総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 特 発 性 非 特 異 性 間 質 性 肺 炎 (idiopathic nonspecific interstitial pneumonia 以 下 NSIPとする)が 含 ま れるとしている(

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1 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 岩 澤 多 恵 神 奈 川 県 立 循 環 器 呼 吸 器 病 センター 放 射 線 科 抄 録 本 稿 では 間 質 性 肺 炎 の C T 画 像 のコンピュータによる 定 量 解 析 について 紹 介 する C T は 特 発 性 肺 線 維 症 の 診 断 に 重 要 であり CT 所 見 を 定 量 評 価 することは 患 者 の 重 症 度 の 把 握 や 予 後 予 測 に 役 立 つ 現 在 特 発 性 肺 線 維 症 の CT 画 像 は 放 射 線 科 医 師 より 肉 眼 的 に 定 量 評 価 されているが この 方 法 は 評 価 者 間 の 差 が 大 きい 可 能 性 があり コンピュータによる 自 動 解 析 システムの 開 発 が 望 まれる 横 浜 国 大 で 開 発 している Gaussian Histogram Normalized Correlation segmentation system (GHNC system)は 放 射 線 科 医 師 の 評 価 と 解 析 結 果 がよく 一 致 し 薬 物 治 療 の 有 効 性 評 価 などに 応 用 できると 思 われる 特 発 性 の 間 質 性 肺 炎 はまれな 疾 患 であるが 喫 煙 者 の 10% に 何 らかの 間 質 性 の 病 変 が 認 められること また 各 種 の 膠 原 病 にも 間 質 性 肺 炎 が 合 併 することなどを 考 えると このシステムの 応 用 範 囲 は 広 いと 考 えられる Abstract High-resolution computed tomography(hrct)is an important tool for the diagnosis of idiopathic p u l m o n a r y f i b r o s i s( I P F). Quantitative assessment of these CT images by the radiologists is a popular method, but it has intra- and inter-observer error. We have developed the computer-aided segmentation system of CT images called Gaussian Histogram Normalized Correlation(GHNC)system. This system segments pixels on CT images into several patterns based on the local histogram. This review paper introduces the results of GHNC analysis, for example, pirfenidone-induced slowing of progression of pulmonary fibrosis, and smaller normal lung volume in the patients with IPF and pulmonary arterial hypertension. key words CT, Computer-aided diagnosis, 肺, 間 質 性 肺 炎 間 質 性 肺 炎 における 定 量 評 価 の 意 義 間 質 性 肺 炎 とは 間 質 と 呼 ばれる 肺 の 構 造 が 病 変 の 首 座 となる 疾 患 の 総 称 であり このうち 原 因 が 特 定 できないものを 特 発 性 間 質 性 肺 炎 と 呼 ぶ 2013 年 に ATS, ERS より 間 質 性 肺 炎 の 新 たな ステートメントが 発 表 されたが その 中 で 特 発 性 間 質 性 肺 炎 は 臨 床 病 理 画 像 により 総 合 的 に 診 断 すべきとされ 診 断 における HRCT の 重 要 性 が 明 記 されている 1) このステートメントでは 特 発 性 間 質 性 肺 炎 のなかで 慢 性 に 経 過 するものを chronic fibrosing IPとしてまとめ そのなかに 特 発 性 肺 線 維 症 (Idiopathic pulmonary fibrosis, 以 下 IPF)と 連 絡 先 : 横 浜 市 金 沢 区 富 岡 東 神 奈 川 県 立 循 環 器 呼 吸 器 病 センター 放 射 線 科 岩 澤 多 恵 TEL: FAX: 投 稿 受 付 :2014 年 8 月 11 日 2014 年 8 月 67-(23)

