への浸潤 内頸動脈を全周性に取り囲む浸潤 口腔癌の TNM 分類 所属リンパ節転移 N 因子 NX: 所属リンパ節転移の評価が不可能 N0: 所属リンパ節転移なし N1: 同側の単発性リンパ節転移で最大径が 3cm 以下 N2a: 同側の単発性リンパ節転移で最大径が 3cm を超えるが 6cm 以下 N2b: 同側の多発性リンパ節転移で最大径が 6cm 以下 N2c: 両側あるいは対側のリンパ節転移で最大径が 6cm 以下 N3: 最大径が 6cm を超えるリンパ節転移 5

6 頸部リンパ節転移の画像診断の意義 1. 口腔癌の治療方法や成績は 頸部リンパ節転移の有無に大きく依存する 2. リンパ節転移の正確な診断は 治療方針を決定する上で極めて重要である 3. 触診で検出し得ない転移リンパ節の検出において 画像診断の果たす役割は大きい 頸部リンパ節の名称と分類 1. オトガイ下リンパ節 level IA 2. 顎下リンパ節 level IB 3. 深頸リンパ節 - 外側群 - 1) 上内頸静脈リンパ節 level IIA B 2) 中内頸静脈リンパ節 level III 3) 下内頸静脈リンパ節 level IV 4) 副神経リンパ節 level VA 5) 鎖骨上窩リンパ節 level VB 4. その他のリンパ節 1) 耳下腺リンパ節 2) 浅頸リンパ節 3) 深頸リンパ節 - 正中群 - 頸部リンパ節の分布図 頸部リンパ節の名称と分類 ( 日本癌治療学会リンパ節規約より ) 1. オトガイ下リンパ節 submental nodes 広頸筋と顎舌骨筋の間で下顎骨 舌骨 顎二腹筋前腹に囲まれた部位のリンパ節 2. 顎下リンパ節 submandibular nodes (SMLN) 広頸筋と顎舌骨筋との間で下顎骨と顎二腹筋の前腹と後腹に囲まれた部位のリンパ節 3. 深頸リンパ節 - 外側群 - 1) 上内頸静脈リンパ節 ( 上内深頸リンパ節 ) superior internal jugular nodes (SIJN), superior deep cervical nodes, jugulo-digastric nodes 顎二腹筋の後腹の高さで内頸静脈に沿ったリンパ節 ( 上限は顎二腹筋の後ろにある ) 2) 中内頸静脈リンパ節 ( 中内深頸リンパ節 ) middle internal jugular node (MIJN), middle deep cervical nodes, jugulo-omohyoid nodes 肩甲舌骨筋上腹の高さで内頸静脈周囲に存在するリンパ節 3) 下内頸静脈リンパ節 ( 下内深頸リンパ節 ) inferior internal jugular nodes (IIJN), inferior deep cervical nodes 肩甲舌骨筋下腹の高さで内頸静脈周囲に存在するリンパ節 ( 静脈角リンパ節も含まれる ) 4) 副神経リンパ節 spinal accessory nodes 副神経に沿ったリンパ節 僧帽筋の前縁より前にある 上方では内頸静脈リンパ節と区別できない 5) 鎖骨上窩リンパ節 supraclavicular nodes 鎖骨上窩にあるあるリンパ節で 内側群は下内頸静脈リンパ節とし 外側群を鎖骨上窩リンパ節とする 6

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