内 分 泌 甲 状 腺 外 会 誌 29(4): 279-283,2012 特 集 2 乳 癌 診 療 の 未 来 乳 腺 画 像 診 断 におけるReal-time Virtual Sonography(RVS)の 有 用 性 : 現 状 と 将 来 展 望 愛 知 医 科 大 学 乳 腺 内 分 泌 外 科, 同 放 射 線 科 *, 日 立 アロカメディカル** 中 野 正 吾 藤 井 公 人 吉 田 美 和 高 阪 絢 子 毛 利 有 佳 子 安 藤 孝 人 手 塚 理 恵 秋 月 美 和 福 富 隆 志 石 口 恒 男 * 荒 井 修 ** 三 竹 毅 ** Utility of Real-time virtual sonography (RVS) in breast imaging: current status and future prospects Division of Breast and Endocrine Surgery, Department of Surgery, Aichi Medical University, Department of Radiology, Aichi Medical University*, Ultrasound System Group, Department of Research & Development, Medical system engineering Division 2, Hitachi Aloka Medical, Ltd.** Shogo Nakano, Kimihito Fujii, Miwa Yoshida, Junko Kousaka, Yukako Mouri, Takahito Ando, Rie Tetsuka, Miwa Akizuki, Takashi Fukutomi, Tsuneo Ishiguchi*, Osamu Arai** and Tsuyoshi Mitake** Real-time Virtual Sonography(RVS)は 磁 気 位 置 センサーユニットを 用 いて, 超 音 波 施 行 中 に 探 触 子 走 査 面 に 一 致 したMRI/CT 画 像 情 報 をリアルタイムに 表 示 することができる 画 像 診 断 装 置 である 我 が 国 で 開 発 された 革 新 的 画 像 融 合 技 術 であり, 愛 知 医 科 大 学 では2005 年 よりRVSを 導 入 し 乳 腺 画 像 診 断 へ の 応 用 開 発 を 行 っている RVSの 位 置 精 度 における 検 討 では 乳 腺 MRI 造 影 病 変 検 出 における 超 音 波 画 像 とMulti-Planar-Reconstruction(MPR) 画 像 との 位 置 ずれは,3 次 元 方 向 においてそれぞれ7.7,6.9, 2.8mmであり,3 次 元 誤 差 は12.0mmであった Second-look USにおけるMRI-detected lesionの 検 出 率 は 超 音 波 単 独 では30%であったが,RVS 併 用 により90%まで 改 善 した(p<0.001) RVSを 用 いることで 術 者 の 技 量 にかかわりなく 再 現 性 をもってMRI 造 影 病 変 近 傍 に 超 音 波 探 触 子 を 誘 導 することが 可 能 であっ た 3D-CT lymphography,spect,pet-ctとの 組 み 合 わせや 時 相 の 異 なる 超 音 波 画 像 情 報 の 比 較 な どへも 応 用 可 能 な 新 技 術 であり, 乳 腺 画 像 診 断 の 新 たなモダリティとなることが 期 待 される Key words: Breast cancer,real-time virtual sonography,second-look US,Supine MRI,Imaging fusion technique はじめに 別 冊 請 求 先 : 480-1195 愛 知 県 長 久 手 市 岩 作 雁 又 1-1 愛 知 医 科 大 学 乳 腺 内 分 泌 外 科 中 野 正 吾 E-mail address:snakano1@aichi-med-u.ac.jp Real-time Virtual Sonography(RVS)は 磁 気 位 置 セン サーユニットを 用 いて, 超 音 波 施 行 中 に 探 触 子 走 査 面 に 一 致 したMRI/CT 画 像 情 報 をリアルタイムに 表 示 することが できる 画 像 診 断 装 置 である MRI/CT 画 像 情 報 をベットサ 279