2 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 特 発 性 非 特 異 性 間 質 性 肺 炎 (idiopathic nonspecific interstitial pneumonia 以 下 NSIPとする)が 含 ま れるとしている( 表 1) これに 対 応 する 画 像 や 病 理 のパターンは それぞれ IPF が UIPパターン NSIP が NSI P パターンになる 図 1 2 に IPFと NSIP の 典 型 的 な CT 画 像 を 示 す 実 際 の 症 例 では 病 理 パターンと 画 像 パターンが 一 致 しないことはしばしば あり 同 一 症 例 の 中 に NSIP パターンと UIP パタ ーンが 混 在 することもしばしば 見 られるため 2) その 診 断 は 容 易 ではない IPFと NSIP は 慢 性 経 過 の 特 発 性 の 肺 線 維 症 と してまとめられているが 両 者 はその 生 命 予 後 が 大 表 1. 特 発 性 間 質 性 肺 炎 の 分 類 ( 文 献 1より 改 変 ) カテゴリー 臨 床 画 像 病 理 診 断 画 像, 病 理 パターン Chronic fibrosing IP IPF UIP Idiopathic NSIP NSIP Smoking-related IP RBILD Respiratory bronchiolitis DIP DIP Acute/subacute IP COP Organizing pneumonia AIP Diffuse alveolar damage IPF ; Idiopathic pulmonary fibrosis UIP ; Usual interstitial pneumonia NSIP ; Nonspecific interstitial pneumonia RBILD ; Respiratory bronchiolitis-interstitial lung disease DIP ; Desquamative interstitial pneumonia COP ; Cryptogenic organizing pneumonia AIP ; Acute interstitial pneumonia (a) (b) 2005 年 2007 年 2009 年 年 図 1. 初 診 時 50 歳 代 男 性 非 喫 煙 者 外 科 的 肺 生 検 で UIP パターンとされ 特 発 性 肺 線 維 症 (IPF)と 診 断 されている 2005 年 2007 年 2009 年 2011 年 の CT 画 像 を 示 す 本 症 例 は 2012 年 に 死 亡 (a) 冠 状 断 MPR 像 (b) 軸 位 段 像 肺 底 部 優 位 の 網 状 病 変 主 体 で 胸 膜 直 下 から 立 ち 上 がるようなとげ 状 の 病 変 が UIP の 特 徴 である 冠 状 断 像 では 肺 容 積 が 経 過 とともに 縮 小 していることがわかる 軸 位 段 像 では 2005 年 の 段 階 では 蜂 巣 肺 ははっきりしないが 2011 年 には 蜂 巣 肺 が 認 められる 右 下 葉 枝 の 区 域 枝 レベルの 血 管 や 気 管 支 を 結 んだ 線 と 胸 膜 との 位 置 関 係 に 注 目 してほしい 両 者 の 距 離 が 徐 々に 近 づいている これは 胸 膜 下 の 肺 胞 のつぶれによる 肺 容 積 の 低 下 に 対 応 する 所 見 である 68-(24) 断 層 映 像 研 究 会 雑 誌 第 41 巻 第 2 号

3 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 きく 異 なる 3-5) NSI P はステロイドや 免 疫 抑 制 剤 な どへの 反 応 も 期 待 できるのに 対 して IPF は 現 時 点 で 根 本 的 な 治 療 薬 はなく 緩 徐 進 行 性 で 致 死 的 な 疾 患 である I P F に お い て は 病 気 の 進 行 に 伴 い CT 所 見 もだんだんと 進 行 していくことが 知 られてい る( 図 1) 6) したがって IPF では CT 所 見 の 重 症 度 は 呼 吸 機 能 検 査 のデータ あるいは 生 命 予 後 はよく 相 関 する 7-10) これらの 知 見 を 踏 まえると と くに I PF においては CT 所 見 を 定 量 評 価 すること が 患 者 の 重 症 度 の 把 握 や 予 後 予 測 に 重 要 と 思 わ れる 放 射 線 科 医 師 による 肉 眼 評 価 の 問 題 点 現 在 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 は 放 射 線 科 医 師 が 肉 眼 的 に 行 っている MDCT 以 前 は いくつかの 断 面 で 評 価 していたが MDCT が 普 及 し 3DCT 撮 影 がルーチン 化 している 現 在 は 肺 全 体 を 評 価 するのが 主 流 である 10,11) この 方 法 は 特 別 な 装 置 を 必 要 とせず 誰 でも 実 施 でき 簡 便 な 方 法 であるが 筆 者 はいくつか 問 題 があると 考 えている まず 第 1 は 放 射 線 科 医 師 の 間 で 微 妙 に 病 変 の 認 識 に 差 があるということである Watadani らは ある 1 枚 の CT 画 像 で 蜂 巣 肺 があ るかないか 世 界 の 複 数 の 医 師 に 検 討 してもらった ところ 一 致 率 は weighted κで 解 析 して 程 度 であったと 報 告 している 12) 言 い 換 えれば あ る 病 変 をみた 場 合 に どこまでが 正 常 肺 で どこま でが 病 変 かという 線 引 きは 医 師 により 異 なってくる 可 能 性 がある 次 の 問 題 点 は 仮 に 各 医 師 の 病 変 の 認 識 が 全 く 同 じだったとしても 病 変 を 数 値 化 する 段 階 で 誤 差 が 入 りうるということである 図 3は 正 常 肺 を 2 色 に 色 分 けしたものである 胸 膜 に 沿 って 広 がるパ ターンはびまん 性 肺 疾 患 とくに IPF/UIP にはよく 見 られるが 1-2cm の 幅 の 帯 状 の 病 変 で すでに 肺 の 25% を 占 める こうした 評 価 に 不 慣 れだと 25% の 画 像 を 見 て 10% ぐらいに 少 なく 見 積 もる 医 師 も 多 いのではないだろうか? 