製品紹介∼

27
賞助会 員に よる講演要 旨
最近の実験動物用 マイクロX線 C
T装置 ∼R
_
m
C
T
2製品紹介∼
Mi
cr
oXrayCTs
cannerf
orani
malexperi
ment
s
- Int
r
oduct
i
onofar
ec
ent
l
ydevel
opedproduct:"
R_mCT2" -
演中
功 L
)･
佐 藤 貴久 1
).細 井
賓 2)
1
)
I
saoHamanaka,1
)
Takahi
saSat
o,2)M i
noruHosoi
l
)(
穐 リガ ク NDT イメ ー ジ ング事 業 部 2)(
棉 メデ ィケ ア - 代 表 取 締 役
l
)
NDTI
magi
neTechnol
og
iesDi
vi
si
onRi
gakuCor
porat
i
on
2)Pr
es
i
dent
,Medi
car
e24Lt
d.
R_mCT2｣ は､わずか 1
7秒の X線掘影 で 51
2枚 の CT画像 を一気 に得 る ことがで
3D マ イクロ X線 CT ｢
きる CT装置 であ る｡ また､焦点サ イズ 5pmの X線管 と苗解像 2次元検 出器 (
FPD)を搭載 し 1
0pm画 素の慌
精細 CT画像の撮 影 を可能 と してい る｡本稿 では､高精細 な断層画像 を高速撮影 し 3次元 CT画像表示 を可 能
mCT2の特 徴 と､心拍 同期橋形等 の1
'
T
R
L
新 アプ リケー シ ョンについて紹 介す る｡
とす る R_
The3D mi
c
r
oX･
r
ayCTs
c
anner"
R_mCT2"pr
o
duc
e
s51
2Ⅹr
ayi
mage
si
n1
7s
e
c
onds
,Equi
ppe
dwl
t
h
X･
r
ayt
ubeswl
t
haf
o
c
als
pots
I
Z
eOf5pm andahi
hg
r
es
ol
ut
i
on2DFPD(
lamephot
f
omet
r
i
cdet
e
c
t
or
)
,t
he
s
c
anneral
l
owsyout
ot
akeh
i
hg
def
i
ni
t
l
OnCT i
mage
swi
t
h1
0pm pl
Xel
s
. Thi
sr
e
por
tI
nt
r
o
duc
est
he
f
eat
ur
e
sofR_mCT2,whi
c
hpr
oduc
e
shi
ghdef
i
ni
t
i
ont
omogr
aphi
ci
magesatahi
ghs
pe
e
dandpr
o
vi
desa
3Ddl
S
pl
ayofCTi
mage
s
,
andr
e
c
entappl
i
c
at
i
onss
uc
hass
ho
ot
i
ngc
aI
･
di
acs
ync
hr
oni
z
at
i
on,
1
. は じめに
X線 CT は 1
972年 に G.Houns
丘el
d らに よって
発表 され(
1
)､医療 開診断 に応用 され る こ とによ り医
学 に革新 的 な進歩 を もた ら したO
その後 ､X 線 CT の 画像技 術は工業用 の非 破壊検査
に も応 用 され､近隼で は､ l
i
目
薬等 の研 究 に利用可 能
熱望
な実験 動物の ための X 線マ イ クロ CTの開発力で
されてい た.
I
しか し､
実験動物の CT寸
鋸]
{
壬J
を従 来の CT蓑 艦 で行 う
場合 ､人用医療 CT では小動物 を撮形 す るには解 像
度 が不足 し､工兼用 CT では I
i
:
時 間据 影での動物 へ
の被 ば くの影響 が大 き く､ また､サ ンプル を回乾 し
雌第三
す る方式の ため生 きた動物 の撮 影 に適 さなか っ
た,
,
D マ イクロ X線 CT ｢
R_mCT2｣ は ､
実験 軌物用 3
マ ウス等 の′
ト動物 の画像 診断 を行 うため にT
5'
精細 で
GI
J
薬研 究の推進 に貢献す
高速 な CT 撮影 を実現 し､A
るこ とを目的 に閲発 された.
