| 研究課題/領域番号 |
19K12779
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
川浦 稚代 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 講師 (60324422)
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| 研究分担者 |
藤井 啓輔 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 講師 (40469937)
今井 國治 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (20335053)
池田 充 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (50184437) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 放射線防護 / 医療被ばく / 小児心臓CT / ファントム / 画質評価 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、独自に作製した小児型心臓動態ファントムを用いて小児心臓CT検査時の画質と被ばく線量の関係を解明し、小児心臓CT検査の最適化を検討することである。2020年度は、前年度に作製した心臓動態ファントムを使用して、心拍数の違いが画質に及ぼす影響を調査した。造影剤を心室および冠動脈で350～450HU、心筋で35～45HUになるよう蒸留水で希釈した後、心臓ファントム内に注入した。CT装置にはGE社製のRevolution CTを用い、拍動ポンプの設定を、60～140bpmと変化させることにより心拍を模擬し、管電圧120kV、平均管電流107mA(Auto mA)、心電同期下でノンヘリカルスキャンモードにて撮影を行った。心臓体部中央の連続した3枚のAxial画像を用いて画質評価(ノイズSD、Contrast-to-Noise Ratio (CNR))および心室断面の形状評価（アスペクト比）を行なった。高心拍では、冠動脈付近の心筋部にモーションアーチファクトが見られ、心室部分が歪んで見えた。心拍が100bpmよりも速くなると、心筋、心室ともにノイズSDが増加し、それに伴い冠動脈のCNRが減少することが分かった。心室の形状評価においても同様に、100bpmよりも速い心拍では、アスペクト比が高くなり、心室の断面像が変形したことを示した。これら客観的評価における心拍数依存的な画質変化は、画像の見た目とよく一致していた。心拍数が140bpmの画像に、モーションアーチファクト低減機構であるSnap-Shot Freeze (SSF)を使用し画像処理を施したところ、冠動脈のCNRは51%改善したが、心室のアスペクト比には変化がなかった。また、視覚的にも、冠動脈のボケは改善していた。よって、川崎病急性期の冠動脈病変のCT診断においては、SSFの使用は有用であると考える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究の画質解析で使用するファントム画像は、臨床現場で実際に使用されているCT装置と撮影条件に即して収集される必要がある。しかし、昨年度と同様に、2020年度も、研究にご協力いただいている病院において、新型コロナウイルスの感染拡大防止対策による病院内への入構制限が設けられていたため、計画通りに実験を行うことができなかった。そこで、研究代表者の所属施設にある実験用のCT装置を用いて、基礎実験を行うことを計画していたが、CT装置が短期間に何度も故障し、最終的には装置自体が廃棄となったため、実験を行うことができなかった。新型コロナウイルスの感染者数が低下した時期に、ようやく収集できた極僅かな画像データを使用し解析を行ったが、検査の最適化を検討するには不十分であった。一方、被ばく線量評価において、本研究では、人体ファントム内部に市販のガラス線量計を多数設置した臓器線量評価システムを使用する予定であるが、ガラス線量計の線量読み取り装置は非常に高価であるため、他施設において借用をお願いしている。しかし、その施設においても、年度のほとんどの期間で入構制限が設けられていたため、線量評価が行えない状況であった。そこで、モンテカルロシミュレーション法による線量評価を検討したが、シミュレーションの精度を左右する線質やフィルタ形状などのCT装置のジオメトリ情報を入手することができなかった。通常、CT装置のジオメトリは公表されていないため、線量計を用いた出力測定データから推定を行うが、出力測定もまた、臨床機で行う必要があるため、病院への出入りが制限されている状況では測定が困難であった。また、作製を予定していた模擬動脈瘤付き冠動脈ファントムの作製も、試作品を臨床条件で撮影して、動脈瘤の位置や構造を検討したうえで、完成版を作製する予定でいたが、これも上記の理由で実施できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
新型コロナウイルスの感染が拡大した場合は、病院でのデータ収集を自粛せざるを得ない。ただし、状況によっては、撮影条件の違いが画質に及ぼす影響を調べる基礎実験として、市販の高コントラスト分解能評価用の物理ファントムを使用し、心臓の動きを模擬してファントムを体軸方向に動かしながらCTスキャンを行えるようなシステムを新たに構築する可能性がある。その場合、データ収集には、実験用のCT装置を使用する。得られた画像を基に、モーションアーチファクトによる画質低下を、独自に考案した数理統計学的画質解析法にて定量的に評価する。同様に、撮影条件や画像再構成法の違いによる画質への影響を評価する。線量評価は、CTスキャン時にコンソール上に記載されるCT装置の線量指標である、CT dose index (CTDI)およびDose length product (DLP)を条件ごとに記録することで行う。新型コロナウイルス感染症による世の中の混乱が収束に向かい、病院への入構制限が緩和した場合は、昨年度に実施できなかった以下の項目を、実施する予定である。（1）数理統計学的解析手法を用いた心臓CT検査における画質評価、(2)小児型人体ファントムとガラス線量計を用いた心臓CT検査時の臓器線量・実効線量評価、(3)小児心疾患による各種冠動脈病変を模擬した血管モデルの作製、(4)線量シミュレーション体系の構築、の4点について検討を予定している。検討結果を総合的に判断し、小児の心臓CT検査の最適化に役立つ情報の提供を行う。今年度も新型コロナウイルス感染症の拡大により、研究の進行が遅れた場合は、研究期間の延長を予定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、2020年度に冠動脈モデルの作製に使用予定であった当該助成金を、新型コロナウイルス感染拡大により、当モデル作製に必要である試作品の画像情報を収集できなかったことから、最終的な構造を決定することができず、モデル作製に使用することを断念し、2021年度に繰り越したためである。2021年度は、計画当初の予定通り、冠動脈モデルの作製に当該助成金の使用を予定している。
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