SOMATOM Confidence VB10 Dual Energy CTマニュアル ジョブエイド

SIEMENS SIEMENS Healthineers ** Healthineers Dual Energy CT マニュアル 放射線治療における For Monoenergetic Plus Dual Spiral SOMATOM イメージングガイド Dual Energy CT users RTユーザー向け HOOD05162002983090_JP 発効日：2019 年 1 月14 日 siemens.com/4d -ct -cookboo k © Siemens Healthcare GmbH, 2019 執筆者 SIEMENS Healthineers Manuel Algara Enric Nuria Rodríguez Ismael Membrive Javier Sanz 放射線腫瘍科長 Fernández-Velilla 放射線腫瘍医 放射線腫瘍医 放射線腫瘍医 （Hospital del Mar 医学物理士 （Hospital del Mar （Hospital del （Hospital del Mar Universitat Pompeu Universitat （Hospital del Universitat Pompeu Mar） Autònoma） Mar） Fabra） Fabra） Anna Reig Palmira Foro Rafael Jimenez Carolina Lopez 放射線腫瘍医 放射線腫瘍医 放射線治療スー 放射線治療技師 （Hospital del Mar） （Hospital del Mar パーバイザー （Hospital del Universitat Pompeu （Hospital del Mar） Fabra） Mar） 2 siemens.com/4d-ct-cookbook © Siemens Healthcare GmbH, 2019 前書き SIEMENS Healthineers 放射線腫瘍学は、治療計画でのDual Energyイメージングの使用において成長を遂げています。各医療機関の 放射線治療科においてこの技術を統合していくことは困難な課題のように映るかもしれませんが、このトレ ンドは避けられないものであり、医学物理士、医師の双方ともこの技術を進んで活用しています。 Hospital del Mar（スペイン・バルセロナ）では、Siemens Healthineersとともに、治療計画でのDual Energy CT 使用の最適な方法について研究、開発を進めてきました。その成果として得られた知見を皆様と共有できる ことは、私達にとって大きな喜びです。 本書は、これらの情報をSiemens SOMATOM Dual Spiral Dual Energyユーザー向けに提供することを目的として います。Hospital del Marで得られた知見を誰でも活用できるように、複数の身体部位について、各種スタ ディプロトコルや実践的なヒントとコツについて説明しています。本書で提供されている情報は、放射線治 療を受けるがん患者のために、ワークフローの最適化、最善のイメージングの提供に向けて各医療機関の臨 床チームを支援することを目的としています。 Siemens Healthineersでは、患者に向けたケア提供における持続的な向上、医療機関との連携のために、皆様 からのフィードバックやご意見、ご提案をお待ちしております。 3 siemens.com/4d-ct-cookbook © Siemens Healthcare GmbH, 2019 目次 SIEMENS Healthineers 1.はじめに 前立腺イメージング （執筆者：Anna Reig、 • 33 評価手法 （執筆者：Christian Hofmann） Ismael Membrive、Raquel Granado、Laura Montezuma） • 5 RT向けのDual Spiral Dual Energyを理解するための • 9 3.結果 / 結論 38 3つのキーポイント（執筆者：Yohei Watanabe、 （執筆者：Manuel Algara） Fernando Barrat） 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 44 2.臨床評価 （執筆者：Yohei Watanabe、Christian Hofmann） ................ 頭部、頸部イメージング （執筆者： 12 • Palmira Foro、Ismael Membrive、Javier Sanz、 Raquel Granado） 脳イメージング （執筆者：Nuríá Rodríquez、 • 22 Raquel Granado、Laura Montezuma） • 乳房イメージング（執筆者：Nuría Rodríquez、 29 Javier Sanz、Anna Reig、Laura Montezuma） 4 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに 評価手法 この評価の目標は、さまざまな臨床領域でのターゲット描出に最適なkeVレベルを確立することとしました。 これは、単一エネルギー画像は40～190 keVの範囲で生成できるためです。評価に先だって、予備スタディ において4種類のkeVレベルが選択された後、以降で説明する評価が実施されました。 定性的な画像評価 定性的な画像評価を実施するため、複数の画像シリーズ（Monoenergetic Plus 40 keVI、45 keVI、II、50 keVI、 55 keVI、II、混合シリーズ（120 kV相当））が順不同で、CTイメージング技能レベルが異なる4名の放射線腫 瘍医（経験年数20年、10年、3年、2年）により、4種類の身体部位（1.頭部、頸部（8症例）、2.脳（10症 例）、3.乳房（10症例）、4.前立腺（7症例））について評価されました。 レビューを行う放射線腫瘍医は、使用された再構成手法は知らされていませんが、各症例で評価対象の画 像シリーズにがんがあることは知らされていました。アキシャルスライス画像の表示には、標準的な軟組 織向けのウィンドウ設定（ウィンドウレベル150、ウィンドウ幅600）が使用されました。放射線腫瘍医が、 必要に応じて表示状態を改善するために使用可能な全CTシリーズでウィンドウ設定を変更することは許可、 推奨されていました。定性的な画像評価には5段階のリッカート尺度が使用され、全体的な画質（1 = ター ゲット描出には適さない、2 = 限定的、3 = 中程度、4 = 良好、5 = 優れている）、ターゲット描出のしやす さ（1 = 描出不可～5 = ターゲット描出で明瞭な線が描かれる）が評価されました。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 5 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに 評価手法 定性的な評価の結果例 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 全体的な画質 （1～5） ターゲット描出 （1～5） 画質： 1 = ターゲット描出には適さない、2 = 限定的、3 = 中程度、4 = 良好、5 = 優れている ターゲット描出： 1 = 描出不可～5 = ターゲット描出で明瞭な線が描かれる はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 6 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに 評価手法 定量的な画像評価 信号減衰を平均HU（ハウンスフィールド）単位で測定するために、関心領域（ROI、サイズ12～36 mm2）が 腫瘍と周囲組織（同側胸鎖乳突筋、脳組織、腸腰筋）に配置されました。