2.動作原理
一般 的 な医療用 CTでは､ スリ ノ ト状 の X線 7 j
･ン
L
l
.
r
7
,
射 し､フ ィル
ビーム を一次元配列の X線検 出器 に,
タ補正逆投影法等 で画像再構 成 を行 い断層 画像 を得
てい る0- 回の撮形 で得 られ る CT画像 は基本的 に 1
スライス画保 であ る｡(
荏 :近年 は X 線検 出器の多チ
4スラ イスの画像 を 1回撮影 に
ャネル化 によ り 2∼6
て得 られ るようになった｡ )
写寅 1
. 3D マ イ クロ X線 CT ｢
R_mCT2｣
3D マ イクロ X線 CT ｢
R_mCT2｣は､円錐状の X
線 ビーム(コー ン ビー ム)を発生 す るマ イ クロフ ォー
カス X線 管 を措赦 し､サ ンプルの周囲 を X線発生装
置 と 2次 元検 出器 (フラ ッ トパ ネル検 出器 )が回転 し
0-1
000方 向か らの X線投影 デー タを収
なが ら､50
集 す る｡ 得 られ た X 線 投 影 デ ー タ を Fe
l
dkamp
Conebe
am 法 によ り画 像再構 成 を行 うことで ､約 1
51
2スラ イス相 当)
の CT画像 を一
億 3千万 ピクセル(
度 の垢,
T
I
Zで得 るこ とが で きる｡
得 られた CT 画像 はボ リュームデー タであ るため ､
従来 の横 断面 の断層 画 像 の他 に側 断面 や任 意角度 の
断層画像 も容 易 に得 る ことが で きる｡
また､標準搭職のボ リューム レンダ リング ピュア
2
8
図1
_ サ ンプル固定型 1- ンビー ム CTO)動 作原理
画像 1, マ ウス腹部 横 断面画像
側断面画像
縦断面画像
- を用 い ､あ らゆる方向 か らの 3次元画像観察が谷
易 に行 うことがで きる｡
ボ リュー ム レンダ リ ングでは､骨 ･実質臓 器 ･脂
肪等 を､臓 器密度 に応 じて分 けて表示 した り､ カラ
ーマ ッピングが可 能で ､生 きた状,
S
L
婆のサ ンプルで解
剖学的所 見 と同様 の画像 を得 ることが で きる｡
3.特
長
3.
1.高速撮影
画像 2. マ ウス肺 野 3D 画像
コー ンビーム X 線管 と高感度検 出器の組み合わせ
に よ り､わずか 1
7秒 の CT撮影でマ ウスの主要エ リ
アを一括撮影す る｡
CT撮 影の操作 は非常 に肺単 で､サ ンプルをヘ ッ ド
の上 に来せ ､CT装 置内 に挿 入 し ドアを閉め ､CT棒
形 ボ タンを押 す と撮影 が 開始す る｡
CT の画像 再構 成演井 は専用の演算 ボー ドに よ り
画像処理 され約 1分 で 51
2スライスの CT画像 を生
成す る｡画像 再構成演 算 はバ ックグラ ン ドにて処理
2
9
4
.ア プ リケ ー シ ョン
3D マ イクロ X線 C
T｢
R_
mCT2
｣ は ､C
Tの ス ラ
イス画 像 や ボ リュ ー ム レンダ リング画 像 に よる画 像
診断 の他 に ､
CTの ボ リュー ムデー タか ら得 られ る さ
ま ざまな情 報 を利 用 した脂 肪 解析 ､経 時 変化計 測 ､
骨 密度測 定等 の走 還解 析 ソフ トウ ェ7 ､心臓 ･呼 吸
器 との同期掘 影 に よる画 質改 善 ア プ リケー シ ョン､
他 の イ メー ジ ング装 位 との F
u
s
1
0
nソ フ トウェア な
ど様 々な分野 の ア プ リケ ー シ ョンに対 応 してい る｡
ここで はi
l
R
一
近 開発 され た ア プ リケー シ ョンを中心
に紹 介す る｡
血_
V･
Jtl
l
急
○事
l
■J
ltB
■●■■■■
写真 2. サ ンプルベ ッ ドに ラ ッ トを乗 せ た状 態
す るため ､
CT撮影 の作 業 は再構 成時 間 を気 にせず行
うこ とが で きる｡
17秒 C
T掘 影の場 合 ､2時 間で約 1
0
0匹の CT撮
影 が可 能 で ､多 くの サ ンプ ル を必 要 とす る実験 や処
置前 お よび処置後 の状 態確認 に有効 であ る｡
こ
書It
L
PJ
h■J
L
J
rkI
O
pt
hM 的
一
郎TF
t
J
.
i
o
q
L ㍗
＼
｢
′
,
∫.
I
)
ム
t
/
ン
3.
