本講演では，キヤノンメディカルシステムズが開発したDeep Learning Reconstruction（DLR）“Advanced intelligent Clear-IQ Engine（AiCE）”による被ばく低減と，当院における超解像画像再構成技術“Precise IQ Engine（PIQE）”の初期使用経験について紹介する。

■AiCEを用いた被ばく低減

AiCEは，高品質なAdvanced MBIR（model based iterative reconstruction）の画質を学習したDLRで，短い再構成時間で優れたノイズ低減を示し，ノイズの粒状性や解像度が維持される。また，検査目的に応じて最適化されたパラメータを選択でき，あらゆる検査において画質の向上や被ばく線量低減が可能である。

1．腹　部
AiCEの腹部用パラメータには，BodyとBody sharpの2種類がある。Body sharpは，iterative reconstruction（IR）で課題となる低周波のノイズ成分をより強く低減できることから，当院の腹部CTではルーチンで使用している。
低線量で撮影した小児の腹部CT画像で各画像再構成法の画質の違いを見ると，hybrid IRの“Adaptive Iterative Dose Reduction 3D（AIDR 3D）”や “Forward projected model-based Iterative Reconstruction SoluTion（FIRST）”は，filtered back projection（FBP）と比較してノイズが大幅に低減されるが，AIDR 3Dはノイズの粒状性が粗く，FIRSTはMBIR特有のぼやけた印象になる。それに対してAiCEは，ノイズの粒状性が細かくシャープさも保たれた良好な画質が得られる。
これらの特性を踏まえ，6歳以下の小児の腹部CTにおける線量最適化の可能性について検討を行った^1）。低管電圧（80kV）で撮影し，標準的な線量のAIDR 3Dと，低線量のAIDR 3D，FIRST，AiCEで画質を比較した。その結果，AiCEは，標準線量のAIDR 3Dより線量を約50%低減してもノイズやアーチファクトが少なく，画像のシャープさも良好に維持された。また，放射線科医による読影実験では，画像ノイズやノイズの粒状性，画像の鮮鋭度，総合的画質の全項目においてAiCEが最も高スコアとなった。
図1は，生体肝移植後の小児の画像である。術後のAIDR 3Dの画像は非常に鮮明だが，スライス厚5mmのため微細病変や小さな解剖構造の評価には限界があった（図1 a）。4年後のフォローアップで，線量を36％低減し，スライス厚1mmで再構成したAIDR 3Dの画像は，解像度は向上したものの，ノイズやアーチファクトの増加が見られた（図1 b）。それに対し，AiCEではthin sliceでもシャープさを保ちつつノイズが除去されており，線量低減と解像度向上の両立が可能であった（図1 c）。
また，平均4か月の検査間隔で通常線量（AIDR 3D画像）と平均53％低減した低線量（AiCE画像）で肝ダイナミック撮影を行った73症例を対象とした検討では，AiCE画像はAIDR 3D画像と比べて画質が良好であった^2）。一般に，肝ダイナミックCTは高被ばくとなるが，AiCEにより画質を犠牲にすることなく線量の最適化が可能と考えられる。

図1　胆道閉鎖症による生体肝移植後の女児

2．頭　部
小児の水頭症症例について，通常線量のAIDR 3D画像と低線量（約50％低減）で撮影したフォローアップのAIDR 3D画像を比較すると，低線量撮影では脳室の大きさや形態の評価には問題がないものの，コントラストの乏しい脳実質は，やや見づらい印象がある。それに対し，AiCEのBrainパラメータで再構成した低線量の画像は，自然な質感を維持しつつノイズが大幅に低減される。また，灰白質と白質の境界やコントラストが明瞭化し，頭部の低線量撮影に有利な画質特性と言える^3）。
114症例を対象に，通常線量のAIDR 3Dと線量を25％低減したAiCEで画質を比較した検討では，AiCEではノイズが定量的，視覚的に少なく，コントラストが良好な画像を得られるとの結果となった。また，低線量で撮影した急性期脳梗塞症例（図2）では，AiCE（c）はAIDR 3D（a）より病変の視認性が良好で，FIRST（b）で見られるノイズテクスチャの変化が目立たず，IRが苦手とする低コントラスト病変も視認性が向上していた。さらに，AiCEは画像再構成時間も短く，急性期の病態に対しても有用である。