腫瘍壊死のある症例では、ROIは 辺縁の重要な腫瘍領域に配置されました。原則的に、ROIは可能な限り大きいサイズとし、周囲の解剖学的 構造から十分な距離をとり、また不均一な病巣部分を避けて配置しました。この測定は3回実施され、結果 の値はデータの一貫性を確保するために平均化されました。 腫瘍のCNR（コントラスト・ノイズ比）の計算に使用した数式を次に示します。 CNR = (ROIT – ROIS ) / SDS （ROIT：平均腫瘍強調、ROIS：周囲組織での減衰、SDS：周囲組織の標準偏差） はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 7 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに 評価手法 定量的な評価の結果例 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 観察者間変動 （intersection （積集合）/ union（和集 合）、%） 腫瘍造影 （HU） 周囲組織での 減衰（HU） CNR はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 8 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに – RT向けのDual Spiral Dual Energyを理解するための3つのキーポイント Dual Energyとは 標準的な120 kVでのスキャンとは異なり、Dual Energy（DE） CT では80 kVおよび140 kVでの2回のスパイラルスキャンが必要と 1 MI なります（Dual Spiral DE）。2種類のエネルギーでこの2回のス キャンを実施することにより、組織タイプによって変動するさ まざまなHU値の画像が得られます1。その後、この情報は低kV、 高kVスキャンの測定HU値を投影することにより、 Monoenergetic Plus2、3 画像の生成に使用されます。 DEスキャンでの照射線量は単一エネルギーでの撮像の場合と等 しくなります。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 9 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに RT向けのDual Spiral Dual Energyを理解するための3つのキーポイント Monoenergetic Plus3 とは Monoenergetic Plusは、単色X線を使用して40～190 keVの範囲のエ ネルギーでスタディが撮像された場合の実際の画像の見え方をシ HU 40 keV 2 ミュレーションするアプリケーションです。 軟組織 結果生成のために、1）全自動によるDual Energy撮像、2）2つのkV 画像を完全に一致させるために非剛体レジストレーションを実行、 脂肪 - 3）ユーザーの優先設定に基づいて結果を自動再構成、という手順 keV が自動的に実行されます。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 10 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 1.はじめに – RT向けのDual Spiral Dual Energyを理解するための3つのキーポイント 放射線腫瘍治療における潜在的なメリット 仮想単色スペクトルのためビームハードニングアーチファクトが低 • 減される 3 Monoenergetic Plusではユーザーが病変と組織の比較や定量化を簡単 • に行える つまり、次のようなメリットがあります。 ターゲット描出が改善される4 --- - ターゲットマージンが減少する4 - ターゲット描出の変動を低減できる可能性がある - はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 11 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 趣旨 MRIと比較して、CT頭部、頸部イメージングの課題の1つに、軟組織のコントラストが低くなることがあり ます。このため、ターゲット描出でのリンパ節、腫瘍、血管の識別が難しくなります。CT Dual Energy Monoenergetic Plusでは、ターゲット描出とCNRが向上する可能性があります。この仮説を検証するために、 定性的および定量的な評価が実施されました。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 12 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング スキャンプロトコル スキャンプロトコル スキャンパラメータ リコンパラメータ 重要事項 トポグラム 頭→足方向の体位 • 頸部RT 120 kV CTDI：18.17 mGy スライス厚：1.5/1.2 mm DirectDensity™ *（使用可能な場合） • を使用して最適化されたkV 線量計算に使用 • コントラスト ディレイ100秒 投与総量：110 ml（300 mgl ヨー • ド） 投与速度：2～2.5 ml/秒（体重に応 • じて値を変えることも検討可能） Dual Energy 1) 80 kV スライス厚：1.5/1.2 mm SAFIREなどの逐次近似再構成を使用 • 頭部・頸部 ピッチ：0.6 可能 CTDI：8.57 mGy 再構成カーネル：D30/Qr36 身体部位：頭部、頸部 • 2) 140 kV オートポストプロセッシング： • ピッチ：0.8～1.2（スキャナのタイプ メタルアーチファクト（歯科インプ DE_Mono_40 KeV により異なる可能性あり） ラントがある場合など）が認められ る場合はiMARを適用する必要あり CTDI：9.88 mGy * オプション。DirectDensity™ の再構成は放射線治療計画（RTP）で使用するために設計されています。DirectDensity™ の再構成は、画像診断での使用を目的とする ものではありません。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 13 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング ヒントとコツ 標準的なDual Energyプロトコルを使用してRT頭部・頸部プロトコルを作成します。RTプロトコルとして • 保存する前に、CTDI、スライス厚、再構成カーネル、オートプロセッシング結果の調整が必要です。 Monoenergetic Plus画像生成に先立って、2つのkV画像を完全に一致させるために、非剛体レジストレー • ションが自動的に実行されます。 