2.低 被畷
生 きたサ ンプルの撮 影 には試 適測 定 だ けで は不 十
分 で あ る｡ 長期 間 にわ た る複 数 回撮 影 で はサ ンプル
CT撮 影 は出
に対す る被曝 の影響 を少 な くす るため ､
来 るだけ低被 曝 で な くては な らない｡
R_
mCT2は ､1棟影 (17秒機 影)で 1
0mGy以下 と
い う低 被曝 を実現 している｡(
一般 に lGy以上 の X
線 照射 をマ ウスに行 う と免 疫 系 に障 害 が生 じる可 能
性 があ る｡)
図 3
. 実験小動 物 の研 究分 野 と関係す る
ケ ー シ ョン
CTア プ リ
4.1心 拍 同期撮 影
T掘 影す る と､心臓 が拍動 (収縮 ､拡張 の
生体 を C
T画像 におい
繰 返 し運 動)してい るた め､得 られた C
て心臓 お よびその周辺 に プ レが生 じ画像 検 査 を困 難
にす る場 合 が あ る. そ こで 7'
レを防 ぐ撮 彩 方法 と し
ECG(
El
e
c
t
r
oCa
r
d
i
a
cGr
a
m=心 電 図)を用 いた心
て､
拍 同湖撮 影 が従来 か らあ るが ､従来 の方法 は 1回の
CT損 影 に数十 分程 度 の時 間が か か る等 の課 題 が あ
った｡
そ こで ､我 々は従 来 の課 題 を解 決す べ く新 しい心
G計 測装置
拍 同期撮 影 方法 を開発 した｡新方 法 は EC
を要 さず に同期 信号 が得 られ ､簡便 に心 拍 同期撮 影
が で きる利 点 を有 す る｡
4.
1
.
1 従 来 の心拍 同期 撮 影方法
I
ヤク V
^
d
t
h(
r
n
m)
1
0
-
1
O
kng.
h(
m,
n)
図 2. マ ウスの被 曝立 断面 モ デル お よび 3
D練 品分布
図 測定条件 :9
0
k
V2
0
0
l
l
A,17秒
3.
3.高 分解 能
R_
mCT2は焦点 サ イズ 5
t
l
mの X 線 管 と高解像 2
次元検 出器 を搭 載｡ さ らに ､X 線 管 と 2次元 検 出器
の位 置 を機 構 的 に位 置 を変 えて根 彩 す る拡 大桟橋 を
備 え､
1
0
1
1
m画 素の高精 細 CT画像 の撮 影 を可 能 と し
てい る(
従来 の心拍 同期 撮 影 には大別 す る と以下 に示す 2
種 類があ る｡ なお､両 者 共 に EC
G(
心 電計)を使 用 し
同期掘 影 を行 う必 要が あ る｡
(
A)ECGか ら得 たサ ンプルの心拍信 号 を トリガー
と して投 影 デー ター を取 得 す る｡ これ を碓 影 方 向 ご
60 度 方向 の投
とに移動 ･停 止 ･撮 彩 を繰 り返 し､3
T画像 を得
影 デ ー ター を収 脆 し画像 再構 成 を行 い C
る｡
本 方法 の課 題 と して ､X 線発 生 器 お よび検 出器 を回
転 ･停 止 しなが ら心拍 信 号 を トリガ ー と した投 影 撮
影 を繰 り返 す ため 撮 影 に多 くの時 間 が か か る(
数十
分程 度)
点 があ げ られ る｡
3
0
図 6. 偉大 1
4,
400Ⅵe
wの CT撮影
図4
.(
A)
ECG信号 を トリガー と しX線発牝器 と検
出器が回転 .停止 を繰 り返 ししなが ら撮影
(
B)C
T撮影 を複数回(
5-6回程度)
繰 り返 し､
ECG
よ り得 られた心拍情報 で心拍 による体動 のない投影
T
デー ター を選別 し画像化す る｡ この手法は人用 C
で よ く用い られている｡
課題 と して､被写体 の撮彩 タイ ミングに より､画像
再構成 に必要 な同期投影 デー ターの一部 を収集で き
ない場 合があった｡
(
2)撮 影中､投 影画像 における心臓部分に ROI
(
関心
ROI内の画像経度 を計 測す ることに
領域)を設定 し､
より､被写体の心拍 お よび呼吸柏 デー ターを取得す
る(
写真 3. 心臓部 に ROIを設定
(
3)心拍 お よび呼吸 拍デー タを用い､
呼吸の拍動時で
な く､且つ ､心拍動 における拡張期 または収縮期の
みの投影 デ- 夕-を抽 出す る.
