井上政則 氏

第73回日本医学放射線学会総会が、2014年4月10日（木）〜13日（日）の4日間、パシフィコ横浜で開催された。ザイオソフト/アミンは、13日に共催のランチョンセミナー26において、「New Horizon of 4D Imaging〜超四次元画像PhyZiodynamics の臨床利用」を開催した。セミナーでは、陣崎雅弘氏（慶應義塾大学医学部 放射線診断科教授）を座長として、井上政則氏（平塚市民病院放射線科医長）、井口信雄氏（榊原記念病院循環器内科部長）が、本格的な臨床応用が始まったPhyZiodynamics技術による大動脈ステントグラフト、TAVR/TAVIの最新事例を講演した。

4DイメージにおけるPhyZiodynamicsの有用性

Area Detector CT（ADCT）の登場は、広範囲の連続撮影を可能にし、心臓や頭部、Perfusion撮影などでの4Dイメージによる診断を可能にした。近年、さらに4Dイメージを用いた嚥下機能の評価や血流動態診断にも広がりつつある。PhyZiodynamicsでは、独自の補完技術によってスムーズな動態観察と解析、ノイズ除去などによる線量低減が可能になる。ステントグラフト留置術におけるエンドリークの診断など、PhyZiodynamicsによる4Dイメージの臨床利用について報告する。

動きの補完、ノイズ除去が可能なPhyZiodynamics

図1　PhyZiodynamicsによる動態補完

PhyZiodynamicsは、ザイオソフト社が独自に開発した画像処理技術である。4Dイメージの経時的に変化するすべてのボクセルについて濃度変化、形状変形、方向変化をトラッキングし、それに対して非剛体レジストレーションを行い、さらにフェーズ間のデータを補完する。それによって、フェーズ間の物体の動きを補完したスムーズな観察を可能にするほか、連続性のないボクセルを除去することでノイズ低減効果が期待できる。つまり、PhyZiodynamicsは、データの間を埋める補間（interpolation）ではなく、不十分な部分を補って完全なものにする補完（complementation）が可能な技術だと言える（図1）。
PhyZiodynamicsの臨床応用としては、心臓領域、特に弁疾患（TAVR/TAVI）の術前評価や心機能評価をメインとして、動静脈奇形、ステントグラフトのエンドリーク、嚥下機能評価などへの適応が期待される。私は、IVR専門医としてステントグラフト留置術におけるエンドリークの診断を4DCTで行っているが、4DCTでも判断の難しい症例や被ばく線量の低減でPhyZiodynamicsが有用ではないかと考えて検討した。

ステントグラフト治療におけるエンドリークのタイプ分類

ステントグラフト内挿術は、腹部大動脈にステントグラフトを留置して瘤内への血流を遮断する治療法である。留置後に瘤中への血液の流入が残存するものをエンドリークと言い、流入パターンによって4つに分類される。タイプ I は留置したステントグラフトの両端から流入するもの、タイプ II は瘤に接続する腰動脈などから逆行性に流入するもの、タイプ III はグラフト本体の接合部から漏れるもの、タイプ IV はグラフト自体の素材に起因する漏出で、臨床的にはタイプ I から III が重要になる。特に、タイプ I と III では、エンドリークによって瘤に圧がかかるため再破裂のリスクがあり、早期の見極めが必要になる。
エンドリークの診断では、4DCTによる連続撮影によって立体的かつ連続的に血流を観察でき、より正確で確信度の高い診断が可能になった。
しかし、4DCTでは低線量でも連続撮影を行うため、被ばく線量が問題となる。当院でも照射線量や撮影間隔など、低被ばく撮影の工夫を行い線量削減に取り組んでいるが、PhyZiodynamicsのノイズ除去とフェーズ補完を用いた、さらなる線量低減の可能性について検討した。

PhyZiodynamicsによる被ばく線量低減の取り組み

PhyZiodynamicsのノイズ低減効果は、1フェーズの画像を1倍画像で補完することで可能であり、オリジナル画像とPhyZiodynamics1倍の画像について、SD、NPS、CNRの値を計測したところ、すべての項目でノイズ低減が確認できた。
図2は、骨盤の動静脈奇形（AVF）の症例だが、左の内腸骨動脈瘤の破裂で瘤は縫縮されているが、内腸骨動脈と外腸骨動脈の交通が認められ、術前の血行動態の把握と治療方針の決定のために4DCTを撮影した。オリジナル画像とPhyZiodynamicsの1倍で簡単なVRを作成したところ、ノイズリダクション効果で明らかに画質が改善した。左の総腸骨動脈にROIを置いたtime density curve（TDC）は、オリジナル画像は角張ったラインを描くが、PhyZiodynamicsでは滑らかな曲線となっている（図3）。外腸骨動脈にROIをとったPhyZiodynamics2倍のTDCではデータの間がきれいに補完されており、PhyZiodynamicsの補完技術の精度の高さがわかる。

図2　骨盤動静脈奇形（AVF）の4Dイメージ
PhyZiodynamicsの1倍補完では、ノイズリダクションによって
画質が改善した。

図3　同症例の左総腸骨動脈にROIを置いたtime density curve

次にPhyZiodynamicsの補完によって、オリジナル画像の撮影間隔をどこまで削減できるか検討した。図4は元画像と、元画像を1/2、1/4、1/8に間引いたデータを使用して、PhyZiodynamicsによって元画像のフェーズ数に補完した画像の比較である。オリジナル画像から撮影間隔を減らしたTDC（図5a）では、折れ線グラフのようになっているが、PhyZiodynamicsで補完した場合、元画像1/2、PhyZiodynamics2倍では、オリジナルとほぼ変わらない曲線が得られている（図5b）。このデータは秒間0.5の間隔で撮影されているが、秒間1程度までは問題ない画像が得られると考えられ、PhyZiodynamicsによって、通常の半分程度まで被ばく低減が可能になることが期待される。

図4　PhyZiodynamicsの補完処理による4Dイメージの比較
元画像を間引いたデータをPhyZiodynamicsで同じフェーズ数に補完した。

図5　オリジナル画像（a）とPhyZiodynamics補完（b）によるtime density curve

PhyZiodynamicsを用いたエンドリークの診断

図6は、ステントグラフト後のダイナミックCTでは瘤から派生した腰動脈が確認され、タイプ II と思われたが、瘤径が増大したため4DCTを撮影したところ、下方から噴き上がるようなエンドリークが描出された。流入するエンドリークはステントグラフト遠位の圧着が不十分で末梢から入るタイプ I bであり、腰動脈は流出経路であることがわかった。これによって治療方針が変わり、タイプ II ではカテーテルで経皮的にコイル塞栓を行うが、タイプ I bであればカットダウンをしてステントグラフトを追加する処置が必要となる。4Dイメージでは、1/2の撮影間隔でPhyZiodynamicsで2倍補完したが、オリジナル画像と遜色のない画像が得られている（図7）。

図6　PhyZiodynamicsによるエンドリークの確認
動態観察によってタイプ II ではなく、
タイプ I bとわかり治療方針を変更した。

図7　同症例の元画像とPhyZiodynamicsによる補完処理画像の比較

まとめ

PhyZiodynamicsは、高度な補完技術によるリアリティの高い動画の作成、心臓領域の治療前評価、ノイズ除去と補完による被ばく低減に高い効果を発揮する。さらに、定量化によって組織の硬さや動きの評価を可能にすることで、予後予測や治療方針の決定に結びつくような情報が得られることが期待される。

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