Dual Energy撮像中にコントラストがプラトーに達するため、ディレイタイムは少なくとも75秒とする必 • 要があります。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 14 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 定性的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 全体的な画質 4.1 3.7 4.0 3.3 3.0 （1～5） ターゲット描出 4.0 3.7 3.6 3.6 3.0 （1～5） はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 15 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 定量的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 観察者間変動 36.9 30.8 27.9 31.6 31.6 （%） 腫瘍造影 230.7 193.4 163.1 139.8 92.8 （HU） ノイズ（HU） 16.0 13.9 12.0 10.6 8.7 軟組織での減 99.0 89.7 82.5 77.0 66.4 衰（HU） CNR 8.9 8.0 7.2 6.3 3.2 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 16 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 1 図1： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 全体的な画質は40 keVで最高と評価されています。 2 図2： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 観察者間変動は40 keVで最高と評価されています。 3.16（120 kV）から2.71（40 keV）にこの手法では向上してい 3 ます。これは観察者間変動がより小さいことを意味します。 図3： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 全体的に腫瘍の描出が40 keVで大幅に向上しています。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 17 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 放射線治療でのヨード系造影剤に関するヒントとコツ MRI（磁気共鳴画像法）と比較したとき、CT（コンピュータ断層撮影）特有の問題の1つ に、軟組織のコントラストがあります。ヨード系造影剤を使用することで、ターゲット ボリュームとそれに近接するリスク器官（OAR）の描出を強調することができます。こ れにより、特に頭部と頸部のイメージングにおいて、放射線治療のターゲットボリュー ムとリスク器官（OAR）の描出をより簡単に行える可能性があります。ここでは、放射 線治療でのDual Spiral Dual Energy使用時に、どのようにヨード系造影剤を使用するかにつ いて簡単に説明します。（この方法は、すべての臨床領域に適用可能です。） 密度（HU） 動脈相 静脈相 遅延相 組織密度曲線 静脈密度曲線 動脈密度曲線 投与後の経過時間 （75～180秒） Dual Spiral Dual Energy 80 kV / 140 kV使用 Dual Spiral Dual Energyをヨード系造影剤と併用する場合は、80 kV、140 kVでの2回の連続 • スキャンでほぼ同じ量の造影剤情報を持つように、ディレイタイムを少なくとも75秒 （遅延相）に設定する必要がある点に注意する必要があります。このディレイタイムは 時間密度曲線が平坦に近づく位置です。 イメージングの前に静脈内挿管が必要です。 • はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 18 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 頭部、頸部イメージング 重要ポイント 評価に基づき、ターゲット描出には40 keVが最適なkeVレベルであることがわかりました。これは、40 • keVにおいて、1）全体的な画質、2）ターゲット描出、3）CNR、4）観察者間変動の大幅な向上が見られ たためです。 頭部、頸部のイメージングでは、1）線量計算のためのヨード系造影剤なしでの120 kVスキャン、2） • ターゲット描出のためのヨード系造影剤使用のDual Energyスキャンという2種類のスキャンが必要です。 そのため、TPSにおいて非造影画像とMonoenergetic Plus 40 keV画像とが一致されます。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 19 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング 趣旨 脳腫瘍における現在のCT使用には、通常MRIスキャン画像との位置合わせが含まれます。MRIでは腫瘍識別 に必要となる軟組織のコントラストが得られ、優れた構造の描出が可能である一方、CT画像は線量計算に 必要な電子密度マップの生成という便利な機能をサポートしています。 しかしながら、1）MRIがない場合もありいつでも使用可能とは限らない、2）MRIが禁忌となる患者もいる、 という理由から、CTはターゲット描出において依然として重要な役割を果たしています。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 20 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング スキャンプロトコル スキャンプロトコル スキャンパラメータ リコンパラメータ 重要事項 トポグラム 頭→足方向の体位 • 脳RT 120 kV スライス厚：1.5/1.2 mm DirectDensity™ *（使用可能な場 • 合）を使用して最適化されたkV 再構成カーネル：B30/Br38 線量計算に使用 • コントラスト ディレイ180秒 投与総量：80 ml • 投与速度：3 ml/秒 • Dual Energy脳 1) 80 kV スライス厚：1.5/1.2 mm SAFIREなどの逐次近似再構成を使 • ピッチ：0.6 用可能 CTDI：8.57 mGy 再構成カーネル：D30/Qr36 身体部位：頭部 • 2) 140 kV オートポストプロセッシング： メタルアーチファクト（歯科イン • ピッチ：0.8～1.2（スキャナのタイプ DE_Mono_40 KeV により異なる可能性あり） プラントがある場合など）が認め られる場合はiMARを適用する必 CTDI：9.88 mGy 要あり * オプション。DirectDensity™ の再構成は放射線治療計画（RTP）で使用するために設計されています。DirectDensity™ の再構成は、画像診断での使用を目的とする ものではありません。