ホーム inNavi Suite シーメンス・ジャパン Technical Note eSie Touch Elasticity Imagingとさらなる展開

シーメンス社のエラストグラフィへの取り組みは比較的早く，1990年代より基礎研究を独自に進めてきた。2003年には，リアルタイム表示のエラストグラフィの臨床応用が，北米放射線学会で発表されている^1）。
その後，演算時間の大幅な短縮と精度の向上によって完成度を高め，2007年に“eSie Touch Elasticity Imaging”として製品化した。しかし，シーメンス社はここでとどまることなく，用手的圧迫方式の課題であった，“施行者依存性”を低減させるために，音波照射力を使ったエラストグラフィである“Virtual Touch Tissue Imaging”を2009年に初めて製品化した。
さらに，硬さの定量的測定を行うために，地質調査で実用化されている弾性波探査法の原理を応用して，“Virtual Touch Tissue Quantification”として超音波診断装置に組み込むことに成功した。
それぞれ特性の異なる3種類の硬さの測定方法を備えた超音波診断装置「ACUSON S2000」の登場により，乳腺領域だけでなく，慢性肝炎における肝硬度測定など，組織硬度の研究が深耕され^2），^3），さらなる発展が期待されている。

■eSie Touch Elasticity Imaging

eSie Touch Elasticity Imagingは，超音波画像に対してブロックマッチングのアルゴリズムを適応し，力を加えたことによる画像のズレを検出する。それをもとに組織の歪みを高速に演算して，リアルタイムのエラストグラフィを表示する方式である。表示マップは，3種類の中から選択できる（図1）。
これは，きわめて小さな力で機能するという特長を持っているため，圧迫することをほとんど意識せず，軽くタッチする感覚でよい。主に，プローブを持つ手の自然なわずかな揺れや被検者の呼吸運動，心拍動のリバウンドなどが，歪みの検出のもととなっている。このため，eSie Touch Elasticity Imagingでは，押し方の違いによる施行者依存性が低く，操作がとても簡単である。
さらに，安定したイメージングを容易に取得できるように，映像化の信頼性を示すインジケーター（Quality Factor：QF）を備えている。これは，瞬時瞬時に映像化される硬さの情報の安定度を，数値で表示したものである（図1 a）。硬さの情報が，時間経過でまったく変化しない場合がQF＝100％であり，相関性が低くなるほど0％に近づく。QF＞60％となるようにスキャンするのが目安である。フリーズ後，イメージメモリのループの中から，QFの高いものを選択できるので便利である。また，ROIの位置や大きさで表示の色付けが変わらないことも，操作を簡単にしている。
半定量的な測定機能として，Strain Ratioを備えている。これは，画像上の2つの領域の歪みの比を計算する（図1 c）。硬さの違いが比較的少ないとされる脂肪組織を基準に選べば，腫瘍の硬さをある程度定量的に測ることが可能とされている。しかし，現実には硬さの安定した基準物が得にくいことと，組織に加わる力が場所によって異なるため，Strain Ratioの値は相当に変動することを注意しなければならない。

図1　eSie Touch Elasticity Imagingの例（非浸潤性乳管癌）
3種類のマッピングを同一症例で比較。Strain Ratioは，(1)，(2)，(3)各領域ともmを基準として測定した。
（画像ご提供：りんくう総合医療センター・位藤俊一先生）

■手で押さないエラストグラフィ

用手的圧迫の代わりに，音波照射力の作用，すなわち“Acoustic Radiation Force Impulse（ARFI：アーフィー）”で組織にわずかな変位をもたらし，変位量を検出して硬さの違いをイメージングする方法が開発された。それが，Virtual Touch Tissue Imaging（VTTI）である。
適切なスキャン断面さえ決めてしまえば，まったくプローブを動かすことなく，押しボタン1つで瞬時に撮像できる（図2）。このため，施行者依存性は比較的低いと言える。
VTTIでは，超音波ビーム幅の細かさで組織を限局的に圧迫していくため，微細な観察に優れている。

図2　Virtual Touch Tissue Imagingの例（浸潤性乳管癌）
（画像ご提供：りんくう総合医療センター・位藤俊一先生）

■硬さの数値測定

一般に，固体に衝撃を与えると弾性波が発生する。これには縦波と横波があり，それぞれ内部を伝搬する。このうち，横波である剪断弾性波に着目し，その伝搬速度（Vs［m/s］）を測ることによって，組織の硬さを定量的に評価するのが，Virtual Touch Tissue Quantification（VTTQ）である。Vsの値が大きいほど，硬い組織であることを意味する。
VTTQでは，剪断弾性波を生体内の測定したい近傍で発生させる手段として，前述のARFIを用いる。収束超音波パルスが照射され，限局的に力の作用を受けた組織には，剪断歪みが生じる。力を取り除くと復元力が働き，組織は振動する。それが剪断弾性波となって，周囲に水平方向に伝搬する。これは，プローブでは感知できない方向であるため，小さなROIの内部を超音波断層法で高速スキャンを行い，組織の微細振動を検出して，剪断弾性波の伝搬速度を求める（図3，4）。
VTTQにおいて，小さなROIに絞っているのは，剪断弾性波が発生した直後の伝搬速度に限って測定を行うことで，高い精度と安定性を保つためである。

図3　Virtual Touch Tissue Quantificationの動作プロセス

図4　Virtual Touch Tissue Quantificationの例（浸潤性乳管癌）
（画像ご提供：りんくう総合医療センター・位藤俊一先生）

本稿では，硬さを測るアプリケーションとしてエラストグラフィ（eSie Touch Elasticity Imaging）以外にも，ARFI技術を採用したVirtual Touch Tissue ImagingとVirtual Touch Tissue Quantificationがあることを紹介した。エラストグラフィが実用段階を迎えつつある中で，これら新手法の出現によって，さらにその理解が深まり，臨床適応の最適方法が明らかになることを願っている。

●参考文献
1)	Hall, T.J. : Beyond the basic Elasticity imaging with US. RadioGraphics, 23, 1657〜1671, 2003.
2)	飯島尋子・他 : Acoustic Radiation Force Impulse による非侵襲的肝線維化診断法の有用性. 肝臓, 51・1, 54〜55, 2010.
3)	Tozaki, M., et al. : Ultrasonographic Elastography of the Breast using the Acoustic Radiation Force Impulse Technology ; Preliminary study. Japanese Journal of Radiology 2011（in press）.