図 1. RVS(プロトタイプ)の 構 成 (A), 操 作 法 の 実 際 (B) 1.ワークステーション,2.モニター,3. 超 音 波 診 断 装 置,4. 磁 気 検 出 ユニット, 5. 磁 気 発 生 装 置,6. 超 音 波 探 触 子,7. 磁 気 センサー( 文 献 3より 一 部 改 変 ) 元 的 な 基 準 点 が 必 要 となる われわれはいずれのモダリテ ィでも 検 出 が 容 易 な 患 側 乳 頭 を 画 像 同 期 の 基 準 点 とし, 位 置 合 わせを 行 っている 大 がかりな 装 置 は 必 要 なく, 外 来 検 査 室 での 使 用 が 可 能 である またRVS 施 行 中 は 放 射 線 被 曝, 高 磁 場 の 曝 露 もない 2.RVSの 適 応, 禁 忌 図 2. RVS(プロトタイプ)のモニター 画 面 左 上 : 超 音 波 画 像, 右 上 : 造 影 前 MRI-MPR, 左 下 : 造 影 早 期 相 MRI-MPR, 右 下 : 造 影 晩 期 相 MRI-MPR( 文 献 2より) イドで 利 用 することを 可 能 にした 新 たな 画 像 診 断 システム である 我 が 国 で 開 発 された 革 新 的 画 像 融 合 技 術 であり, 肝 臓, 乳 腺, 前 立 腺 画 像 診 断 へ 臨 床 応 用 が 進 んでいる 当 科 では2005 年 よりRVSを 導 入 し 応 用 開 発 を 行 っている[1-4] 本 稿 ではRVSの 原 理 構 成 を 紹 介 するとともに, 乳 腺 画 像 診 断 におけるRVSの 位 置 精 度,second-look USへの 臨 床 応 用 の 実 際, 将 来 展 望 について 概 説 する 1.Real-time Virtual Sonography(RVS)の 原 理 構 成 RVSは 超 音 波 診 断 装 置, 磁 気 センサー, 磁 気 発 生 装 置, 磁 気 検 出 ユニットおよびワークステーションにより 構 成 さ れる( 図 1 )[2,3] 事 前 に 撮 像 されたMRI/CTボリュー ムデータをあらかじめワークスステーションに 取 り 込 んで おく 磁 気 発 生 装 置 から 生 じるパルス 磁 場 上 の 空 間 座 標 を 基 準 として, 超 音 波 探 触 子 に 取 りつけられた 磁 気 センサー が 探 触 子 の 位 置 と 角 度 を 検 出 する 獲 得 された 位 置 情 報 を もとに 超 音 波 走 査 面 に 対 応 したMRI/CTのMulti-Planar- Reconstruction(MPR)が 作 成 され,ワークステーション のモニター 上 に 超 音 波 画 像 とともに 表 示 される( 図 2 ) 異 なるモダリティ 間 の 空 間 座 標 軸 を 一 致 させるために3 次 1 ) 適 応 超 音 波 単 独 ではMRI/CTで 検 出 された 病 変 の 描 出 が 困 難 もしくは 確 証 が 得 られず, 正 確 な 照 合 が 必 要 な 場 合 にRVS の 適 応 となる 超 音 波 と 同 じ 仰 臥 位 で 撮 像 された 画 像 情 報 を 同 期 させると 位 置 ずれが 少 ない 2 ) 禁 忌 磁 気 発 生 装 置 より 磁 束 密 度 3ガウス 程 度 の 磁 場 が 発 生 す るため, 心 臓 ペースメーカー 装 着 者 は 禁 忌 となる 3.RVSの 位 置 精 度 2008 年 12 月 ~2009 年 5 月 に 当 科 で 仰 臥 位 MRIを 施 行 した 乳 腺 疾 患 51 名 63 病 変 を 対 象 とし,RVSの 位 置 精 度 管 理 目 的 に 同 一 モニター 上 で 超 音 波 画 像 とMRI-MPR 画 像 の3 次 元 的 位 置 ずれの 距 離 および 腫 瘍 径 を 計 測 した( 図 3 ) 位 置 ずれはtransverse 方 向,sagittal 方 向, 皮 膚 からの 深 部 方 向 でそれぞれ7.7,6.9,2.8mmであり,3 次 元 誤 差 は12.0mm であった[3] 位 置 ずれ 補 正 後 の 腫 瘍 径 の 平 均 値 は 超 音 波 像 12.3mm,MRI-MPR 像 14.1mmで 強 い 相 関 が み ら れ た (r=0.848,p<0.001) 4. 乳 腺 画 像 診 断 へのRVSの 臨 床 応 用 1 )MRIーdetected lesionの 検 出 における 問 題 点 乳 腺 画 像 診 断 においてMRIはMMGやUSでは 不 確 定 な 病 変 の 拡 がり 診 断, 対 側 乳 癌 の 検 出, 潜 在 性 乳 癌 の 検 出, 術 前 化 学 療 法 の 効 果 判 定 などに 用 いられている MRIは 高 い 感 度 を 示 す 一 方, 特 異 度 は 相 対 的 に 低 いことが 知 られてい る Houssamiら[5]は 乳 癌 術 前 MRI 検 査 の 役 割 を 検 証 したメタアナリシスにおいて, 全 体 の16%の 患 側 乳 房 内 に 280
