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消化管への臨床応用 - 東芝メディカルシステムズ株式会社
CLINICAL ADVANCE 飯沼 元/富松英人/森山紀之 三宅基隆/鈴木兼保/荒井保明 国立がんセンター中央病院放射線診断部 消化管への臨床応用 宮谷美行 東芝メディカルシステムズ株式会社 設における消化管 CT 三次元画像の開 はじめに 発に基づき，64 列 MSCT を用いた CT 従来の消化管診断における CT の役 Colonographyの大腸がん術前診断につ 割は，悪性病変の術前診断における周 いて，現状と今後の展望を報告する。 囲臓器への浸潤や，リンパ節を含めた 他臓器転移の診断が主であり 1 ），消化 管病変そのものの評価に用いられるこ MSCTの進歩と大腸CT三次元 画像診断（CT Colonography） 64列MSCTによる大腸がん 術前診断システムの構築 国立がんセンター中央病院では，現 在 3 台の 16 列 MSCT を用いて CT 検査 を行っており， 検査数は 1 日 180 件以 上に達している。2005 年 5 月に東芝メ とはまれであった。近年，ヘリカルCT 国立がんセンターでは，2001年初め ディカルシステムズ株式会社と共同研 による三次元画像表示が各種臓器にお に 4 列 MSCT が導入され，臨床におけ 究契約を結び，国立がんセンター倫理 いて試みられ，消化管診断に応用する るMSCT検査を開始した。シングルス 審査委員会の承認を受け，64列MSCT 2） 研究も数多く行われたが ，X 線，内 ライス CT と比較し， 際立ったス による消化管 CT 三次元術前診断シス 視鏡診断の発達したわが国での存在価 キャンパフォーマンスの差から CT 検 テムの開発を開始した（ 図 1）。 16 列 値は低く，実際の臨床診断に用いられ 査数は飛躍的に増加し，放射線検査数 MSCT を含め，CT 装置はすべてネッ ることはなかった。しかし，マルチス におけるCT検査比は著明に増加した。 トワークを介して画像ワークステー ライスCT（MSCT）の登場により，CT その後， 2002 年後半には 16 列 MSCT ション（WS）に接続されており，臨床 検査は本格的なボリュームスキャンの が導入され，現在は 3台の 16 列MSCT における脳外科の術前シミュレーショ 時代を迎え 3 ），広い範囲を高速かつ精 により，1 日あたり 200 件近い CT 検査 ン三次元画像診断を行っている。また 細に撮影可能になった。また，MSCT を行っている。現状では再構成画像の 4 列，16 列 MSCT を用いた消化管三次 から高速に生じる多量の画像データに ハードコピーを作成して診断している 元画像診断の経験に基づいて開発され 対する画像処理技術の進歩に伴い，革 ため，MSCTにより生み出される膨大 た新しい画像WSが，2004年11月に導 命的な CT 検査の効率化と画質の改善 な画像情報を効果的に診断に役立てる 入されており 8 ）， 9），こうした診断シス が達成された。MSCTから得られる高 方法と，PACS 化が大きな課題となっ テムを基本として64列MSCTの評価を 解像度の優れたボリュームデータによ ている。具体的な CT 三次元画像診断 開始した。しかし，研究開始直後から， り，各種臓器の精細な三次元画像表示 は消化管診断から始まり，4 列 MSCT 64列MSCTの高精細スキャンにより発 が容易となり，消化管病変の診断にも の導入時より消化管がん術前診断にお 生する大量の再構成画像のハンドリン 応用されるようになった。 その後も ける評価を開始し，胃がん，大腸がん グが大きな問題となった。0.5mmスラ MSCTにおける検出器の進歩は著しく， の診断における CT 三次元画像診断の イス幅のスキャンで得られる等方性ボ 5 ）∼ 7 ） この数年間に 4 列から 64 列へと多列化 有用性を報告してきた 。その後， クセルデータの場合，大腸三次元画像 が急速に進行し，三次元画像はさらに 16列MSCTの導入による三次元画像の 診断では 1 検査あたり 1000 枚以上の再 高精細化し，臨床における CT 三次元 高精細化を背景として，特に大腸がん 構成画像が得られるため，これを画像 画像診断が各種臓器において現実化し の診断において，臨床への応用をめざ WS に転送して三次元処理するのに時 ている。