本講演では，Dual Energy Imagingについて概説し，今回新たに開発された生データベースの解析ツールについて，臨床症例を交えて報告する。

Dual Energy Imagingの現状

Dual Energy CTは，物体を異なる2種のエネルギー（管電圧）で撮影し，エネルギーごとの物質吸収係数の違いから物質の弁別，または基準物質画像を作成して，さまざまな解析を行う技術である。具体的には，物質弁別解析，ヨード強調画像，仮想非造影画像，実効原子番号解析，電子密度解析などである。解析の必要条件は，異なる2種のエネルギーで撮影されたデータが時間的，空間的に同一データであることである。つまり，(1) 2回の撮影時間差がないこと，(2) 管球の軌道がそろっていることが必要である。さらに，(3) 2種のエネルギーの差を大きくすること，(4) 同等のノイズ量となるよう線量を調節することも重要である。
Aquilion ONEでは，ボリュームスキャン，ヘリカルスキャンによるDual Energy Scanおよび解析が可能である。ボリュームスキャンでは，135kVと80kVの電圧を最短0.2秒以下で切り替えることができる。ヘリカルスキャンでは，背面曝射モードによる乳腺の被ばくを低減する技術が搭載されている。解析は，画像ベースと生データベースの大きく2種類に分かれる。Aquilion ONEでは，ボリュームスキャンデータを用いた生データベースの解析が行えるようになった。

生データベースによる解析

生データベースの解析では，2種のエネルギーで収集したカウント値上（生データ上）にて計算処理を行う。人体を水と骨や水とヨードといった2種の物質から成る混合物と仮定し，それぞれの含有量をDual Energy Scanで収集した2種のカウント値（生データ）から算出する（図1）。物質の質量減弱係数は既知であり，算出された含有量と組み合わせることで，任意のエネルギーにおけるCT値が求まり，仮想単色X線画像（keV画像）を作成することができる。この仮想単色X線画像を用いたAquilion ONEのさまざまな解析ツールについて，ファントム実験による精度の検証を行った。

図1　生データベースによるDual Energy解析

1．ビームハードニング効果の改善

高吸収体（CT値1000HU程度のヨード）2本を水中に封入したファントムをSingle Energyで撮影すると，2本のシリンジの間に強いビームハードニングアーチファクトが見られる。一方，生データベースのDual Energy解析による仮想単色X線画像では，本アーチファクトの影響が大きく改善されていることがわかる（図2）。

図2　ビームハードニング効果の検証

2．Best CNR

仮想単色X線画像を用いて，関心領域における最もコントラストノイズ比の良い画像（Best CNR）を作成することができる。画像ベースと生データベースの解析結果を比較すると，生データベースの方が約5％，CNRが向上していた。これは，高吸収体におけるビームハードニングアーチファクトが低減され，対象物のCT値が正確に測定できたためと考えられる。

3．仮想非造影画像

脂肪と7種の濃度のヨード造影剤を水に封入したファントムの評価では，ヨード強調画像，仮想非造影画像ともに，生データベースによる解析の方が良好な結果を示した。生データベースの解析では，アーチファクトの影響が改善されており，仮想非造影画像におけるCT値の精度が向上していた。

4．実効原子番号，電子密度

Aquilion ONEの生データベースの解析ツールでは，対象の実効原子番号と電子密度を求めることができる。実効原子番号についてファントム内の脂肪と水を測定すると，それぞれ5.45，7.31と，脂肪の真値5.92，水の真値7.42に近い値を示した（図3）。ヨードは，濃度が高くなるほど高い値を示した。電子密度についても，脂肪が3.11，水が3.35と，それぞれ真値の3.09，3.34に近い値を示した（図4）。

図3　実効原子番号画像

図4　電子密度画像

臨床症例提示

1．ビームハードニング効果の改善

図5では，左小脳橋角部に腫瘍が認められるが，頭蓋底における帯状のビームハードニングアーチファクトと重なっている。仮想単色X線画像（図5右：70keV）を作成することで，画質を低下させることなく，アーチファクトを改善することができた。

図5　ビームハードニング効果の比較

2．Best CNR

図6は，左頭頂部に転移性腫瘍があり，周囲に出血を伴った症例である。35〜135keVまでの仮想単色X線画像を作成し，その中から腫瘍と実質のCNRが最も良い画像をBest CNRツールにより作成した。各keVに対するCNRの値をグラフで表示することができ，本症例では63keVがBest CNRであった。

図6　仮想単色X線画像，Best CNR

3．物質弁別（Material Decomposition）

腫瘍，出血，脳実質にROIを置き，各keVに対するCT値特性をグラフ化した。腫瘍は造影剤の影響により，keVが低くなるほどCT値が上昇し，出血や脳実質とは異なる傾向を示した。

4．仮想非造影画像

仮想非造影画像について，画像ベースと生データベースの画像を比較した（図7）。生データベースでは画像ベースよりもノイズが低減されており，SDは11.6に対し8.4と改善した。また，CNRも2.0から3.5に向上した。

図7　仮想非造影画像の比較

5．実効原子番号，電子密度

骨，出血，腫瘍にROIを設定し，実効原子番号画像を作成した（図8）。
骨の測定値は12.67で，真値の13.8と近い値を示した。出血は6.75で水（7.42）よりも低い値となった。また，腫瘍は8.69であるが，これはヨード造影剤の影響を受けており，原発巣や悪性度によって変化する可能性がある。

図8　実効原子番号画像

電子密度について，骨の測定値は5.12となり，出血（3.70）や腫瘍（3.58）よりも高い値を示した（図9）。出血と腫瘍は，水の電子密度（3.34）に近い値を示した。電子密度画像は，臨床画像から直接電子密度を算出できるため，放射線治療計画において，より精度の高い線量分布図を作成できる可能性がある。

図9　電子密度画像

まとめ

Aquilion ONEにおけるDual Energy技術の特長は，1回転で16cmのボリュームデータを収集できること，管電圧ごとに管電流を変調できること，AIDR 3Dを併用可能なことなどである。さらに，電子密度画像を作成できることも特長であり，今後の臨床応用が期待される。