逆 にスポット 状 に 広 (a) (b) 2005 年 2009 年 年 図 2. 初 診 時 50 歳 代 女 性 非 喫 煙 者 外 科 的 肺 生 検 で fnsip パターンとされ 特 発 性 非 特 異 性 間 質 性 肺 炎 (fnsip)と 診 断 されている 2005 年 2009 年 2014 年 の CT 画 像 を 示 す ステロイド 治 療 に 反 応 し 呼 吸 苦 などの 症 状 は 改 善 した (a) 冠 状 断 MPR 像 (b) 軸 位 段 像 2005 年 の 画 像 では 左 下 葉 に 気 管 支 血 管 束 にそった 網 状 影 や consolidation が 広 がり 内 部 に 牽 引 性 気 管 支 拡 張 が 目 立 つ 2009 年 2014 年 の 画 像 では 牽 引 性 気 管 支 拡 張 は 残 って いるが consolidation は 改 善 が 見 られる 2005 年 の 軸 位 段 像 で 右 肺 下 葉 では 胸 膜 直 下 が 保 たれている 点 も NSIP パターンとして 典 型 的 である 2014 年 8 月 69-(25)

4 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 がる 図 3 b のようなパターンの 場 合 は 多 めに 見 積 もる 医 師 もいるだろう つまり 評 価 者 が 頭 の 中 で はまったく 同 じ 領 域 を 病 変 と 考 えていたとしてもそれ を 数 字 に 置 き 換 える 段 階 での 誤 差 がはいりうるとい うことである 3 番 目 の 問 題 点 として 間 質 性 肺 炎 とくに IPF などの 肺 のつぶれが 中 心 となるような 病 態 における 定 量 評 価 の 難 しさが 挙 げられる UIP パターンの 病 理 の 特 徴 として 無 気 肺 硬 化 と 呼 ばれる 線 維 化 が 挙 げられる 無 気 肺 硬 化 では 肺 がその 体 積 を 維 持 したまま 線 維 化 して 固 くなるのではなく 線 維 化 し ながらつぶれて 小 さくなっていく つまり 肺 全 体 に 占 める 割 合 として 評 価 する 肉 眼 評 価 では 肺 の 線 維 成 分 の 増 加 と 肺 全 体 の 容 積 減 少 の 相 乗 効 果 を 見 ていることになる ところで I PF は 喫 煙 者 に 多 く 肺 気 腫 が 合 併 している 症 例 も 多 く 見 られる こうし た 症 例 では 肺 気 腫 の 進 行 によって 線 維 化 による 肺 容 積 の 低 下 が 相 殺 される 言 い 換 えると 線 維 化 が 増 加 しても 肺 全 体 の 容 積 が 肺 気 腫 で 増 加 し て 肺 全 体 に 占 める 線 維 化 の 割 合 としては 増 加 しな いため 線 維 化 が 過 小 評 価 されうる 13) 肺 あるい は 肺 内 の 病 変 の 体 積 を 測 定 する 際 には これらの 関 係 を 認 識 しておく 必 要 がある コンピュータによる CT の 定 量 評 価 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 を コンピュータを 用 いて 自 動 で 定 量 評 価 するシステムは すでにいくつかの グループから 発 表 されている 14-20) 本 稿 では 筆 者 と 横 浜 国 大 の 環 境 情 報 研 究 院 の 後 藤 研 究 室 で 共 同 開 発 しているシステム Gaussian Histogram Normalized Correlation segmentation system (GHNC system)を 紹 介 したい 21,22) びまん 性 肺 疾 患 のコンピュータ 解 析 としては 肺 気 腫 の 定 量 解 析 である % LAA が 有 名 である 23) % LAA は ある 一 定 の 閾 値 以 下 の 病 変 は 肺 気 腫 とみなすという 前 提 で 解 析 するもので 実 際 に 病 理 標 本 の 肺 気 腫 ともよく 一 致 することが 知 られて いる 24) 一 方 間 質 性 肺 炎 の 病 変 は CT 値 のみ では 分 類 できない たとえば UIP パターンに 特 徴 的 な 所 見 である 蜂 巣 肺 を 考 えてみると 中 心 部 は 空 気 なので CT 値 が 低 く 線 維 化 部 分 は CT 値 が 高 い 蜂 巣 肺 全 体 の CT 値 の 平 均 値 がすりガ ラス 影 と 同 程 度 ということもありうる このような 蜂 巣 肺 を CT 値 の 閾 値 のみで 区 分 することは 不 可 能 である しかし C T 値 のヒストグラムをとれば 蜂 巣 肺 は 平 坦 となり すりガラス 影 は 蜂 巣 肺 に 比 較 す れば 急 峻 なピークを 示 す また 微 分 画 像 ( 隣 り 合 (a) (b) 図 3. 正 常 肺 の CT 画 像 を 彩 色 した 画 像 (a) 胸 膜 下 の 緑 色 の 帯 状 の 領 域 の 面 積 は 肺 全 体 の 10% 25% 50%を 占 める 胸 膜 下 に 広 がる 病 変 は 少 なく 感 じられる (b) 緑 色 の 領 域 は それぞれ 片 肺 の 10% 25%を 占 める スポット 状 に 分 散 した 病 変 は 一 つの 領 域 としてまとまった 場 合 より 多 く 感 じられる 70-(26) 断 層 映 像 研 究 会 雑 誌 第 41 巻 第 2 号