米国では，CT による大腸の した三次元画像表示法の研究を進め， 間を要し，実際の臨床応用への大きな 三次元画像表示を CT Colonography 4） スクリーニングを含めた三次元画像診 障害となった。こうした問題を解決す 8 ）， 9 ） と称し，ヘリカル CT の時代から大腸 断の開発を行った 。こうした経験 るため，画像 WS の機能強化を行うと がんスクリーニングへの応用が研究さ に基づき，2005年度初めに導入された ともにサーバ構築を行い，システムの れていたが，こうしたMSCTの進歩に 64列MSCTを用いて，実際の大腸がん 高速化を行うことで対処した よりその傾向は活発化し，具体的なシ 術前において，臨床応用可能な診断シ （図 1 ①）。また，従来の研究ベースの ステムの構築が行われている。 ステムの構築を行った。 本稿では，これまでのわれわれの施 16 国立がんセンターがん予防・検診研究センター 64 列MSCT最先端臨床報告 INNERVISION（21・5）2006 別冊付録 システムと異なり，画像 WS で作成し た三次元画像を実際に病院情報システ エラスター針により静脈確保を行い， 前処置としてブスコパン 1A を静注 12 番CT室 する。注腸検査で用いる遠隔注入器に より肛門から炭酸ガス注入（ 注入量 2000 ∼ 3000 mL を目安）を行い，撮影 TOSHIBA 部位と腸管ガス量を位置決め像で確認 東芝CT-LAN 放射線情報 システム（RIS） 2 HD & DVDライブラリ 1 （CT操作室） 病院情報 システム（HIS） 3 DICOMコンバータ ゲートウェイ （4Fカンファレンスルーム） した後に撮影する。炭酸ガスは速やか に腸管より吸収されるため，検査後の 腹満感が少なく，当センターの大腸内 視鏡検査でも使用されている 10 ）。 ・スキャン条件：電圧120kV，電流 max 500 mA（ Volume EC：Volume ドライプリンタ ZIOSTATION（GI version） 三次元シミュレーション 診断システム 中央病院4階 CT検査コーナー 図1 Exposure Control11） 使用），ガントリ ZIO server ZIOSTATION （GI version） プレゼンテーション用 （PC-projector） 消化管術前 プレゼンテーションシステム CTネットワークと消化管三次元画像診断システム 回転速度 0. 5 s /回転，0. 5 mm × 64 列， ヘリカルピッチ53.0 ・造影剤・造影タイミング：単純撮 影後，ヨード濃度 300 の造影剤 150 mL を 3.0 mL/s で注入。注入開始後 50 s で スキャンを開始し，大腸全体の動脈相 を撮影する。必要に応じて後期相を追 加する。 ・スキャン範囲：単純・造影とも肝 上縁∼骨盤部（肛門管が十分に入るよ うに）。転移の可能性がある場合は，造 影後期相（3分後）にて肝および肺の撮 影を行う。 ・画像再構成と三次元表示：画像再 構成は通常の腹部 CT で用いる関数 FC 03 を用い，0. 5 mm 幅で画像再構成 し，ネットワークを介して消化管専用 の画像 WS へ転送する。ボリュームレ ンダリング法を用いて，腸管内空気と 内腔面の密度のコントラストにより， 画像 WS 上で大腸の三次元画像表示を 図2 新しい画像ワークステーションにおける大腸三次元画像表示 行う。新しく開発された画像 WS 上で は仮想内視鏡表示， 三次元全体表示， MPR（Multi Planar Reconstruction） 表示による大腸の観察が容易である。 ム（HIS）へ転送することで，病棟や手 術室における画像参照を可能とした （図1②）。さらに，カンファレンスルー ムにも専用の画像 WS を導入すること 大腸がん術前診断における 64列MSCT Colonographyの 実際 また，各種表示法の組み合わせや，ス クリーニングを目的として開発された 新しい表示法である仮想切除標本展開 （ Virtual Gross Pathology： VGP）表 示 8） により，大腸病変のスクリーニン で，実際の術前カンファレンスにおい 64列MSCTによる大腸がん術前診断 て，高画質の三次元画像を操作しなが では，先に背臥位による腹部単純撮影 ら効果的なプレゼンテーションを行っ を行い，続く造影撮影では病変部が明 ている（図 1 ③）。 