図 3. 超 音 波 画 像 とMRI-MPR 画 像 の 最 大 腫 瘍 径 の 比 較,3 次 元 的 位 置 ずれの 計 測 (A;schema,B;RVS, 点 線 矢 印 : 腫 瘍 径, 矢 印 : 位 置 ずれ)( 文 献 3より) 表 1. Second-look USによるMRI-detected lesionの 検 出 率 Investigator Year Size 検 出 率 Mass/foci/No mass 悪 性 率 LaTrenta[6] 2003 9 mm 23% 25%/ - / 11% 43% Beran[7] 2005 12 mm 89% - / - / - 87% Shin[8] 2007 11 mm 71% - / - / - 55% DeMartini[9] 2009 16 mm 46% 58%/ 37%/ 30% 36% Meissnitzer[10] 2009 12 mm 56% 62%/ - / 31% 35% Destounis[11] 2009 9 mm 70% - / - / - 30% Nakano[2] 2009 6 mm 30% 42%/ 22%/ 0% 57% Nakano[2] 2009 7 mm 83% 83%/ 89%/ 50% 53% Carbognin[12] 2010-71% 75%/ - / 0% 25% Abe[13] 2010 17 mm 57% 65%/ - / 12% 29% RVS 非 併 用, RVS 併 用 MRIでしか 検 出 できないMRI-detected lesionを 認 め, 陽 性 的 中 率 が66%であったと 報 告 している このため, MRI-detected lesionを 認 めた 場 合, 病 変 の 検 出 ならびに 組 織 学 的 良 悪 性 の 評 価 が 必 要 となる 欧 米 では,MRIdetected lesionの 検 出 においてMRI-guided biopsyが 実 地 臨 床 に 導 入 されている 成 功 率 96~100%と 有 用 な 検 査 法 であるが,コストや 検 査 時 間 などの 問 題 点 も 指 摘 されてい る 近 年,MRI-detected lesionの 検 出 においてsecond-look US の 有 用 性 が 多 く 報 告 されるようになった( 表 1 )[2,6-13] 標 的 病 変 が 超 音 波 で 同 定 できればUS-guided biopsyを 行 う ことが 可 能 となる 一 般 に 超 音 波 は 仰 臥 位,MRIは 腹 臥 位 で 行 われる 腹 臥 位 では 乳 腺 および 乳 腺 後 隙 の 脂 肪 織 は 過 伸 展 される さらに 病 変 のローテーションも 加 わるため, 超 音 波,MRI 間 での 位 置 情 報 にずれが 生 じ, 病 変 の 正 確 な 対 比 が 困 難 なことも 少 なくない このためsecond-look US においては 超 音 波,MRIいずれにおいても 同 定 可 能 な 線 維 腺 腫 や 囊 胞 などをlandmarkとして 標 的 病 変 にアプローチ するが, 常 にlandmarkが 標 的 病 変 の 近 傍 に 存 在 するとは 限 らない またそれぞれのモダリティでの 位 置 対 応 を 超 音 波 術 者 が 頭 に 浮 かべながら 検 査 を 行 う 必 要 があるため, 術 者 の 技 量 に 大 きく 依 存 し, 再 現 性 も 問 題 となる さらに second-look US 非 検 出 病 変 においても 悪 性 病 変 が 存 在 し, 生 検 が 不 要 であるとはいえないとも 報 告 されている[6] 2 )RVSを 併 用 したsecond-look USによるMRIーdetected lesionの 検 出 2006 年 6 月 ~2007 年 4 月 に 当 科 で 仰 臥 位 MRIを 施 行 した 原 発 性 乳 癌 65 名 のうちMRI-detected lesionが 同 定 された17 名,23 病 変 を 対 象 とし,second-look USにおけるRVSの 有 用 性 について 検 証 した 超 音 波 単 独 とRVS 併 用 でのsecondlook USでの 病 変 の 検 出 率 を 比 較 したところ, 超 音 波 単 独 では30%であったが,RVSを 併 用 することで83%まで 病 変 の 検 出 率 を 改 善 することが 可 能 であった(p=0.001)[2] 特 に1 等 ~ 低 エコーレベルの 腫 瘤 が 乳 腺 実 質 の 辺 縁 から 脂 肪 織 にかけて 存 在 する 場 合 ( 図 4 ),2 背 景 に 低 エコー 域 が 散 