心臓CT検査は，64列CT装置が登場して以降，虚血性心疾患の診断ツールとして広く臨床現場に普及しており，冠動脈疾患の存在と重症度診断における有用性が示されている^1）。当社は2007年，当時最多列であった64列CT装置の5倍の撮影幅を有する320列Area Detector CT（ADCT）「Aquilion ONE」を開発した。Aquilion ONEにより，寝台移動することなく「1心拍」「1回転」で心臓全体の撮影が可能となった。本稿では，Aquilion ONEの最新モデルである「Aquilion ONE / PRISM Edition」に搭載されているディープラーニングを応用した最新CTの循環器領域における有用性について述べる。

■新たなdual energy技術「Spectral Imaging System」

Spectral Imaging Systemは，「Spectral Scan」と「Spectral Reconstruction」から構成される。また，医用画像処理ワークステーション「Vitrea」のソフトウエアである「Spectral Analysis」にて，さまざまな解析が可能である。

1．1回転で心臓全体のdual energy撮影が可能なSpectral Scan
Spectral Scanは，rapid kV switchingと自動照射制御（auto exposure control：AEC）の連動が可能であり，高低2種類の管電圧（dual energy）で撮影したデータを，ほぼ同時相かつ対象部位に適した線量で収集できる。「Spectral Volume Scan」は，1回転で160mmの幅をdual energy撮影することができ，心電図同期撮影にも対応している。図1は，心電図同期下で冠動脈を1心拍で撮影した画像である。CTDI_vol 6.0mGyの線量で，冠動脈内腔がブレなく明瞭に描出できている。

図1　Spectral Volume Scanで撮影した冠動脈CT画像
（画像ご提供：藤田医科大学病院様）

2．金属アーチファクト低減技術とも併用可能なSpectral Reconstruction
Spectral Reconstructionは，ディープラーニングを用いて設計された画像再構成法である。Spectral Scanによって得られたすべての投影データを活用し，物質情報に基づく基準物質画像を作成することができる。また，金属アーチファクト低減技術の「Single Energy Metal Artifact Reduction（SEMAR）」との併用も可能である。
図2は，心室頻拍の患者において，不整脈発生起源の評価目的で遅延造影撮影した画像である。SEMARを併用することにより，リードからのアーチファクトが低減され，右室接合部に近接する遅延造影を確認することができている（図2 →）。

図2　Spectral Volume Scanで撮影した遅延造影画像（SEMAR併用例）
（画像ご提供：杏林大学病院様）

3．高速ワークフローと診断への付加情報を提供するSpectral Analysis
Spectral Analysisは，Spectral Reconstructionから得られた基準物質画像を用いて解析するソフトウエアで，医用画像処理ワークステーションVitreaに搭載されている。仮想単色X線画像などの作成や物質弁別など，検査目的に応じた画像作成，解析，測定が可能である。スキャンと連動してVitreaへ画像を転送し，プリセットしたレイアウトで解析結果を表示することができ，高速ワークフローと併せて従来の診断画像にさらなる付加情報を提供する。
仮想単色X線画像は，35〜200keVまでの画像を作成することができる。低エネルギーの画像では造影剤濃度強調による視認性の向上，高エネルギーの画像ではステントや石灰化などによるビームハードニングアーチファクトの低減効果が期待できる。図3は，3.5mm径ステント挿入後の冠動脈画像であるが， 100keVなどの高エネルギー画像ではステントのビームハードニングアーチファクトが低減され，内腔の視認性が向上している。また，Spectral HUカーブのグラフから，冠動脈の石灰化やヨード，プラークのX線減弱特性を半定量的に確認することができる。図4は，冠動脈プラーク性状評価と遅延相による心筋虚血評価を目的に，Spectral Scanを撮影し，解析した画像である。Spectral HUカーブで解析した結果，脂質性プラークの特性を表しており，MRAのhigh intensity plaqueの所見とも一致していた。

図3　仮想単色X線画像例
（画像ご提供：華岡青洲記念病院様）

図4　スペクトラルカーブ活用例
single energy scan（120keV）で冠動脈の主要血管にプラークが散在している様子が確認できる。Spectral HUカーブにおいて，青色と黄色はプラーク，橙色は心筋を示している。低keV側において，青色はCT値が上昇し線維性プラークが疑われ，黄色はCT値が下降し脂質性プラークを疑われた。MRAのhigh intensity plaqueの所見とも一致している。
（画像ご提供：華岡青洲記念病院様）

■超解像画像再構成技術「Precise IQ Engine（PIQE）」

PIQEはディープラーニングを応用し，超解像処理を行う新たな画像再構成法である。PIQEにより，ADCTが持つ空間分解能を，従来の再構成法よりもさらに引き出すことができる。ディープラーニングを用いたPIQEの画像再構成アルゴリズムの構築においては，高精細CT「Aquilion Precision」のSHR（アイソセンタで0.25mm）のデータを教師データとして活用している。入力データには，SHRデータから従来の解像度（アイソセンタで0.5mm）相当となるNRデータを高精度なシミュレーション^2）で生成し，かつさまざまなノイズパターンを付加したデータを用いている。これら教師データと入力データにより，超解像効果およびノイズ低減効果をdeep convolutional neural network（DCNN）に学習させている。学習されたDCNNを用い，ADCTで収集されたデータを再構成することで，従来よりも高精細な160mmボリューム画像の取得が可能となる。図5は2.5mm径のステントが留置された症例で，PIQEではブルーミングアーチファクトが低減され，ステント内腔を明瞭に描出できている。図6は心筋梗塞症例で，PIQEでは左室や右室の境界，心筋内の腱索，弁の形態が明瞭に描出できており，粒状性や心内腔のCT値の均一性が向上している。PIQEは冠動脈の高分解能化のみならず，心筋や弁の視認性向上にも期待できる。

図5　AIDR 3D＊とPIQEで再構成した比較画像（2.5mm径ステント症例）
＊Adaptive Iterative Dose Reduction 3D：AIDR 3D
（画像ご提供：華岡青洲記念病院様）

図6　AIDR 3DとPIQEで再構成した比較画像（心筋梗塞症例）
（画像ご提供：華岡青洲記念病院様）

◎

本稿では，Aquilion ONE / PRISM Editionに搭載されたディープラーニングを応用した最新技術であるSpectral Imaging SystemとPIQEの循環器領域における可能性を紹介した。本技術が日常診療に役立てば幸いである。

^{●参考文献
1）Miller, J.M., et al. : Diagnostic Performance of Coronary Angiography by 64-Row CT. N. Engl. J. Med., 359（22）: 2324-2336, 2008.
2）Hernandez, A.M., et al. : Validation of synthesized normal-resolution image data generated from high-resolution acquisitions on a commercial CT scanner. Med. Phys., 47（10）: 4775-4785, 2020.}