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 21 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング 定性的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 全体的な画質 4.0 3.7 3.5 3.5 3.5 （1～5） ターゲット描出 3.6 3.7 3.6 3.6 3.4 （1～5） はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 22 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング 定量的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 観察者間変動 38.5 28.6 34.5 37.0 34.5 （%） 腫瘍造影 115.6 98.3 83.5 74.1 53.6 （HU） ノイズ（HU） 21.0 17.5 12.6 11.1 12.0 軟組織での減 86.1 78.6 72.1 68.5 598 衰（HU） CNR 2.3 2.2 2.2 1.9 1.6 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 23 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング 4 図4： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 120 kVではかなりの推測を要しますが、40 keVでは腫瘍 の境界が明確に描出されています。 5 図5： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 脳転移において軟組織のコントラストが40 keVで明確に 示されています。 6 図6： 左：120 kV 右：Monoenergetic Plus 40 keV 全体的に腫瘍の描出が40 keVで大幅に向上しています。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 24 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング ヒントとコツ 標準的なDual EnergyプロトコルIV を使用してRT頭部プロトコルを作成する必要があります。RT脳プロト • コルを最適化するためには、CTDI、スライス厚、身体部位（頭部）、再構成カーネル、オートプロセッ シング結果の調整が必要です。 脳イメージングでは、1）線量計算のためのヨード系造影剤なしでの120 kVスキャン、2）ターゲット描 • 出のためのヨード系造影剤使用のDual Energyスキャンという2種類のスキャンが必要です。そのため、 TPSにおいて非造影画像とMonoenergetic Plus 40 keV画像とが一致されます。 Dual Spiral Dual Energyをヨード系造影剤と併用する場合は、80 kV、140 kVでの2回の連続スキャンでほぼ • 同じ量のヨード系造影剤情報を持つように、ディレイタイムを少なくとも75秒（遅延相）に設定する必 要があります。このディレイタイムは時間密度曲線が平坦に近づく位置です。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 25 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 脳イメージング 重要ポイント 評価に基づき、全体的な画質、観察者間変動、軟組織での減衰、CNRの観点から、ターゲット描出には • 40 keVが最適なkeVレベルであることがわかりました。ただし、40～55 keVの範囲では顕著な差異はあり ませんでした。これは、ノイズレベルが高く、CNRの向上が中程度であったためであると考えられます。 一方、120 kVではターゲット描出が最も困難であることがわかりました。 観察者間変動は、低keVレベルでわずかに向上したようです。（統計的に有意な結果を得るためには、 • より多くのサンプルが必要となります。） 術前の患者の症例では、腫瘍の高コントラストのために、Dual Energyが最も優れた結果を示しています。 • 術後の症例では、Dual Energy Monoenergetic Plus 40 keVで手術痕からの実質の識別が可能な画像が得られ • ました。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 26 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング 趣旨 早期乳がんの選択的放射線治療は、再発リスク低減、全生存率向上に非常に効果的であることが証明され ています。そのため、術後において多くの患者に対して実施されています。ただし、乳房における治療に 関連する病的状態、心疾患、二次がん発生も存在します5。過去数十年の間に局所再発は漸進的に減少して いますが、乳がん患者の全生存率は大幅に改善されています。そのため、晩期の病的状態のリスクは最小 限に抑え、最大限の効果を得るために、各患者にとって最適なターゲット描出を提供することの重要性が 高まっています。 本研究では、術後患者に対してDual Energyスキャンを実施し、線量増加を実施するためにターゲット描出 が行われました。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 27 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング スキャンプロトコル スキャンプロトコル スキャンパラメータ リコンパラメータ 重要事項 トポグラム 頭→足方向の体位 • 仰臥位 • Dual Energy乳房 1) 80 kV スライス厚：1.5/1.2 mm SAFIREなどの逐次近似再構成を使 • ピッチ：0.6 用可能 CTDI：8.57 mGy 再構成カーネル：B30/Qr36 身体部位：乳房 • 2) 140 kV 1) 線量計算 ピッチ：0.8～1.2 メタルアーチファクト（ペース • （スキャナのタイプにより異なる可能 a) Mixed 120 kV メーカーがある場合など）が認め 性あり） B30/Q36 2 mm られる場合はiMARを適用する必要 CTDI：9.88 mGy （線量計算用） あり b) Direct Density™ *（140 kV時） 2）ターゲット描出 オートポストプロセッシング： DE_Mono_40 keV （ターゲット描出用） * オプション。DirectDensity™ の再構成は放射線治療計画（RTP）で使用するために設計されています。DirectDensity™ の再構成は、画像診断での使用を目的とする ものではありません。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 28 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング ヒントとコツ 標準的なDual EnergyプロトコルlIIを使用してRT乳房プロトコルを作成します。RTプロトコルとして保存す • る前に、CTDI、スライス厚、再構成カーネル、オートプロセッシング結果の調整が必要です。 