在 する 乳 腺 内 に 病 変 が 存 在 する 場 合 にRVSは 有 用 であ った 症 例 数 を 追 加 しMRI-detected lesion 67 病 変 で 検 討 を 行 ったが, 検 出 率 は 超 音 波 単 独 では30%,RVS 併 用 で90% (p<0.001)と 初 回 検 討 と 同 様 の 結 果 であった[4] 3 )RVSの 問 題 点 MRI 乳 腺 MRIは 腹 臥 位 撮 像 が 推 奨 されている 位 置 ずれを 小 さくするため,われわれは 仰 臥 位 MRI 画 像 情 報 を 使 用 し RVSを 行 っている 仰 臥 位 MRIは 戸 崎 ら[14]により 報 告 さ れたMRI 撮 像 法 であるが, 乳 房 専 用 ではない 体 表 コイルの 281
図 5. RVSによる 時 相 の 異 なる 超 音 波 画 像 情 報 の 比 較 ( 右 :リアルタイム 超 音 波 像, 左 : 再 構 築 超 音 波 像 ) あらかじめ 取 得 しておいた 超 音 波 ボリュームデータを 用 いることで, 探 触 子 走 査 面 に 一 致 した 過 去 と 現 在 の 超 音 波 画 像 情 報 を 直 接 比 較 することが 可 能 となる 機 能 を 用 いる Landmarkとなる 標 的 病 変 が 表 示 できたと ころでいったんMPR 像 を 一 時 停 止 し, 超 音 波 像 のみ 動 か し 同 一 の 断 面 が 描 出 できた 位 置 で 一 時 停 止 を 解 除 すると 再 同 期 が 可 能 となる また 逆 に 超 音 波 像 を 一 時 停 止 し, MPR 像 を 動 かし 再 同 期 することもできる 5. 将 来 展 望 図 4. RVSによるMRI-detected lesionの 検 出 (A-D) マンモグラフィ 異 常 にてMRIを 施 行 したところ,MRIdetected lesion を 認 めた( 矢 頭 ) RVSを 用 いることで 超 音 波 下 に 標 的 病 変 の 同 定, 生 検 が 可 能 であった MRIdetected lesionは 脂 肪 織 との 境 界 に 存 在 し, 乳 腺 症 の 診 断 で あった( 文 献 4より) 使 用 や, 呼 吸 性 移 動 や 心 拍 に 伴 う 体 動 のため, 解 像 度 の 低 下 をきたすことが 知 られている 片 側 撮 像 のため 対 側 乳 腺 の 造 影 情 報 が 得 られず, 対 側 乳 癌 の 発 見 には 寄 与 しない 仰 臥 位 MRIの 短 所 を 補 うため, 当 科 では2009 年 までCTを 併 用 していた 2010 年 からはプロトコールを 変 更 し, 全 例 腹 臥 位 MRIを 行 った 後,second-look USが 必 要 となった 場 合 に 仰 臥 位 MRIを 追 加 し,RVSを 施 行 している 近 年, 仰 臥 位 専 用 の 乳 房 コイルの 開 発 も 進 んでいる[15] MRI/CT MPR 乳 腺 は 脂 肪 が 豊 富 で 変 形 しやすいため, 超 音 波 プローブ 操 作 や 呼 吸 性 移 動 に 伴 い 超 音 波 画 像 とMRI/CT-MPR 画 像 との 間 で 位 置 ずれが 生 じる このため, 乳 腺 を 圧 迫 しない ようにプローブを 繊 細 に 走 査 することが 位 置 のずれを 小 さ くするコツである なお 同 期 点 である 乳 頭 から 離 れると 位 置 のずれが 大 きくなりやすいが,この 場 合 は 内 蔵 の 再 同 期 RVSを 用 いることで, 種 々の 画 像 モダリティと 超 音 波 画 像 を 同 期 することが 可 能 となる 3D CT-lymphographyと 組 み 合 わせることでセンチネルリンパ 節 を 超 音 波 下 に 検 出 することが 可 能 となる[16] 時 相 の 異 なるMRI/CTを 組 み 合 わせることにより 術 前 化 学 療 法 前 の 画 像 情 報 を 術 前 化 学 療 法 後 の 乳 房 に 正 確 に 投 射 することができるようになる またSPECT,PET-CTと 組 み 合 わせることによりRI 検 出 病 変 を 超 音 波 下 に 検 出 することが 可 能 となる さらに 事 前 に 取 得 した 超 音 波 ボリュームデータと 組 み 合 わせること で, 過 去 と 現 在 の 超 音 波 画 像 の 正 確 な 比 較 が 可 能 となり, 良 性 病 変 の 経 過 観 察 や 化 学 療 法 の 効 果 判 定 などにも 応 用 可 能 である( 図 5 ) おわりに RVSを 用 いて 超 音 波 とMRIの 画 像 情 報 を 相 互 補 完 するこ とで,second-look