OI内 の画像雌度
4.
1.
2 新 しい心拍 同期撮影方法
従来方法の課題 を解決すべ く､以下の特徴 を有す
る新 しい心拍同期撮影法 を提案 した｡
特徴 :
1
) 高連 な C
T撮影(
撮影時間=4.
5分)
2)被写体の急 な不整脈 ､呼吸 の乱 れ等の体勤変動の
影響 を受 けない｡
3)ECG 等 の心拍検 出のための特別 な装 置を必要 と
しない｡
なお､上記 3)について､装置構成が簡易 になる利点
に加 え､心拍 を得 るための電極針 を被写体 に刺す必
要が無 くなるため､被写体への負担低減お よびオペ
レー タの穿刺事故(自身の指 に針 を刺 して しまう等)
を防げる利点がある｡
同期処理の流れは以下の通 りであ る｡
(
1
)X 線発生器お よび検出器 を 1回転 しなが らi
r
i
･
大
1
4,
400Ⅵe
wの CT撮影 を行 う｡
R
凶 5. (
B)CT撮影 を複数回行い ECGで心拍 に よる
体動のない投 影デ- タ- を選別 し画像化
投影 デー ターの Vi
e
w(
時日
'
1
'
)
)
図 72. 呼吸柏 ･心拍波形 グラフ (
拡大図)
31
(
4)抽 出 した心拍同期 された投影デー ターを使用 し
て画像再構成す る｡
写真 6, 心拍 同期
3D 画像
4,
2 体脂肪計 測
写真 4. 心拍同期 な し 従来の CT画像
近年 ､肥満､糖尿病 ､高血圧 ､高脂血症 などの生
活習慣 病 が増加 してお り､ これ らを原 因 と した メタ
ポ リックシン ドロームの治頼薬 ･予防薬の開発 が進
め られてい る｡ これ らの研 究 に従来 もマ ウスなどの
実煉動物 が用い られていたが ､解剖 に よる測定 に よ
る もので ､生 きた状態 での体脂肪計測は行 うことが
で きなか った｡
計測手法 : 体脂肪解析 ソフ トウェアに CT 画像
デー ター を読み込み､体脂肪 を皮下脂肪 と内臓脂肪
に自動分維す る｡体脂肪 か らの皮下脂肪の分経は､
マ ウスの体型的特長 に注 目 し､体表 ･脊柱 ･筋 肉の
位置 を自動抽 出 し分離す る｡
皮下脂n
)
jと内臓脂肪の面積 .体積 をそれぞれ求め､
体脂肪率 を自動計算す る｡
利点 : 生 きた状態 での脂肪計測が可能 とな り､
体脂肪の経時変化 を容易 に評価することがで きる｡
写真 5. 心拍同期画傾
心拍 同期 を行わないで撮影 した CT 画像 を写真 4
に示す.心臓 及 び周辺 が心拍 による体勤の影廿 でボ
ケた画像 となる｡
写真 5は心拍同期掘影 して得 た CT画像であるが､
写共 4 に比べてプ レが解消 され､心臓の輪郭が明確
になった｡ また､肺野内の細 かな構 造 も明瞭 になっ
ている｡
写真 7. 体脂肪計測例
写真 6に心拍同期撮影 し得 られた CT デー ターを
ボ リューム レンダリングで 3次元表示 した画像 を示
す｡心臓 の形状 および周辺 の血管 を級密 に表示す る
ことがで きる｡
4.
3 経時変化計測
骨の経 時変化 を計測す る場合､従来手法では処置
した実験′
ト動物 を定期 的 に解剖 し骨成長 を測定 して
3
2
い た｡ この場 合 ､個 体差 の ば らつ き も考 慮 し実験 し
なけ れ ば な らない ため ､多数 の実験 用小 動物 を用意
す る必 安 があ った｡ また､形 態 変化 の追跡 には長期
間の観 測 が必 要で実験効 率 が悪 い｡
手法 : 1匹の実験 小動 物 を生 きた状態 で定期 的
に撮彫 す る｡異 な る時 期 に撮 影 した 2つの骨 画像 を
経 時 変化解析 ソフ トウェアに搭載 されてい る 3次元
画 像 の 自動 位置 合 わせ 機 能 で重 ね合 わせ る｡骨 の増
加 ･減 少 お よび等 価 の状態 を色分 け表 示 す る｡ また
変化量 を計算 し表示 す る｡
利点 : 少量のサ ンプル を定期 的 に CT 揺 彫 し､
短期 間 で変化 が観 測 で きるため ､実 験 期 間 .費用 を
大 幅 に削減 で きる｡結 果が定丑 的 で わか り易い｡画
像 か ら骨 変化 が大 きい個所 を特定 で きる｡
4.