Dual Energy使用の乳房イメージングでは軟組織で十分なコントラスト（腫瘍と脂肪）を得られるため、 • 本研究ではヨード系造影剤は使用されませんでした。 定性的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 全体的な画質 3.7 3.7 4.0 4.1 3.9 （1～5） ターゲット描 4.0 4.0 4.0 3.9 4.0 出 （1～5） はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 29 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング ヒントとコツ 定量的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 腫瘍造影 24.6 20.9 18.1 16.2 11.3 （HU） 脂肪組織での -180.4 -162.2 -148.0 -137.6 -114.1 減衰（HU） ノイズ（HU） 22.8 20.5 18.9 17.4 16.3 CNR 9.0 8.9 8.8 8.8 7.7 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 30 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング 7 Showing last 5 findings CT Vauc [HU] 8 "PI 150 100 50 O 1-50 -100 -150 -200 Energy [keV] 30 50 60 70 180 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 図7： 図8： Monoenergeticグラフは、異なるkeV（x軸）が 左：120 KV相当の画像、右：MONOENERGETIC 選択されたときのHU値（y軸）の変化の様子を PLUS 40 KEV 示しています。このグラフからは、低keVで良 全体的に腫瘍の描出が40 KEVで大幅に向上 好な軟組織のコントラストが得られることがわ していますが、120 KV相当の画像では十分 かります。これは、脂肪（オレンジ色の線）の なコントラストが得られています。 HU値が低下する一方で、腫瘍（白色の線）の HU値が増加するためです。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 31 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 乳房イメージング 重要ポイント 全シリーズで、全体的な画質とターゲット描出について良好な結果が得られました（120 kVも含む）。 • シリーズ間での顕著な差異は認められませんでした。これは、脂肪と腫瘍との間のコントラストが十分 • であったために、Dual Energyを使用しなくても120 kVでCNRが十分であったことによると考えられます。 本研究では、術後に放射線治療を受けた患者を対象としました。腫瘍のターゲット描出は、線量増加の • 目的で行われました。リンパ節領域（腋窩/鎖骨/内胸リンパ節鎖）では軟組織コントラストが低いため、 これらの領域の評価については、さらなる研究が求められます。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 32 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 前立腺イメージング 趣旨 前立腺の放射線治療における現在の慣行では、治療ボリュームの範囲に前立腺全体と精嚢の可変部分を含 めています。意図される治療ボリュームは、放射線治療の放射線がターゲットボリュームに正確に焦点を 合わせられるように、また、腫瘍の局所制御を低下させる位置的なエラーを防止するため、適切に定義さ れている必要があります。 CTにより定義された放射線治療ボリュームの精度には制限があります。これは、前立腺と周囲の骨盤内器 官との間において軟組織の境界の視覚化、特に前立腺突部の判別が困難であるためです。CT Dual Energy Monoenergetic Plusを使用することで、高CNRによりターゲット描出を改善できる可能性があります。本研 究では、Monoenergetic Plusの利点を評価するために、前立腺をターゲットとして描出しました。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 33 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 前立腺イメージング スキャンプロトコル スキャンプロトコル スキャンパラメータ リコンパラメータ 重要事項 トポグラム 頭→足方向の体位 • Dual Energy前立腺 1) 80 kV スライス厚：1.5/1.2 mm SAFIREなどの逐次近似再構成を使 • ピッチ：0.6 用可能 CTDI：8.57 mGy 再構成カーネル：B30/Qr36 身体部位：乳房 • 2) 140 kV 1) 線量計算 メタルアーチファクト（ペース • ピッチ：0.8～1.2 （スキャナのタイプにより異なる可能 a) Mixed 120 kV メーカーがある場合など）が認め 性あり） られる場合はiMARを適用する必 B30/Q36 2 mm 要あり CTDI：9.88 mGy b) Direct Density™ *（140 kV時） 2）ターゲット描出 オートポストプロセッシング： DE_Mono_40 keV （ターゲット描出用） * オプション。DirectDensity™ の再構成は放射線治療計画（RTP）で使用するために設計されています。DirectDensity™ の再構成は、画像診断での使用を目的とする ものではありません。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 34 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 前立腺イメージング ヒントとコツ 標準的なDual EnergyプロトコルIII を使用してRT前立腺プロトコルを作成します。RT前立腺DEプロトコル • として保存する前に、CTDI、スライス厚、再構成カーネル、オートプロセッシング結果の調整が必要で す。 Monoenergetic Plus画像生成時に、2つのkV画像を完全に一致させるために、非剛体レジストレーション • が自動的に実行されます。 定性的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 全体的な画質 4.1 3.7 4.0 3.3 3.0 （1～5） ターゲット描 4.0 3.7 3.6 3.6 3.6 出 （1～5） はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 35 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 前立腺イメージング 定量的な画像評価 パラメータ 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 120 kV 観察者間変動 47.6 47.6 50.0 41.7 43.5 （%） 前立腺での減 52.2 49.1 47.3 45.2 41.4 衰（HU） ノイズ（HU） 22.1 20.3 18.0 16.4 13.6 CNR 9.2 9.0 9.2 9.2 9.0 9 図9： 左：120 kV相当の画像、右：Monoenergetic Plus 40 keV Monoenergetic Plusでは前立腺でのHU値が若干上昇します。