5 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 った 画 素 値 の 変 化 が 大 きい 部 分 を 白 く 表 示 した 画 像 )では 蜂 巣 肺 は CT 値 が 急 速 に 変 化 する 部 分 を 多 く 含 み 画 素 値 としては 高 くなる( 図 4 a) これに 対 して 均 一 なすりガラス 影 の 場 合 には 微 分 画 像 の 画 素 値 は 低 い GH NC システムでは CT の 原 画 像 と 微 分 画 像 のヒストグラムのパターンを 利 用 して 肺 野 を 各 病 変 に 分 類 している( 図 4 b) GH NC の 解 析 手 順 を 示 す あらかじめいくつかの 典 型 画 像 をサンプルとして 登 録 し このサンプルの 原 画 像 微 分 画 像 で 病 変 のヒストグラムを 作 成 し (a) (b) 図 4.GHNC システムの 概 略 (a)それぞれの 病 変 の 典 型 的 な 画 像 サ ンプルを 集 め そのヒストグラムを 作 成 する それと 解 析 したい 画 像 の 各 ピク セルのガウシアンヒストグラムとの 正 規 化 相 関 をとり 最 もよく 一 致 したグルー プに 各 ピクセルを 分 類 する (b)ガウシアンヒストグラムの 作 成 方 法 1 ピクセルの 画 素 値 ではヒストグラムに ならないので 周 囲 50 ピクセルの 画 素 値 にガウス 関 数 を 畳 じ ガウシアン ヒストグラムとする ( 文 献 24,26 より 転 載 ) 2014 年 8 月 71-(27)

6 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 ておく( 図 4 b) 次 に 解 析 したい 画 像 の 各 ピクセル 毎 のヒストグラムを 作 成 する( 図 4 a) 当 然 1 個 の 画 像 値 ではヒストグラムにならないので あるピクセ ルの 周 囲 50ピクセルの 画 像 値 を 使 う これだけでは 値 が 離 散 的 なので 各 画 素 値 はもともとゆらぎが あると 仮 定 して 個 々の 画 素 値 にガウス 関 数 をかけ てなだらかなヒストグラムを 得 る これをガウシアン ヒストグラムと 呼 ぶ このガウシアンヒストグラムと あらかじめ 作 成 しておいたサンプルのヒストグラム (これもガウシアンヒストグラムとしておく)の 正 規 化 相 関 をとって 最 もよく 一 致 したグループにこのピク セルを 分 類 していく( 図 4 b) GH NC システムでは 肺 がピクセル 単 位 で 各 病 変 に 分 類 されるので 面 積 や 体 積 として 表 示 することも 容 易 である 我 々のこれまでの 検 討 で GHNC システムでの 解 析 結 果 は 放 射 線 科 医 師 の 分 類 した 値 とよく 一 致 す ることがわかっている 25,26) またこのシステムでは 基 本 的 に 同 じサンプルで 解 析 すれば 同 じ 結 果 が 得 られる ただし CT の 画 像 から 肺 を 切 り 出 す 段 階 で 末 梢 の 気 管 支 や 血 管 胸 膜 直 下 の 病 変 の 認 識 が 充 分 ではなく 用 手 的 な 補 正 が 必 要 なこと また 気 管 内 の 空 気 で CT 値 を 補 正 する 際 に 毎 回 同 じ 値 にはならない 点 で 若 干 の inter-observer error は 入 りうる GHNCシステムのpirfenidone 投 与 症 例 への 応 用 GHNC システムを 実 際 の 症 例 に 応 用 した 研 究 を 紹 介 する 25-28) 最 初 は IPF における pirfenidone 投 与 の 影 響 をみた 研 究 である 26) IPF の 78 症 例 (pirfenidone 投 与 例 38 例 投 与 しなかった 症 例 40 例 )を 1 年 間 経 過 観 察 し 前 後 の CT を 比 較 した GHNC システムの 解 析 結 果 を 図 5 6 に 示 す pirfenidone を 投 与 した 症 例 では 投 与 しなかった コントロール 群 の 症 例 と 比 較 して 肺 活 量 の 減 少 程 度 が 有 意 に 少 なく( 肺 活 量 の 平 均 変 化 量 コント ロール 群 9.9% / 年 perfenidone 群 4.6%/ 年 p=0.03) 線 維 化 の 進 行 速 度 も 有 意 に 遅 かった( 線 維 化 の 1 年 間 の 平 均 増 加 量 コントロール 群 2.0%predTLC/ 年 perfenidone 群 0.26%predTLC/ 年 p<0.001, %predtlc は 病 変 の 量 を 予 測 全 肺 気 量 で 割 った 値 ) ところで CT における 線 維 化 と 病 理 所 見 とはよく 一 致 することが 知 られている 29) 本 研 究 は retrospective であり 無 作 為 化 対 照 試 験 ではないので pirdenidone の 効 果 を 実 証 するとい う 根 拠 は 弱 いが 線 維 化 の 増 加 にも 差 があったとい う 我 々の 結 果 は pirfenidone が 人 体 においても 線 維 化 を 抑 制 している 傍 証 