慢性線維化性肺アスペルギルス症の肺のトモシンセシス画像。トモシンセシス(デジタル断層撮影法、DTSとも呼ばれる)は、投影X線撮影と同程度の放射線量で高解像度の限定角度断層撮影を行う方法です。血管画像、歯科画像、整形外科画像、マンモグラフィ画像、筋骨格画像、胸部画像など、さまざまな臨床応用について研究されています。[ 1 ]
歴史
トモシンセシスの概念は、投影画像から任意の数の平面を再構成する方法を開発したZiedses des Plantesの研究から派生したものです。このアイデアはコンピュータ断層撮影の登場によって取って代わられましたが、トモシンセシスは後にCTに代わる低線量断層撮影法として注目を集めました。[ 2 ]
再建
トモシンセシス再構成アルゴリズムは、逆ラドン変換を実行することに基づいている点でCT再構成と似ています。投影数が非常に少ない部分的なデータサンプリングのため、近似アルゴリズムを使用する必要があります。フィルタ逆投影と反復期待値最大化アルゴリズムの両方がデータの再構成に使用されています。[ 3 ]
トモシンセシスにおける画像再構成アルゴリズムは、従来のCTとは異なります。従来のフィルタ逆投影法では、完全なデータセットが必要となるためです。期待値最大化に基づく反復アルゴリズムが最も一般的に使用されていますが、計算負荷が高いという欠点があります。一部のメーカーは、市販のGPUを用いて数秒で画像再構成を実行できる実用的なシステムを開発しています。
他の画像診断法との違い
デジタル断層合成は、従来のコンピュータ断層撮影(CT)で使用される単純な管球/検出器の動きとデジタル画像キャプチャおよび処理を組み合わせたものです。ただし、CTと類似点もありますが、これは別の技術です。最新の(ヘリカル)CTでは、線源/検出器が被写体の周りを少なくとも180度回転し、画像再構成に使用できる完全なデータセットを取得します。一方、デジタル断層合成は、CTよりも少ない離散露光数(7~51)で限られた回転角度(15~60度など)のみを使用します。この不完全な投影セットはデジタル処理され、限られた被写界深度を持つ従来の断層撮影に似た画像が得られます。画像処理はデジタルであるため、同じ取得から異なる深さと異なる厚さの一連のスライスを再構成できます。ただし、再構成を実行するために必要な投影数はCTよりも少ないため、放射線被曝とコストの両方が削減されます。[ 4 ]
アプリケーション
胸
デジタル乳房トモシンセシス(DBT)[ 5 ]は、乳がん検診での使用について米国食品医薬品局(FDA)の承認を受けています。[ 6 ]検診における利点については議論がありましたが、[ 7 ]この技術は2方向デジタルマンモグラフィと比較して感度を向上させているという点で合意に達しつつあり、リコール率についてはさまざまな研究で議論されているようです。[ 8 ] [ 9 ]取得されるデータは85~160ミクロンの典型的な解像度であり、CTよりもはるかに高いため、デジタル乳房トモシンセシスはCTが提供する狭いスライス幅(通常1~1.5mm )を提供することができません。しかし、高解像度検出器により、Z軸方向の解像度が低くても、非常に高い面内解像度が可能になります。乳房トモシンセシスのもう1つの興味深い特性は、画像ボリューム全体で画質が大きく変化する可能性があることです。[ 10 ]デジタル乳房トモシンセシスの読影時間は、マンモグラフィの解釈と比較してはるかに長くなります。[ 11 ]
通常のマンモグラフィは、偽陰性[ 12 ]と偽陽性[ 13 ]が多すぎると批判されてきた。マンモグラフィには2つのビュー(通常はCCとMLO)しかないため、放射線科医が所見を特定する能力が制限される。一方、他のスキャンタイプはスクリーニングには適していない。たとえば、乳房超音波検査や乳房MRIは非常に正確だが、時間がかかりすぎるためスクリーニングには使用できない。CTスキャンは放射線科医に多くのデータを提供するが、放射線量も多く、悪影響を及ぼす可能性があるため、人口の大部分が健康であるスクリーニングには使用すべきではない。
したがって、トモシンセシスは、通常のCTスキャンに比べて線量が少なく、通常のマンモグラフィよりもはるかに多くのデータを含んでいるという利点があります。しかしながら、放射線科医がマンモグラフィの読影に費やす時間は通常非常に短いため、トモシンセシスの読影にはより多くの時間が必要になる可能性があり、新たな課題が生じます。
光子計数乳房トモシンセシスが研究されており、[ 14 ]乳房密度測定や病変特性評価などのスペクトルイメージングアプリケーションが、そのプラットフォーム上で研究されている。[ 15 ] [ 16 ]
筋骨格系画像診断
トモシンセシスはCTに比べて被写界深度がはるかに浅い。そのため、体の深部臓器の評価においてCTに取って代わる可能性は低い。しかし、骨は皮膚の近くにあることが多いため、トモシンセシスの筋骨格系への応用が数多く研究されてきたが、そのほとんどは研究用途に限られ、日常診療での使用は限定的である。
骨折の評価
トモシンセシスは、特にインプラントが存在する場合の骨折治癒の評価において、X線撮影とCTの両方と比較されてきた。手首骨折患者を対象とした研究では、デジタル断層撮影はX線撮影よりも多くの骨折を検出できると同時に、X線撮影よりも金属アーチファクトが少ないことが示された。[ 4 ]
関節リウマチにおける骨びらんの評価
トモシンセシスは、関節リウマチに伴うびらんの検出において、CTを標準としてデジタルX線撮影と比較されてきた。デジタル・トモシンセシスの放射線量は、デジタルX線撮影の放射線量と非常に近い。しかし、トモシンセシスの感度、特異度、精度、陽性予測値、陰性予測値はそれぞれ80%、75%、78%、76%、80%であったのに対し、デジタルX線撮影ではそれぞれ66%、81%、74%、77%、71%であった。[ 17 ]この用途におけるデジタル・トモシンセシスのわずかな利点は、デジタルX線撮影と比較してこのモダリティのコストがわずかに増加したことを正当化するかもしれないし、そうでないかもしれない。
エレクトロニクス
トモシンセシスは、電子機器、特にプリント基板アセンブリや電子部品のX線検査にも使用されます[ 18 ]。トモシンセシスは通常、従来のCTではサンプルをX線源に十分近づけることができず、高倍率のCTスライスが必要な場合に使用されます。
参考文献
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外部リンク
- デジタル断層撮影:乳がんの高度な画像診断技術、マックス・ヴィートマン(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)著