Comprehensive study toward standardization of low dose CT protocols for patients with renal dysfunction using dual-layer spectral detector CT

• Project/Area Number: 19K17274
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Hayashi Narumi 熊本大学, 病院, 診療助手 (40759578)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 二層検出器CT / 腎機能障害 / 造影剤減量プロトコル / 低造影剤減量プロトコル / 低造影剤量プロトコル

Outline of Research at the Start

CT検査は臨床診療に欠くことのできない検査ツールの一つであるが、造影CT後に発症する急性腎障害が課題の一つとしてあげられる。特に高度腎機能障害患者への造影CTでは造影剤減量が必要であり、それに伴う画質劣化、診断能への影響が懸念される。造影剤減量の際には低管電圧撮影が推奨されているが、大幅な造影剤減量は不可能であり、画質劣化の欠点もある。近年臨床導入されている二層検出器CTは、画質を劣化させずにこれまで以上の造影剤減量が期待されているが、その撮影プロトコルの実用化と標準化は未だ確立していない。
本研究では二層検出器CTを用いた腎機能障害患者における低造影剤量撮影プロトコルの実用化と標準化を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Using dual-energy imaging with dual-layer spectral detector CT, which is predicted to enable a significant reduction in the use of contrast media compared to conventional methods, we have attempted to optimize a CT imaging protocol that achieves both a significant reduction in contrast media and high image quality in patients with renal dysfunction. First, optimal virtual monochromatic images were selected in a phantom study, and then the validity of the optimal protocol in patients with renal dysfunction was examined in a clinical case.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

臨床診療において高度腎機能障害患者に対する造影剤減量の必要性は高く、デュアルエナジーイメージングによる仮想単色X線画像を造影剤減量に利用した場合は、従来の低管電圧撮影と比較して下記のような利点があり、本研究の成果の臨床的意義は高いと考える。
①X線エネルギーを連続的に変化させる事が可能であり、適切な造影コントラストを柔軟に選択することができる。②40keVなどの超低エネルギー仮想単色X線画像を使用することで大幅な造影剤減量が可能となる。③従来の低管電圧撮影と比較して高い画質を得ることができる。④高体重患者にも適用できる。

Research Products

• [Journal Article] Lung-Optimized Deep-Learning-Based Reconstruction for Ultralow-Dose CT (2023)
  • Author(s): Goto Makoto、Nagayama Yasunori、Sakabe Daisuke、Emoto Takafumi、Kidoh Masafumi、Oda Seitaro、Nakaura Takeshi、Taguchi Narumi、Funama Yoshinori、Takada Sentaro、Uchimura Ryutaro、Hayashi Hidetaka、Hatemura Masahiro、Kawanaka Koichi、Hirai Toshinori
  • Journal Title: Academic Radiology Volume: 30 Issue: 3 Pages: 431-440
  • DOI: 10.1016/j.acra.2022.04.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Practical Preventive Strategies for Extravasation of Contrast Media During CT: What the Radiology Team Should Do (2022)
  • Author(s): Shigematsu Shinsuke、Oda Seitaro、Sakabe Daisuke、Matsuoka Ayumi、Hayashi Hidetaka、Taguchi Narumi、Kidoh Masafumi、Nagayama Yasunori、Nakaura Takeshi、Murakami Michiyo、Hatemura Masahiro、Hirai Toshinori
  • Journal Title: Academic Radiology Volume: 29 Issue: 10 Pages: 1555-1559
  • DOI: 10.1016/j.acra.2022.01.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiation dose optimization potential of deep learning-based reconstruction for multiphase hepatic CT: A clinical and phantom study (2022)
  • Author(s): Nagayama Yasunori、Goto Makoto、Sakabe Daisuke、Emoto Takafumi、Shigematsu Shinsuke、Taguchi Narumi、Maruyama Natsuki、Takada Sentaro、Uchimura Ryutaro、Hayashi Hidetaka、Kidoh Masafumi、Oda Seitaro、Nakaura Takeshi、Funama Yoshinori、Hatemura Masahiro、Hirai Toshinori
  • Journal Title: European Journal of Radiology Volume: 151 Pages: 110280-110280
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110280
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Standardization of strategies for prevention of post-contrast acute kidney injury by contrast-enhanced CT: Active conduct by radiologists is now required (2022)
  • Author(s): 林 奈留美
  • Organizer: 第81回日本医学放射線学会総会