撮影条件とCTDI値について

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CT コラム
撮影条件とCTDI 値について
GE ヘルスケア・ジャパン株式会社 CT 技術部
西出明彦
最近、アメリカのいくつかのメディアが CT による被曝の記事を
なＺ方向幅の X 線ビームが当たるようにしています。
取り上げたことにより CT による被曝に対して、関心が上がってき
X 線管でＸ線を発生させていると、回転陽極に溜まった熱によ
ているようです。今回は、X 線被曝情報である CTDI について、撮
り回転陽極を支えるＺ方向の軸が Z 方向に膨張したり、その熱が
影条件と CTDI の変化という観点で書いてみたいと思います。
冷却し軸が収縮したりすることで X 線焦点位置が Z 方向移動しま
X 線 CT で撮影条件を設定
す。また、ガントリ内の回転部が遠心力で回転中にたわみ、X 線
すると図 1 のように CTDI vol
焦点位置が Z 方向にずれたりもします。
表示、DLP 表示などの X 線
これらの X 線焦点移動にもかかわらず、Ｘ線ビームトラッキン
線量情報が出て来ます。こ
グ制御は、スキャン中も常にＸ線検出器開口の最適な位置にＸ線
れらの表示は IEC の規格
ビームが照射されるように働いています。図 3 に示す Z 方向の＋
（IEC60601-2-44）で義務付
側、−側の両側にあるＸ線コリメータが、常に Z 方向の＋、−側
けられています。ご存知の
に動きＸ線ビーム幅・位置を制御します。これがビームトラッキ
通り、この CTDI 表示は図 2
ング制御です。図 4 では青の 40mm 開口、赤の 20mm 開口、ピン
クの 1.25mm 開口に応じて X 線コリメータが開いたり閉じたりす
のような頭部用 16cm アク
図 1 ： CTDI 表示
リルファントム、または腹
る様子がわかります。
部用 32cm アクリルファントムを用いて CT プローブで中心部 A、
X 線 CT の走査ガントリが回転中に多少たわんで、X 線管焦点位
周辺部 B、C、D、E の平均 X 線線量を求めて図 2 に示す CTDIw の加
置や X 線検出器位置が多少ずれても、このビームトラッキング制
重加算計算で求められています。撮影条件を変えた時に CTDI 値は
御を X 線データ収集中に各ビューまたは数ビューおきにリアルタ
どのように変わってくるのでしょうか？
イム制御することで、常に最適な X 線幅、位置で X 線ビームを所
定の X 線検出器位置に正確に照射できます。これにより被検体に
照射される被曝 X 線量も最低限に押えられます。また、このよう
にスキャン中にも高速に精密にビームトラッキング制御を行える
ような X 線コリメータ機構を用いています。
しかし、このビームトラッキング機能があっても、X 線開口幅
図 2 ： CTDW 計算
を多少広めにせざるを得ません。その理由は X 線の半影です。X
線検出器開口に X 線ビームが照射される時は、X 線ビームの Z 方向
実際に撮影条件を設定した時に表示される CTDI 値に影響する撮
影条件は X 線管電圧、X 線管電流、X 線コリメータ幅（開口幅）、
影、橙色の部分が半影となります。
ビーム形成 X 線フィルタの大きさ（撮影視野の大きさ）、X 線焦点
ビームトラッキング機能では X 線焦点の半影の大きさは制御で
の大きさ、ヘリカルスキャンのピッチ、コンベンショナルスキャ
きません。図 4 の 4A、4B 列に示すように、X 線ビームの端の X 線
ン・シネスキャンの同一 Z 方向座標位置での回転数があります。
検出器列にはなるべく多くの全影と、わずかな半影を X 線検出器
反対に影響しない撮影条件としては、画像再構成関数、ノイズフ
開口に照射するのですが、ビームトラッキングの余裕幅分とこの
ィルタ、画像再構成領域の大きさ、スライス厚などには影響され
半影の幅分を考慮し、X 線ビーム幅を最適な Z 方向幅よりも幅δ分
ません。スライス厚に影響されない理由としては、CTDI 値はスラ
だけ大きめにせざるを得ません。上記のＸ線ビーム幅を 40mm 幅
イス厚 10mm に換算されているためです。
から 2.5mm 幅に狭めたら、CTDI 値が約 1.7 倍に高くなったという
例えば、120kV 100mA
X 線開口幅 40mm、Small Body の撮影