USにおいてのMRI-detected lesionの 検 出 率 が 向 上 した 近 年 磁 気 ナビゲーションによる 画 像 融 合 技 術 は 普 及 期 に 入 り, 各 社 の 超 音 波 診 断 装 置 に 同 様 の 機 能 が 搭 載 されるようになってきたが[17, 18], 今 後 この 分 野 のさらなる 進 歩 に 期 待 したい 謝 辞 本 論 文 の 主 旨 は 第 24 回 日 本 内 分 泌 外 科 学 会 総 会 において 発 表 した また 本 研 究 を 遂 行 するにあたって, 平 成 22 年 日 本 学 術 振 興 会 科 学 研 究 費 補 助 金 (22591445), 平 成 24 年 282
度 日 本 学 術 振 興 会 科 学 研 究 費 補 助 金 (24591922) の 研 究 経 費 の 一 部 を 使 用 した 文 献 1. Nakano S, Yorozuya K, Takasugi M, et al. : Detection of enhancing lesions on contrast-enhanced MRI of the breast using real-time virtual sonography; fusion of MRI and sonography data. Breast Cancer Res Treat 106 : S13, 2007 2. Nakano S, Yoshida M, Fujii K, et al. : Fusion of MRI and sonography image for breast cancer evaluation using realtime virtual sonography with magnetic navigation:first experience. Jpn J Clin Oncol 39 : 552-559, 2009 3. Nakano S, Yoshida M, Fujii K, et al. : Real-time virtual sonography, a coordinated sonography and MRI system that uses magnetic navigation, improves the sonographic identification of enhancing lesions on breast MRI. Ultrasound Med Biol 38 : 42-49, 2012 4. Nakano S, Kousaka J, Fujii K, et al. : Impact of real-time virtual sonography, a coordinated sonography and MRI system that uses an image fusion technique, on the sonographic evaluation of MRI-detected lesions of the breast in second-look sonography. Breast Cancer Res Treat 134 : 1179-1188, 2012 5. Houssami N, Ciatto S, Macaskill P, et al. : Accuracy and surgical impact of magnetic resonance imaging in breast cancer staging: systematic review and meta-analysis in detection of multifocal and multicentric cancer. J Clin Oncol 26 : 3248-3258, 2008 6. LaTrenta LR, Menell JH, Morris EA, et al. : Breast lesions detected with MR imaging : utility and histopathologic importance of identification with US. Radiology 227 : 856-861, 2003 7. Beran L, Liang W, Nims T, et al. : Correlation of targeted ultrasound with magnetic resonance imaging abnormalities of the breast. Am J Surg 190 : 592-594, 2005 8. Shin JH, Han BK, Choe YH, et al. : Targeted ultrasound for MR-detected lesions in breast cancer