になるのではないかと 考 え ている (a)(c) (b)(d) (a)(c) (b)(d) 図 5.70 歳 代 男 性 IPF 初 診 時 (a,b) 無 治 療 で 1 年 後 (c,d)の CT 画 像 (a,c)とその 解 析 画 像 (b,d) 藤 色 ; 正 常 肺 青 ; 肺 気 腫 黄 緑 ;すりガラス 影 ピンク consolidation 黄 色 および 水 色 ; 線 維 化 1 年 後 の 画 像 で 線 維 化 ( 黄 色 )や consolidation(ピンク) が 増 加 して い る ( 文 献 2 5 よ り 転 載 ) 図 6.70 歳 代 男 性 IPF pirfenidone 投 与 前 (a,b) 1 年 間 内 服 後 (c,d)の CT 画 像 (a,c)とその 解 析 画 像 (b,d) 藤 色 ; 正 常 肺 青 ; 肺 気 腫 黄 緑 ;すりガラス 影 ピンク consolidation 黄 色 および 水 色 ; 線 維 化 pirfenidone 投 与 前 後 の 画 像 に 大 きな 変 化 は 認 められない ( 文 献 25 より 転 載 ) 72-(28) 断 層 映 像 研 究 会 雑 誌 第 41 巻 第 2 号

7 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 肺 高 血 圧 症 への 応 用 次 に GHNC 解 析 システムを 肺 高 血 圧 症 に 応 用 し た 結 果 を 紹 介 する 28) 間 質 性 肺 炎 では 肺 高 血 圧 症 の 合 併 が 多 いことが 知 られており 間 質 性 肺 炎 に 肺 高 血 圧 を 合 併 すると 予 後 不 良 である 30) Cottinらは 肺 気 腫 と 間 質 性 肺 炎 と 両 方 ある 症 例 を Combined pulmonary fibrosis and emphysema(cpfe)と 呼 び CPFE ではとく に 肺 高 血 圧 の 頻 度 が 高 いことを 報 告 した( 図 7) 31) 間 質 性 肺 炎 で 肺 高 血 圧 をきたす 機 序 は 充 分 解 明 さ れていないが Nathan らは 肺 の 線 維 化 それ 自 体 に 肺 高 血 圧 をきたすような 生 化 学 的 病 理 学 的 因 子 が あるのではないかと 推 測 している 32) しかし 過 去 の CT 所 見 と 肺 動 脈 圧 について 比 較 した 論 文 では CT での 線 維 化 スコアと 肺 高 血 圧 とは 関 連 がないと 報 告 されている 33,34) 我 々は CPFE では 随 伴 する 肺 気 腫 も 肺 高 血 圧 に 影 響 しているのではないかと 考 えた 肺 気 腫 自 体 も 肺 血 管 床 の 減 少 また 低 酸 素 による 血 管 の 収 縮 などを 介 して 肺 高 血 圧 症 を 起 こすことが 知 られて いる 35) 肺 の 線 維 化 と 気 腫 化 の 両 方 ある 症 例 では どちらか 一 方 の 因 子 を 観 測 するだけでは 不 十 分 で あり 両 方 をカウントする 必 要 があると 考 えた そこで 当 センターで 心 臓 カテーテル 検 査 を 施 行 された 40 例 の 連 続 した chronic fibrosing IP の 症 例 について 心 臓 カテーテルにおける 平 均 肺 動 脈 圧 と GHNC システムによる CT 画 像 の 解 析 結 果 を 比 較 した 結 果 を 図 8に 示 す 線 維 化 病 変 や 肺 気 腫 (a)(b)(c) 図 7.70 歳 代 男 性 気 腫 合 併 肺 線 維 症 で 肺 高 血 圧 症 を 合 併 した 症 例 (a)c T の M P R 像 (b)ghnc システムで 解 析 した 画 像 (c) GHNC の3D 画 像 ピンク ; 正 常 肺 青 ; 肺 気 腫 黄 緑 ;すりガラス 影 赤 consolidation 黄 色 および 水 色 ; 線 維 化 緑 ; 気 管 支 オレンジ; 血 管 ( 文 献 28 より 転 載 ) (a)(b)(c) 図 8. 間 質 性 肺 炎 で 右 心 カテーテルを 施 行 した 40 例 の 連 続 症 例 における CT 所 見 の 定 量 評 価 と 平 均 肺 動 脈 圧 (mpapmmhg)との 比 較 (a)normal(%); 正 常 肺 の 肺 全 体 に 占 める 割 合 ( b)fibrosis(%); 線 維 化 の 肺 全 体 に 占 める 割 合 (c)laa%-950; 肺 気 腫 (CT 値 -950HU 以 下 の 領 域 )の 肺 全 体 に 占 める 割 合 ( 文 献 28 より 転 載 ) 2014 年 8 月 73-(29)

8 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 病 変 が 肺 全 体 に 占 める 割 合 と 平 均 肺 動 脈 圧 との 相 関 は 弱 かったが 正 常 肺 の 量 と 平 均 肺 動 脈 圧 との 間 に 相 関 が 見 られた(ピアソンの 相 関 係 数 とその p 値 γ = 0.708, p<0.001) 我 々 の 対 象 症 例 は 約 80%が 喫 煙 者 か 元 喫 煙 者 であり 40 例 中 13 例 で CT 上 全 肺 の 10% 以 上 の 肺 気 腫 が 見 られた つまり 肺 気 腫 と 線 維 化 の 両 方 で 肺 血 管 床 が 破 壊 され 肺 高 血 圧 をきたしていると 考 えれば 残 った 正 常 肺 と 平 均 肺 動 脈 圧 との 相 関 がよかったことは 