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 36 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 2.臨床評価 SIEMENS Healthineers 前立腺イメージング 重要ポイント 評価に基づき、前立腺イメージングのターゲット描出には40 keVが最適なkeVレベルであることがわかり • ました。これは、40 keVにおいて、1）全体的な画質が良好、2）ターゲット描出で最高スコアが示され たためです。 複数シリーズ間でCNRの変化はほとんどありませんでした。しかしながら、CNRは比較対象の器官に依存 • します（本研究では脂肪が使用されました）。これは、前立腺には多くの周囲器官（脂肪、精嚢、直腸、 膀胱など）が存在するためです。そのため、最適なシリーズを特定するためには、さらなる研究が必要 と考えられます。 また、ヨード系造影剤の使用により膀胱と前立腺とを識別するためには、さらなる研究が必要です。 • Dual Energyは、ターゲット描出でヨードを強調することで、メリットをもたらす可能性を持っています。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 37 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3.結果 SIEMENS Healthineers ターゲット描出に適したシリーズ ターゲット描出 ターゲット描出に最適なシ コメント リーズ 頭部、頸部 40 keV（造影剤あり） 全基準において40 keVが最も優れた結果を示しています。 脳 40 keV（造影剤あり） 全基準において40 keVが最も優れた結果を示しています。一方、術後 の症例では、脳内の空洞の輪郭描出で中程度の改善が見られます。 乳房 40 keVまたは120 kV（単一エネル 線量増加の目的でターゲット描出が実行される場合、120 kVで十分で ギー） ある可能性があります。これは、120 kVでも腫瘍と周囲組織（脂肪） との間で十分なコントラストが得られるためです。 ヨード系造影剤を使用してリンパ領域の描出を行う場合は、40 keVの 方が有益であると考えられます。（さらなる研究が求められます。） 前立腺 40 keV 本研究では、40 keVでは120 kVと比較して中程度の改善が見られます。 ヨード系造影剤使用による前立腺と膀胱の識別は、Dual Energyの使用 によりさらに改善される可能性があります。 肝臓、腎臓、膵臓のような運動器官は、2回の連続スキャンの制限により、考慮の対象とはしませんでした（時間的干渉性）。これらの運動器官も考慮の対象と するためには、運動器官について同時撮像を可能にすることにより、TwinBeam Dual EnergyVを使用することが推奨されます。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 38 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3.結果 SIEMENS Healthineers ターゲット描出に適したシリーズ 観点 考察 診療放射線技師 撮像、後処理とも、単一エネルギースキャンの場合と同様に簡単。 医学物理士 ワークフローにおける変化はない。 線量測定士 自動転送機能のおかげで、Monoenergetic Plus画像のみが直接TPSに送信されるため、ワークフローにおける変化はない。 放射線腫瘍医 Monoenergetic Plusデータの取り扱いは、標準的な120 kV画像と同様に簡単で、腫瘍のコントラストがより優れているというメリッ トがある。 患者 撮像は標準的な120 kVスキャンと同様にシンプルだが、撮像時間は単一エネルギースキャンよりも長い（10～15秒）。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 39 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 3.結論 SIEMENS Healthineers 結論 初期の計画から治療の適応に至るまで、ターゲット描出はRTワークフローの中で最も決定的な要素の1つで す。また、ターゲット描出が大きな観察者間変動による影響を受けやすいことは十分に立証されています。 Dual Energy CTを使用することで、放射線治療という重要なタスクにおいて、そのワークフローに影響を及 ぼすことなく、CNRと対象分離の改善により、ターゲット描出をより明確かつ再現可能な形で行えるよう になります。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 40 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 今後のご参考や研究にお役立ていただけるように、Monoenergeticの数式について以降に解説します。 μx (E) = xp • ƒp (E) + xc • ƒ (E) c μx (E)： 特定のエネルギーEにおける物質xの減衰係数。 xp、xc： 物質の特性（原子番号、密度など）にのみ依存する定数。それぞれ、光電効果、コンプトン効 果の規模を表します。 ƒp (E)、ƒ (E)： それぞれ、光電効果（つまりX線の吸収）、コンプトン効果を表す関数。この2つの関数は、物 c 質には依存せず、エネルギーにのみ依存します。 ƒp (E)、ƒ (E)： 実験データのフィッティングから既知です。未知なのはxp、xcのみです。 c 原則的に、この xp、xcの定数計算には2種類のエネルギーでの2回のスキャンで十分なのはその ためです。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 41 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 ƒp (E)、ƒ (E)は物質には依存せず、エネルギーにのみ依存するため、複数の物質（x、y、z）について異なる方 c 程式を書くことができます。異なるのは未知の定数のみであり、光電効果やコンプトン効果の関数自体で はありません。 μx (E) = xp • ƒp (E) + xc • ƒ (E) c μy (E) = yp • ƒp (E) + yc • ƒ (E) c μz (E) = zp • ƒp (E) + zc • ƒ (E) c したがって、光電効果とコンプトン効果の関数は明示的であり、μy(E)、μz(E)として表されます。 