patients. Korean J Radiol 8 : 475-483, 2007 9. Demartini WB, Eby PR, Peacock S, et al. : Utility of targeted sonography for breast lesions that were suspicious on MRI. AJR Am J Roentgenol 192 : 1128-1134, 2009 10. Meissnitzer M, Dershaw DD, Lee CH, et al. : Targeted ultrasound of the breast in women with abnormal MRI findings for whom biopsy has been recommended. AJR Am J Roentgenol 193 : 1025-1029, 2009 11. Destounis S, Arieno A, Somerville PA, et al. : Communitybased practice experience of unsuspected breast magnetic resonance imaging abnormalities evaluated with secondlook sonography. J Ultrasound Med 28 : 1337-1346, 2009 12. Carbognin G, Girardi V, Calciolari C, et al. : Utility of second-look ultrasound in the management of incidental enhancing lesions detected by breast MR imaging. Radiol Med 115 : 1234-1245, 2010 13. Abe H, Schmidt RA, Shah RN, et al. : MR-directed ( Second-Look ) ultrasound examination for breast lesions detected initially on MRI : MR and sonographic findings. AJR Am J Roentgenol 194 : 370-377, 2010 14. Tozaki M, Fukuda K : Supine MR mammography using VIBE with parallel acquisition technique for the planning of breast-conserving surgery : clinical feasibility. Breast 15 : 137-140, 2006 15. Siegler P, Holloway CM, Causer P, et al. : Supine breast MRI. J Magn Reson Imaging 34 : 1212-1217, 2011 16. Yamamoto S, Maeda N, Tamesa M, et al. : Prospective ultrasonographic prediction of sentinel lymph node metastasis by real-time virtual sonography constructed with three-dimensional computed tomography-lymphography in breast cancer patients. Breast Cancer 19 : 77-82, 2012 17. Fausto A, Rizzatto G, Preziosa A, et al. : A new method to combine contrast-enhanced magnetic resonance imaging during live ultrasound of the breast using volume navigation technique: a study for evaluating feasibility, accuracy and reproducibility in healthy volunteers. Eur J Radiol 81 : 332-337, 2012 18. Chang JM, Han W, Moon HG, et al. : Evaluation of tumor extent in breast cancer patients using real-time MR navigated ultrasound : Preliminary study. Eur J Radiol 81 : 3208-3215, 2012 283