瞭に描出されるよう，直腸がん症例で 64 列 M S C T C o l o n o g r a p h y により は腹臥位，結腸がん症例では背臥位に 120 例以上の被検者に対して評価を行 て検査を行う。造影剤静注のため 20 G い，その評価結果に基づき実際の臨床 グも可能である（図 2）。 すでに，大腸がん術前診断において， INNERVISION（21・5）2006 別冊付録 17 CLINICAL ADVANCE 消化管への臨床応用 に応用可能なシステムの構築を行った。 ● MSCT検査は，大腸がん術前の局所や 症例 1 b a 転移の評価に必須であるため，大腸内 視鏡検査直後に行うことで術前検査の 効率化に寄与すると考えられた。従来 の4列，16列MSCTでの経験と比較し， 画像の高精細化とスキャンの高速化に よる大腸三次元画像の画質改善は著し い。特に，64列MSCTから高速に収集 される等方性ボクセルデータにより， 腸管蠕動の影響が少ない高精細な仮想 図3 三次元画像では，大腸粘膜における軽 症例 1 ： 60 歳，女性 a：仮想内腔三次元表示 ＋ MPR表示（MIP） b：三次元全体表示（air enema像） 度の凹凸も明瞭に描出されるように なった。さらに，仮想三次元画像と精 細なMPR像を組み合わせることで，病 変の拡がりに関する立体的構造の把握 が容易となり，正確な術式決定が可能 となった。また，われわれの施設では， ● 症例 2 b a MSCT Colonographyの画質向上によ り術前の注腸 X 線検査は省略されるよ うになり，今後の普及によっては術前 評価での必要性はなくなっていくと予 想される。実際の大腸がん術前評価に 64列MSCTの三次元シミュレーション 診断を導入することで，外科医から高 い評価を受けるに至った。 これまで， d c 大腸の画像診断は X 線や内視鏡を中心 に超音波内視鏡，CT，MRI を併用し て行われてきたが，MSCT Colonography の多彩な表示法の組み合わせによ り従来の検査を省略でき，効率的かつ 効果的な診断体系の確立が可能な状況 になった。 ●症例提示 症例 1（図 3）：60歳，女性。大腸仮 想内視鏡像＋MPR（MIP）像（図3a）で 図4 症例 2 ： 55 歳，女性，直腸の結節集簇様病変 a：大腸内視鏡像（色素散布後） b：仮想内視鏡像 c：仮想内腔像 ＋ MPR像 d：仮想内腔像 ＋ MPR像（病変部） は，16列MSCTと比較して大腸の内腔 像と周囲臓器，および腹部血管を明瞭 に観察可能である。また，注腸X線類 似の三次元画像（図 3b）も格段に改善 仮想内視鏡像では，病変中央部の粗大 腸の Isp 型の早期がんである（ 図 5a）。 し，画像 WS 上で大腸の全体像を任意 結節のみならず，周囲に広く拡がるIIa 仮想内視鏡像にて大腸内視鏡と同様に の方向から自由に観察することが可能 部分を明瞭に描出している。内腔像＋ 病変が観察され（ 図 5b）， 三次元画像 である。 MPR 像（図 4c）では病変の局在が確認 では病変部の壁変化も明瞭に確認可能 症例 2（図 4）：55歳，女性。大腸内 でき，さらに，病変中心部の拡大像に である（図 5c）。特に，64 列 MSCT の 視鏡にて中部直腸に半周以上を占める おいて腸管筋層を同定することで，深 等方性ボクセルデータにより，任意方 結節集簇様病変（ Is + IIa 型早期がん） 達度診断も可能である（図 4d ←）。 向において高精細な内腔像＋ MPR 像 を認める（図 4b）。64 列 MSCT による 18 INNERVISION（21・5）2006 別冊付録 症例3（図 5）：63歳，女性。上部直 が得られるため， 原発巣のみならず， ● 症例 3 図5 a b d e c 症例 3 ： 63 歳，女性，上部直腸の Isp 型の早期がん a：大腸内視鏡像 b：仮想内視鏡像 c：三次元表示（air enema像） d：仮想内腔像 ＋ MPR像（前額断） e：仮想内腔像 ＋ MPR像（矢状断） ● 症例 4 a 図6 b c 症例 4 ： 61 歳，女性，上行結腸の IIa ＋ IIc 型早期がん a：大腸内視鏡像 b：仮想内視鏡像 c：仮想内腔像（病変面像） 周囲臓器との関係や支配血管を的確に 診断することができる（図 5d，e）。 