説 明 可 能 と 思 われる ところで 従 来 の 間 質 性 肺 炎 の 研 究 で は 病 変 部 分 のみカウントしているものが 多 く 正 常 肺 がどのくらい 残 っているのかということはあまり 注 目 されてこなかった 間 質 性 肺 炎 においても 肺 機 能 に 着 目 して 解 析 する 場 合 には 正 常 肺 を 評 価 す ることも 重 要 と 考 えられる まとめ 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 における 定 量 評 価 の 重 要 性 と コンピュータを 用 いた 解 析 について 紹 介 し た コンピュータによる 解 析 は inter-observer error が 少 なく 治 験 における 効 果 判 定 など 同 一 症 例 で 繰 り 返 し 検 査 する 場 合 に 特 に 威 力 を 発 揮 すると 考 え られる びまん 性 肺 疾 患 においては 用 手 的 に 病 変 を 囲 んで 病 変 の 体 積 を 定 量 測 定 することは 事 実 上 不 可 能 であり 定 量 評 価 のためには より 簡 便 な コンピュータによる 自 動 解 析 システムの 開 発 が 望 ま れる 特 発 性 の 間 質 性 肺 炎 はまれな 疾 患 であるが 1) 喫 煙 者 の 10% に 何 らかの 間 質 性 の 病 変 が 認 められ ること 36) また 各 種 の 膠 原 病 にも 間 質 性 肺 炎 が 合 併 すること 37) などを 考 えると 自 動 解 析 システムの 応 用 範 囲 はかなり 広 いと 筆 者 は 考 えている 参 考 文 献 1. Travis WD, Costabel U, Hansell DM. An Official American Thoracic Society/ European Respiratory Society Statement: Update of the International Multidisciplinary Classification of the Idiopathic Interstitial Pneumonias. Am J Respir Crit Care Med 2013; 188: Flaherty KR, Travis WD, Colby TV, et al. Histopathologic variability in usual and nonspecific interstitial pneumonias. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164: Sumikawa H, Johkoh T, Fujimoto K, et al. Pathologically Proved Nonspecific Interstitial Pneumonia: CT Pattern Analysis as Compared with Usual Interstitial Pneumonia CT Pattern. Radiology 2014: Travis WD, Hunninghake G, King TE, Jr., et al. Idiopathic nonspecific interstitial pneumonia: report of an American Thoracic Society project. Am J Respir Crit Care Med 2008; 177: MacDonald SL, Rubens MB, Hansell DM, et al. Nonspecific interstitial pneumonia and usual interstitial pneumonia: comparative appearances at and diagnostic accuracy of thin-section CT. Radiology 2001; 221: Akira M, Sakatani M, Ueda E. Idiopathic pulmonary fibrosis: progression of honeycombing at thin-section CT. Radiology 1993; 189: Park SO, Seo JB, Kim N, et al. Feasibility of automated quantification of regional disease patterns depicted on high-resolution computed tomography in patients with various diffuse lung diseases. Korean J Radiol 2009; 10: Ley B, Elicker BM, Hartman TE, et al. Idiopathic Pulmonary Fibrosis: CT and Risk of Death. Radiology 2014: Lynch DA, Godwin JD, Safrin S, et al. Highresolution computed tomography in idiopathic pulmonary fibrosis: diagnosis and prognosis. Am J Respir Crit Care Med 2005; 74-(30) 断 層 映 像 研 究 会 雑 誌 第 41 巻 第 2 号