図2　急性期脳梗塞（低線量撮影）

3．胸　部
図3は若年性特発性関節炎に伴う間質性肺炎症例で，フォローアップでは線量を通常の1/6に低減して撮影した。コントラストの高い胸部では，低線量のAIDR 3Dでも診断可能な画質が得られるが，ノイズの増加や解像度の劣化が見られる（図3 b）。それに対し，AiCEのLungパラメータでは，低線量でもノイズが少なく，解像度も良好に保たれている（図3 c）。
肺がんのスクリーニングCTを想定した低線量CTのファントム画像では，AiCEにより線量が2.5倍の低線量画像（AIDR 3D）に匹敵する良好な画質が得られた^4）。AiCEでは，頭部から体幹部までのあらゆる検査で画質の向上と線量の最適化が可能となり，医療被ばくの低減に寄与すると考えられる。

図3　若年性特発性関節炎に伴う間質性肺炎

■当院でのPIQEの初期使用経験

PIQEは，高精細CT「Aquilion Precision」の画質を学習した超解像DLRで，Area Detector CT（ADCT）で高精細なCardiacイメージングを実現する技術として臨床に導入されている。
AiCEの空間分解能は，FIRSTには及ばない印象がある一方で，ノイズ特性はFIRSTより優れており，分解能を重視する場合はFIRST，ノイズを重視する場合はAiCEが選択される。それに対し，PIQEはFIRSTより高解像度で，ノイズ特性はAiCEより優れており，FIRSTとAiCEの両方の長所を併せ持つ高い画質特性が実現されている。
図4は，1.1mSvで撮影した労作性狭心症疑い症例の冠動脈CTのcurved MPR画像である。PIQE（図4 d）では血管辺縁部のボケやガタつきが少なく，最もシャープに描出され，特にプラークの視認性はほかの再構成法と比べて向上する。また，左前下行枝閉塞症例について，冠動脈造影検査（CAG）とAIDR 3D，FIRST，AiCE，PIQEの画像を比較したところ，側副路発達や右冠動脈狭窄がPIQEで最も良好に描出され，より正確にCAGの所見を再現できた。
さらに，プラークや石灰化による狭窄症例についても，PIQEではFIRSTやAiCEよりも構造物を明瞭に描出でき，内腔の開存状態をより正確に把握することができる。PIQEでは，冠動脈CTの弱点である石灰化病変における陽性適中率の低さが克服される可能性がある。
PIQEは冠動脈ステント留置症例でも非常に有用であり，ステントのストラットが鮮明に描出されるほか，ステントによるブルーミングアーチファクトが抑制され，内腔が広く描出される（図5）。プロファイルカーブからもPIQEが最もエッジがシャープでボケが少ないことが確認され，ステント内再狭窄やステント破損の評価などに最適な画質特性と考えられる。

図4　労作性狭心症疑い（60歳代，女性）

図5　冠動脈ステント留置後（70歳代，男性）

■まとめ

AiCEは，あらゆる診断タスクにおいて「低被ばく」と「高画質」の両立を可能とし，特にIRの課題であった低コントラスト領域の被ばく低減に有用な技術である。また，PIQEはADCTによる高精細な心臓イメージングが可能で，優れた画質特性により今後は被ばく低減への応用が期待される。

＊記事内容はご経験や知見による，ご本人のご意見や感想が含まれる場合があります。
＊AiCE，PIQEは画像再構成処理の設計段階でAI技術を用いており，本システム自体に自己学習機能は有しておりません。

^{●参考文献
1）Nagayama, Y., et al., AJR, 219（2）: 315-324, 2022.
2）Nagayama, Y., et al., Eur. J. Radiol., 151: 11280, 2022.
3）Nagayama, Y., et al., Radiographics, 41（7）: 1936-1953, 2021.
4）Goto, M., et al., Acad. Radiol., 2022（Online ahead of print）.}

一般的名称：全身用X線CT診断装置
販売名：CTスキャナ Aquilion ONE TSX-306A
認証番号：301ADBZX00028000