症例 5（図 7）： 74 歳，男性。S 状結 腸に結節状隆起を認め，中心に白苔を 症例4（図 6）：61歳，女性。大腸内 有する潰瘍性変化を認める（図7a）。仮 視鏡にて上行結腸の半月ヒダ上に，丈 想内視鏡でも不整な結節状隆起として （図 7d → ③），切除標本でリンパ節転 移が確認されている。 MSCT Colonographyに おける今後の展望 の低い平盤状隆起を認め，発赤した浅 認められ（図 7b），VGP 表示において い中心陥凹を伴う病変を認める も存在診断は容易である（図7c）。内腔 MSCT Colonographyは，内視鏡検 （ 図 6a）。従来の CT Colonography で 像＋ MPR 像にて原発巣部分に壁の肥 査や X 線検査と比較して簡便で低侵襲 は，こうした IIa ＋ IIc 型病変は描出困 厚が認められ，筋層浸潤の所見と考え であり，短時間の検査で局所病変のみ 難とされていた。しかし，64列MSCT られる（図 7d ← ①）。また，腸間膜内 ならず臓器全体の評価が可能である。 の仮想内視鏡像， 内腔正面像により， の血管群内に下腸間膜動脈が明瞭に同 64列MSCTの導入による検査の高速化 病変は不整に肥厚した半月ヒダ上の結 定可能で（ 図 7d ↓ ②）， その周囲に と三次元画像の高画質化により，大腸 節性病変として十分に認識可能である。 6 mm 大の腫大した結節が認められ 内視鏡後に施行することで術前診断に INNERVISION（21・5）2006 別冊付録 19 CLINICAL ADVANCE 消化管への臨床応用 ● タル CT 診断のメリットを生かした三 症例 5 次元画像表示，CADやデジタル前処置 の開発が進むことで，近い将来，大腸 がんの診断においてMSCT Colonographyは大きな地位を築くと考えられる。 本研究は平成18年度厚生科学研究費 補助金（第 3 次対がん 10 ヵ年総合戦略 研究事業 森山班）の援助を受けた。 2 3 1 図7 症例 5 ： 74歳，男性，S 状結腸の小型2 型進行がん a：大腸内視鏡像 b：仮想内腔像 ＋ MPR像 c：仮想切除標本展開像 d：仮想内腔像 ＋ MPR像（病変部） 20 a b c d おける MSCT Colonographyの臨床的 診断（ Computer Aided Detection ： 有用性はほぼ確立したと考えられる。 CAD）12 ）やデジタル前処置 13 ）の開発が スキャンの高速化により造影剤のダイ 進んでおり，こうした技術の進歩によ ナミック注入を併用し，腸管膜∼腸管 り MSCT Colonographyがスクリーニ に至る，血管の動脈相や静脈相を的確 ングを含めて，近い将来，広く実際の にとらえることが可能となり，血管の 臨床診断に導入されていくことは確実 三次元画像再構成に基づく正確なリン と考えられる。デジタル前処置は，造 パ節転移診断や，外科手術における術 影剤（バリウムやガストログラフイン） 式選択も可能となった。早期病変の診 を tagging agent として用いることで 断においては， 4 ∼ 16 列 MSCT 腸管内の残便や残液を標識し，画像処 Colonographyでは5mm以下の病変や， 理により除去する方法で，欧米ではCT 丈の低い表面型腫瘍は診断困難であっ Colonographyの標準的な前処置法にな ●参考文献 1）藤田信行 : 腹部 CT診断学. 東京，中外医学 社, 323∼328, 1997. 2）小倉敏裕・他 : ヘリカルスキャン CTによる 大腸の三次元構築画像. 胃と腸, 33, 187∼196, 1998. 3） 田口克行・他：マルチスライス CT（ Multislice CT）. 日 本 放 射 線 技 術 学 会 雑 誌 , 55, 155∼164, 1999. 4） Hara, A.K., et al. : Detection of colorectal polyps with CT colography ; Initial assessment of sensitivity and specificity. 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