5 他 の イ メー ジ ング装 置 との画像 Fu8
i
on
マ イクロ CT で は､生体 の正確 な形態情報 が得 る
こ とが で きる｡ また､ハ イオル ミネ ッセ ンスを使 っ
た蛍光 イ メー ジ ング薬 置 や PET(
ポ シ トロ ン断層 装
堤)
か らは ､生体 の生 化学情 報 を得 るこ とが で き､マ
イクロ CT の 形態情報 と組 み合 わせ る ことで 3次元
画 像 で よ り高 度 な画像 診断 が可能 となる｡
ニ
ーr
･
.::
I ,t ,
I ･
｢i
= f /I
写真 1
0.蛍 光 イ メー ジ ング装 置 との組 合せ例
l
i
pe
r杖
イ メー ジ ング装置 :Ca
写真 8.ラ ッ トの大 腿 骨 骨 疎 糧 症 の経 時 変化胴 析
例 (
赤 :骨減 少 ､緑 :骨増 加)
4.
4 骨 塩量(
BMI
)
)
計測
骨 粗 鞍 症 とは骨 丑 の 減 少 ､骨 の微 細 構 造 の劣 化 ､
骨 強 度 の低 下 等 に よ り骨 折 しや す くな った状 態 を
い う｡骨 粗 慢 症 の診 断 に お い て は ､BMD 値 に て 一
般 的 に評価 され るが ､X 線 CT を用 い る とT
E碓 な
BMD 値 を容 易 に 計 測 す る こ とが で きる ｡
手 法 : QCT法 (
X 線 CTで骨 を測定 し､既知 の骨 塩
量 フ ア ン トムで CT デー ター値 を公 正 LBMD を求
め る手 法)にて測 定す る｡
利点 : 定量性 に優 れてい る｡骨 塩 量 の分布 も観 察
で きる｡
蛍光
5. さい ごに
3D マ イクロ X線 CT ｢
R_mCT2｣は､従 来茸 匿で
ある ｢
R_mCT｣ と比べ ､同等 以上の画質性 能 と高速
性 を維持 しなが ら､サ イズ､重 さを約 65%に削減 し､
CT本体 と pC､モ ニ ターの一体化 に よ り可搬性 を向
上｡ 操作 性 も大幅 に向上 した｡
今 後 も顧 客 の要望 に応 え られ る よう､魅 力 あ るア
プ リケー シ ョンの充実 を さらに進 め てい く｡ また､
R_mCT2の持 つ ､商精細 ､高 速撮 影 ､低 被 ば くの性
能 を生 か し､実験動物 の 分野 か ら､軌物病 院向 け
CT(
動物 轟串 申請 中)
や工 業用途 の CT検査 に まで
R_mCT2の活用範 囲 を広 げ てい きたい｡
参考文献
(
1
)Ho
uns
iel
f
dG.Comput
er
i
z
e
dnl
anS
V
e
r
S
eAxi
al
Sc
anni
ng(
Tomog
l
･
aphy)Pal
･
tIDes
c
ipt
r
i
ono
f
s
yst
em,Br
i
t
.
a.
Rat
i
ol
.1
973;
46,
552,
1
01
6･
1
022
連絡先
☆株 式会 社 リガ ク NDT イメ- ジング草 葉部
〒1
968666 東京都 昭 島市松原 町 39-1
2
TEL:042-54581
67 FAX :042-545-3226
EMai
l:ndt
ks
@r
i
e
:
aku.
c
o.
j
D
URL:ht
t
l
):/
/
www.
r
i
gaku.
c
o.
i
D/
☆株式 会社 メデ ィケアー
〒2
400035 横 浜市 保土 ヶ谷 区今井 町 41
-1
BMD) 測 定 例
写 真 9.鶏 の 大 腿 骨 の 骨 塩 孟 (
(
赤 :骨塩I
i
正大 ､菅 :骨 塩 量/
J
､
)
TEL:045-352-3400 FAX :045-352-51
07
EI
Mai
l:ref
)
@me
di
c
ar
e24.
c
o.
i
D
URL:ht
t
T
):/
/
www.
me
di
c
ar
e24.
c
o.
j
D/