μy (E) = yp • ƒp (E) + yc • ƒ (E) ƒp (E) = μ (E) • z μ (E) • y – c y c z c y • z z – p y • c c p μy (E) = zp • ƒp (E) + zc • ƒ (E) ƒ (E) = μ (E) • y μ (E) • z – c c z p y p y • z – p y • z c c p はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 42 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 最初の方程式（物質x）のƒp(E) and ƒc(E)を新たに書き換えると、次のようになります。 μx (E) = xp • ƒp (E) + xc • ƒ (E) μx (E) = ay • μy (E) + az • μz (E) c ここで行ったのは変数の変更です。μx (E)をその光電効果とコンプトン効果のcontributorで表す数式から、 μx (E)をμy (E)とμz (E)、つまり別の物質2つの減衰係数で表す数式に進展しています。これを2基底物質分解と いいます。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 43 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 fc(E) このことは、グラフでは座標系の変化と M (E) して理解できます。 Xc μx (E) = xp • ƒp (E) + xc • ƒ (E) xp fo (E) c もう1つの物質（y）は、異なる合成を伴 fc(E) う別のベクトルとして表されます。 Hx (E) My ( E ) μy (E) = yp • ƒp (E) + yc • ƒ (E) yo c y p はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 44 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 f (E) M,(E) もう1つの物質（z）は、異なる合成を伴 H ( E) う別のベクトルとして表されます。 2c My (E ) (E) = xp • ƒp (E) + xc • ƒ (E) Zp fo (E ) μx c 任意のベクトルを、他の2つのベクトルで 表すことができます。 M2(E) Hx ( E ) My (E ) μx (E) = ay • μy (E) + az • μz (E) av はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 45 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 この知識をもとに μx (E) = ay • μy (E) + az • μz (E) ここで未知なのはay、azのみです。これはそれぞれ、基底物質y、基底物質zのcontributorを表します。2種 類のエネルギーでの2回のスキャンを実行するため、次の2つの数式があります。 Elow = ay • μy (Low) + az • μz (Low) Ehigh = ay • μy (High) + az • μz (High) 基底物質は任意のもの（既知）をいくつか選択することができます。ここでは、わかりやすいように、yは 水、zはヨードとしています。異なるエネルギーでのこれらの物質の減衰係数は既知です。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 46 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergeticの数式 基底物質は任意のもの（既知）をいくつか選択することができます。ここでは、わかりやすいように、yは 水、zはヨードとしています。異なるエネルギーでのこれらの物質の減衰係数は既知です。 方程式を解き、HUを減衰係数に置き換えるには、次のことを念頭に置く必要があります。 μwater(E) HUx (E) = • 1000 μx (E) – μwater(E) 次の式が得られます。 HUx (E) = wx,low(E) • HUx (Low) + wx,high(E) • HUx (High) ここで、wx,low(keV) + wx,high(keV) = 1であり、重みは以前に計算したayとazの組み合わせとなります。つまり、 基本的には、Monoenergeticスライダを動かすことにより、混合シリーズのスキャンがより広範囲なレン ジで実行されることになります。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 47 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers Dual Energy Monoenergetic Plus3 Siemens Healthineersでは、単一エネルギーイメージングですでに確立されている手法に加え、仮想単一エ ネルギー画像の欠点として知られている計算された低エネルギーでのノイズ増加を防ぐために Monoenergetic Plusを開発しました。Monoenergetic Plus画像の症例でのCNR最適化のために、低keVでは低エ ネルギーでの高信号と中程度のエネルギーでの優れたノイズ特性の再結合が局部空間周波数ベースで実行 されます。CNRと低コントラスト検出能が評価されています。 はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 48 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers 参考文献 1) McCollough CH, Leng S, Yu L, Fletcher JG. Dual- and multi-energy CT: Principles, technical approaches, and clinical applications. Radiology, 276 (3):637-53.2015. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26302388 2) Lifeng Yu et al, Dual-Energy CT-Based Monochromatic Imaging, American Journal of Roentgenology, vol 199, no. 5, p 9–15, 2012. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3230639/ 3) Grant KL, Flohr TG, Krauss B, Sedlmair M, Thomas C, Schmidt B. Assessment of an advanced image-based technique to calculate virtual monoenergetic computed tomographic images from a dual-energy examination to improve contrast-to-noise ratio in examinations using iodinated contrast media. Invest Radiol, 49:586–92.2014 4) Michael T, Christian C et al.: Can dual-energy CT improve the assessment of tumor margins in oral cancer? Journal of Oral Oncology, Volume 50, Issue 3, p 221–227, 2014. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24373911 5) Sushma Agrawal et al.: Late effects of cancer treatment in breast cancer survivors, South Asian Journal of Cancer, vol 3, p 112–115, 2014. はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 49 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers 参考文献 6) Poortmans P, Aznar M, Bartelink H. Quality indicators for breast cancer: revisiting historical evidence in the context of technology changes. Semin Radiat Oncol; 22:29–39 (2012) 7) Janssen-Heijnen ML, van Steenbergen LN, Voogd AC, Tjan-Heijnen VC, Nijhuis PH, Poortmans PM, et al. Small but significant excess mortality compared with the general population for long-term survivors of breast cancer in the Netherlands. Ann Oncol; 25:64–8 (2014) 8) Birgitte V et al, ESTRO consensus guideline on target volume delineation for elective radiation therapy of early stage breast cancer. Journal of Radiotherapy and Oncology 114:3–10 (2015) はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 50 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 4.理論：Dual Energy Monoenergetic Plusの数式 SIEMENS Healthineers 本書の作成にあたっては、Siemens Healthineersのキーエキスパートの方々にご協力いただきました。 Yohei Watanabe Fernando Barral Christian Hofmann Global Marketing Southern Europe Senior Scientist Manager for Business Manager Predevelopment CT Radiation Oncology for Radiation for Radiation Siemens Healthcare Oncology Siemens Oncology GmbH Healthcare GmbH Siemens Healthcare GmbH はじめに 臨床評価 結果、結論 理論 51 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 SIEMENS Healthineers I. オプション II. syngo.viaおよびsyngo.CT DE Monoenergetic Plusが必要 III. プロトコル：DE_Abdomen_LiverVNC_late IV. プロトコル：DE_Head_BrainHem_post_intervention V. SOMATOM Definition EdgeおよびSOMATOM Definition Edge Plus上で使用可能 本書に記載されているSiemensの顧客の意見は、各顧客固有の設定において得られた結果に基づいたもので す。「典型的」な医療機関は存在せず、数多くの変動要素（例えば、医療機関の規模、症例の構成、IT導入 のレベルなど）があることから、 他の医療機関でも同じ結果が得られるとは限りません。 52 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 SIEMENS Healthineers 地域によっては、販売権と提供可能なサービス内容に制限があります。このため、本書に記載されているすべての製品が 世界各地のSiemens Healthineers営業所を通じて提供可能であることは保証されません。提供可能な内容およびパッケージ 内容は、国・地域によって異なる可能性があります。また、予告なく変更されることがあります。本書に記載されている 一部またはすべての機能および製品は、米国では提供できない場合があります。 本書には、仕様とオプション、および標準機能とオプション機能に関する一般的な技術情報が記載されていますが、これ らは個々の製品では存在しない場合があります。また、これらは国によっては市販されていない場合があります。法的規 制上の理由により、これらが将来的に販売されるかどうかの保証はいたしかねます。詳細については、お近くのSiemens Healthineers事業所にお問い合わせください。 Siemens Healthineersは、本書に記載の設計、パッケージ内容、仕様、オプションを予告なく変更する場合があります。最 新情報については、お近くのSiemens Healthineers営業担当にお問い合わせください。 注記：本書に記載の技術データは、規定の許容誤差の範囲内で変動する可能性があります。オリジナル画像を複製すると、 一部の細部情報が失われます。 本書に記載の情報は推奨される事項のみに限られます。装置の使用に関する詳細情報については、取扱説明書を参照して ください。 Published by Siemens Healthcare GmbH · 注文番号：A91AT-24301-60C1-7600 · 6747 CIT12763 11180.5 · ©Siemens Healthcare GmbH, 2019 53 © Siemens Healthcare GmbH, 2019 SIEMENS Healthineers Global Siemens Healthineers Headquarters Henkestr. 127 91052 Erlangen ドイツ連邦共和国 電話番号：+49 9131 84 0 siemens.com/healthineers Published by Siemens Healthcare GmbH · 注文番号：A91AT-24301-60C1-7600 · 6747 CIT12763 11180.5 · ©Siemens Healthcare GmbH, 2019 54 © Siemens Healthcare GmbH, 2019