9 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 172: Sumikawa H, Johkoh T, Colby TV, et al. Computed tomography findings in pathological usual interstitial pneumonia: relationship to survival. Am J Respir Crit Care Med 2008; 177: Kim MY, Song JW, Do KH, et al. Idiopathic nonspecific interstitial pneumonia: changes in high-resolution computed tomography on long-term follow-up. J Comput Assist Tomogr 2012; 36: Watadani T, Sakai F, Johkoh T, et al. Interobserver Variability in the CT Assessment of Honeycombing in the Lungs. Radiology 2013; 266: Doherty MJ, Pearson MG, O'Grady EA, et al. Cryptogenic fibrosing alveolitis with preserved lung volumes. Thorax 1997; 52: Coxson HO, Hogg JC, Mayo JR, et al. Quantification of idiopathic pulmonary fibrosis using computed tomography and histology. Am J Respir Crit Care Med 1997; 155: Uppaluri R, Hoffman EA, Sonka M, et al. Interstitial lung disease: A quantitative study using the adaptive multiple feature method. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159: Kauczor HU, Heitmann K, Heussel CP, et al. Automatic detection and quantification of ground-glass opacities on high-resolution CT using multiple neural networks: comparison with a density mask. AJR Am J Roentgenol 2000; 175: Zavaletta VA, Bartholmai BJ, Robb RA. High resolution multidetector CT-aided tissue analysis and quantification of lung fibrosis. Acad Radiol 2007; 14: Rosas IO, Yao J, Avila NA, et al. Automated quantification of high-resolution CT scan findings in individuals at risk for pulmonary fibrosis. Chest 2011; 140: Kim HG, Tashkin DP, Clements PJ, et al. A computer-aided diagnosis system for quantitative scoring of extent of lung fibrosis in scleroderma patients. Clin Exp Rheumatol 2010; 28:S Park SC, Tan J, Wang X, et al. Computeraided detection of early interstitial lung diseases using low-dose CT images. Phys Med Biol 2011; 56: Iwao Y, Gotoh T, Kagei S, et al. Integrated lung field segmentation of injured region with anatomical structure analysis by failure recovery algorithm from chest CT images. Biomedical Signal Processing and Control 2014; 12: Asakura A, Gotoh T, Iwasawa T, et al. Classification system of the CT images with nonspecific interstitial pneumonia.. J Inst Image Electron Eng Jpn. 2004; 33: Han MK, Kazerooni EA, Lynch DA, et al. Chronic obstructive pulmonary disease exacerbations in the COPDGene study: associated radiologic phenotypes. Radiology 2011; 261: Madani A, Zanen J, de Maertelaer V, et al. Pulmonary emphysema: objective quantification at multi-detector row CT-- comparison with macroscopic