のは、このδ分の X 線線量分が効いているためです。図 5 に CTDI
視野、X 線小焦点で撮影した場合の CTDI 値を 1.00 とした場合に、
値から推測される各開口幅での余裕幅を示します。ここでは開口
これに対して、120kV
X 線開口幅 2.5mm、Small Body
40mm 幅の CTDI 値を 1.00 として、各開口幅の CTDI 値の比率で
撮影視野、X 線小焦点では CTDI 値は約 1.7 倍と高くなります。何
1.00 以上に増えている分をδとしています。δは約 1.5mm 強
故でしょうか？
で＋、−側の片側では約 0.8mm 程度です。X 線焦点の大きさが
100mA
図 3 に示すように、Ｘ線 CT のデータ収集系には、X 線管の下側、
つまり、X 線検出器側に Z 方向に X 線ビーム幅を調整する X 線コリ
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の端に半影ができます。図 4 の赤い部分の X 線ビームの内側が本
1mm 程度であることを考えると、ビームトラッキングの余裕幅分
δが約 0.8mm 程度で半影の幅程度になることがわかります。
メータが、ビーム形成 X 線フィルタとともに存在します。このＸ
しかし、上記のような正確なビームトラッキング制御を行って
線コリメータの役割は、X 線開口幅が狭くなっても、広くなって
いる X 線 CT ではまだ良いのですが、世の中には多列 X 線 CT の中
も、常に照射すべき X 線検出器開口の Z 方向に幅に合わせた最適
にはビームトラッキング制御を行っていない X 線 CT もあります。
ASiR 特集号 December 2010
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もし X 線ビームトラッキングを行わない X 線 CT ならば、このδに
は、ビームトラッキングの余裕分、この半影の幅分だけでなく、
熱による回転陽極軸の Z 方向に膨張・収縮による X 線焦点移動幅
分や、走査ガントリ内の回転部のたわみによる X 線焦点位置移動
幅分を考慮した余裕分が加わるため、1.7 倍程度では収まらず、も
っと大きな値になり、つまり無駄な被曝が増える可能性がありま
す。また、この時に X 線焦点が大きいほど半影の幅も大きくなり、
無駄な被曝量が大きくなります。
また、ビーム形成 X 線フィルタによる X 線線量 CTDI 値はどのよ
うに変わるのでしょうか？ 図 3 に示すビーム形成 X 線フィルタ
は大、中、小と 3 種類、または腹部用、頭部用の大小 2 種類ぐらい
種類があります。大きなビーム形成 X 線フィルタは腹部用で中心
部の X 線透過経路の短い部分が大きく開いています。小さなビー
ム形成 X 線フィルタは主に頭部または小児の頭部・腹部用で中心
部の X 線透過経路の短い部分が小さくなっています。小さなビー
ム形成 X 線フィルタでは周辺部の X 線線量値が低くなり、CTDIw 値
も約 15 ％程度小さくなります。被検体の大きさに応じて最適なビ
ーム形成 X 線フィルタを選択することが被曝を押さえるのに大切
です。
このように X 線 CT では被曝が小さくなるように、ビームトラッ
キング制御機能のある X 線コリメータやビーム形成 X 線フィルタ
の切換という X 線データ収集系のハードウェアの設計で工夫を行
っております。撮影条件設定においてもこれらを考慮して使用し
ていただけると、設計者冥利に尽きます。
GE today
X 線管
陰極
回転陽極
回転陽極軸
ビーム形成 X 線フィルタ
X 線コリメータ
B側
A 側 X 線ビーム
Z
nB
1B
nA
1A
32B
32A
多列 X 線検出器（64 列× 0.625mm）
図 3 ： X 線ビームトラッキング制御機構
X 線焦点
X 線コリメータ
X 線ビーム
Z
4B
1B
1A 4A
δ
多列 X 線検出器（64 列× 0.625mm）
図 4 ：本影と半影
開口幅（mm）
CTDI の倍率
δ：開口幅×
（CTDI の倍率-1）
（mm）
20.00
1.07
1.40
2.50
1.70
1.75
1.25
2.40
1.75
図 5 ： CTDI 値から推測される各開口幅での余裕幅
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