ホーム ザイオソフトTechnical Note「ziostation2」の心臓領域アプリケーション

心臓領域の検査に用いられるモダリティ装置には，この数年の間に大きな変革があったと言える。CT装置は64列の装置が登場し，さらなる多列化が進んでいる。これによりもたらされたのは，撮影における時間の短縮や時間分解能，空間分解能が向上し，ルーチンで冠動脈の検査が容易になったことである。また，近年のMRI装置では，マルチチャンネルコイルが大きく進化し，心筋壁の運動の評価，心筋の虚血部位の評価，さらには冠動脈の形態の評価が実施できるようになった。
これらモダリティの進歩により，心臓検査が行われる施設においては，いかにルーチンで有効活用できるか，あるいは，さらに結果を容易に見やすい形で評価材料に加えられるかがテーマになってきている。

■ziostation2の心臓アプリケーション

心臓検査は主に，(1) 心筋の壁の運動評価，(2) 心筋の梗塞部位の評価，(3) 心筋の虚血部位の評価，(4) 冠動脈の形態情報の評価に大別される。当社の3次元医用画像ワークステーション「ziostation2」には，CT，SPECT，MRIの検査画像を用いてこれらの評価を実施できるアプリケーションを用意している（以下，“　”内はアプリケーションソフト名）。

1．心筋の壁の運動評価
“CT心機能解析2”“MR心機能解析2”により，局所心筋を評価する壁厚，壁運動，壁厚変化率などを示す7種類のBull's eye mapを表示することができる。当機能では，心筋の外膜側と内膜側の自動トレースの精度が，計算結果の精度とワークフロー全体の作業時間を左右する。そのため，当社は独自開発した基幹技術PhyZiodynamicsを用いて，オートトレースの正確性を大幅に向上させている。
またPhyZiodynamicsは，4D解析の重要な要素である高度なトラッキング技術に特長を持っている。その技術は，現在開発中の“MRストレイン解析”にも利用されており，モダリティ側で撮像されたタギングデータを利用して，心筋の動きをセグメント別に解析し，局所的に心筋の運動量を高精度に定量化することが期待できる。
2．心筋の梗塞部位の評価
“MR遅延造影解析”（図1）により，梗塞部位の面積や体積を評価することが可能である。MRIは，核医学検査よりも画像分解能が高いことと，検査費用が安いというメリットがある。また，心内膜下梗塞の診断能については，MRIの方が高いと言われている。遅延造影では，このメリットを生かして壊死している心筋の進達度合いを評価し，診断結果から血行再建治療が有用か判断する材料にならなければならない。ziostation2では，MRIの冠動脈VR像に遅延造影検査画像をフュージョンする機能も標準搭載している。これにより，責任血管と梗塞部位の心筋との関係を明瞭に把握することが可能である（図2）。

図1　MR遅延造影解析

図2　Whole Heart MR＋LGE

3．心筋の虚血部位の評価
“MR心筋パフュージョン解析”により，心筋虚血部位の評価が可能である。安静時と薬剤負荷時の造影データから，MBF（心筋血流量），TTP（time to peak）などのBull's eye mapや，time intensity curve，心筋の内膜側・外膜側，全体の冠血流予備能を半定量的に行える。パフュージョンでは，経過時間における血流変化を求めることができるので，造影早期相における心筋内膜の心筋虚血部位を評価することが可能である。これらの解析は，操作側の熟練度によって差が出ては好ましくない。当社製品では，対象範囲の選択やROIの設定方法を柔軟に対応することが可能である。
また，“CT/SPECT心臓フュージョン”により，SPECTによる心筋虚血，心筋生存能（viability）などの評価が，CTの形態画像と合成された画像として可能である。SPECTは，これらの機能情報を持つモダリティではあるが，解剖学的情報に乏しいという弱点がある。一方，心臓CTは解剖学的情報に富んでいるが，冠動脈のステント留置後や高度石灰化など内腔の評価が困難な場合や，多枝病変例では責任血管の同定に苦慮する場合がある。CTとSPECTをフュージョンして観察することは，冠動脈病変の局在と心筋障害を同時に評価することを可能とし，両検査の弱点を互いに補うだけでなく，診断精度が向上することも期待できる。
当社がCT/SPECT心臓フュージョンを開発するにあたって最も重視した点は，これまでの複雑な操作を，簡単かつ短時間で行えるようにすることであった。具体的には，まず冠動脈・左室心筋を短時間で自動抽出するアルゴリズムを開発し採用することで，時間を要していたCT画像の3D処理を短縮し，再現性も向上した。また，CT画像とSPECT画像の位置合わせの自動化にも取り組んだ。さらに，従来は別々に行っていたため長時間を要していたStress/Restの処理を同時に行えるようにした。これにより，reversibilityの評価も可能となった。CTの左室心筋のボリュームレンダリングのカラーマッピングには，SPECTの信号の最大値のみを放射状に投影するアルゴリズムを採用し，CT画像とSPECT画像の位置ズレの影響を受けにくくした。さらに，核医学の分野でよく使われているカラーテーブルを用意し，SPECTの解析結果との比較も違和感なく行える（図3）。

図3　CT/SPECT心臓フュージョン

4．冠動脈の形態情報の評価
“CT冠動脈解析2”“MR冠動脈解析2”“CT石灰化スコアリング”“CT冠動脈バイパス術後解析”により，冠動脈の走行状態，狭窄の疑い，ハードプラーク，ソフトプラークのボリュームを求めることができる。冠動脈解析においては，CTもMRIも同一の処理手順，画面レイアウトで処理が遂行可能であるので，ユーザビリティに優れている。
当社の冠動脈解析では，CTであれば起動時に心臓部位の抽出，冠動脈の抽出が自動で行われ，Angio Graphic Viewが表示される。特に自動前処理機能を設定すれば，データをモダリティ等から受け取った直後に処理が実行される。CT，MRIともに心臓のVR像を表示でき，冠動脈の走行状態については，CPRおよびストレートビュー，さらに短軸画像を12枚マルチ画面で表示することができる。ストレートビューでは，3枝を同時観察でき，パスの抽出精度はステント，石灰化の多い場合でも高い確率で中心を取るように改良されている。特にMR画像では，心臓の壁や近隣の臓器との影響で，冠動脈のパス抽出が困難なケースが多い。この場合でも，開始点をセットすることで，容易にマニュアルでパスを生成させることが可能である。また，冠動脈に特化したレポートでは，AHAの分類を基本に設計しており，血管名の追加，頻繁に使用する所見の登録ができる。

■さらなる可能性を求めた超四次元画像

基幹技術であるPhyZiodynamicsには，独自のトラッキング技術やレジストレーション技術を利用している。現在開発中の機能では，例えば，R-R間10位相のボリュームデータから50位相に相当するボリュームデータを再構成することが可能である。これにより，従来観察することが困難であった細かい動きを滑らかな画像として観察することが容易になった。さらに動きの変化量の違いをカラーマップ化して，この形態画像に一つの機能画像としてマッピングすることが可能なため，動きの様子がさらに詳しく観察できると言われている。

当社は，常にコンピュータサイエンスの革新的な研究成果を医療現場からのニーズに効果的に反映することで，今後もかえがたい付加価値をお客様に提供していく所存である。