and microscopic morphometry. Radiology 2006; 238: Iwasawa T, Asakura A, Sakai F, et al. Assessment of prognosis of patients with idiopathic pulmonary fibrosis by computeraided analysis of CT images. J Thorac Imaging 2009; 24: Iwasawa T, Ogura T, Sakai F, et al. CT analysis of the effect of pirfenidone in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Eur J Radiol 2014; 83: Iwasawa T, Ogura T, Takahashi H, et al. Pneumothorax and idiopathic pulmonary fibrosis. Jpn J Radiol 2010; 28: Iwasawa T, Kato S, Ogura T, et al. Low 2014 年 8 月 75-(31)

10 総 説 コンピュータによる 間 質 性 肺 炎 の CT 画 像 の 定 量 評 価 : 岩 澤 多 恵 normal lung volume correlates with pulmonary hypertension in fibrotic idiopathic interstitial pneumonia - Computeraided, 3D-quantitative analysis of chest computed tomography. AJR Am J Roentgenol 2014; 203(2):W Remy-Jardin M, Remy J, Gosselin B, et al. Lung parenchymal changes secondary to cigarette smoking: pathologic-ct correlations. Radiology 1993; 186: Lettieri CJ, Nathan SD, Barnett SD, et al. Prevalence and outcomes of pulmonary arterial hypertension in advanced idiopathic pulmonary fibrosis. Chest 2006; 129: Cottin V, Nunes H, Brillet PY, et al. Combined pulmonary fibrosis and emphysema: a distinct underrecognised entity. Eur Respir J 2005; 26: Nathan SD, Noble PW, Tuder RM. Idiopathic pulmonary fibrosis and pulmonary hypertension: connecting the dots. Am J Respir Crit Care Med 2007; 175: Alhamad EH, Al-Boukai AA, Al-Kassimi FA, et al. Prediction of pulmonary hypertension in patients with or without interstitial lung disease: reliability of CT findings. Radiology 2011; 260: Zisman DA, Karlamangla AS, Ross DJ, et al. High-resolution chest CT findings do not predict the presence of pulmonary hypertension in advanced idiopathic pulmonary fibrosis. Chest 2007; 132: Adir Y, Shachner R, Amir O, et al. Severe pulmonary hypertension associated with emphysema: a new phenotype? Chest 2012; 142: Washko GR, Hunninghake GM, Fernandez IE, et al. Lung volumes and emphysema in smokers with interstitial lung abnormalities. N Engl J Med 2011; 364: Strand MJ, Sprunger D, Cosgrove GP, et al. Pulmonary function and survival in idiopathic versus secondary usual interstitial pneumonia. Chest (32) 断 層 映 像 研 究 会 雑 誌 第 41 巻 第 2 号

11

Single slice helical CT CT 1 2005 1 4 1. CT Anti-Lung Cancer Association: ALCA 1-5) 1993 9 10 ALCA (Nawa 6) ) single slice helical CT 10mm CT 2. 1 (http://www.thoracic-ctscreening.org/jpn/index.html )

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