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CT 線量シミュレーションソフトウェアを用いた被ばく線量評価の最適化に向けた検討 (国立研究開発法人 国立国際医療研究センター・500床以上)

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医療機関名 国立研究開発法人 国立国際医療研究センター
経営主体 特定機能病院
病床規模 500床以上
所属部門 放射線
投稿者 錦見 茉衣(放射線診療部門)
公開日 2015-04-06
背景
 CT検査においては画質を損なわない範囲で、できるだけ線量を抑える必要があります。
 一般にCTの被ばく線量の目安としてCTDoseIndexvolume(CTDIvol)やDoseLengthProduct(DLP)が線量指標として用いられています。しかし、これらは16cmおよび32cm径ファントムを基に表示されており、個々の体格差に応じた線量評価は困難とされています。
  そこで、本研究ではCT線量シミュレーションソフトウェア(ImpactDose)の精度について、腹部領域におけるCTDIvolを指標とした実測値およびコンソール表示値との整合性を評価しました。
また、ImpactDoseを用いて被験者の体型を加味したSize-Specific Dose Estimates(SSDE)を平均的な日本人の体格と欧米人の体格で計算し、CT Dose Index volume(CTDIvol)との相違を比較検討しました。
ImpactDoseの特徴は、以下の通りです。

1)個々の撮影画像についてSSDE法による画像のスライス断面の線量シミュレーションが可能。
  2) 6段階の年齢(新生児、1歳、5歳、10歳、15歳、成人)と性別でモデル化された12の人体ボクセルファントムを使用。
3) 各ファントムは肥満体型の2つのBMIのバージョン(M,L)で利用可能。
  4) 年齢、身長、直径(体幅、体厚)から各ファントム間を補間して臓器実効線量のSSDEを算出。
取り組みの内容
■CTDIによる精度検証ではコンソール表示値と1%以内での整合性を確認しました
  1) CTDI32ファントム内部の中央部分と外部表面から深さ1cmにある4か所の部分にペンシル型電離箱線量計を挿入し測定箇所以外はメタクリル樹脂を詰めました。
  2) ノンヘリカルスキャンにて当院の腹部単純CT検査撮影条件で測定を5回行い平均値を求めました。
  3) 中心部CTDIと周辺部CTDIの4か所を測定しweightedCTDIの実測値を求め、CTDIvolを求めました。
  4) ImpactDoseに撮影条件を入力しCTDIvolを求めました。

■体格を考慮した被ばく線量の推定では、日本人と欧米諸国における30代男性のSSDE比較を行いました。
  1) 人体の横断面を楕円形にみたて、長径をa、短径をb、腹囲を円周Lとしました。
  2)楕円の周長を短径a、長径b、離心率eを用いた計算式で表しました。

  3)2)の計算式を近似式で表しました。

  4)長径=短径×2と仮定し、3)の近似式を用いて日本と欧米諸国の30代男性の平均腹囲から体幅と体厚を算出しました。
  5)ImpactDoseに撮影条件および体格に関する条件(身長、体幅、体厚)を入力し日本と欧米諸国における30代男性のSSDEを算出しました。
取り組み後の状況
■CTDIによる精度検証結果
  1)ImpactDoseにより算出したCTDIvolはコンソール表示値に対し誤差は約1%以内となりました。
  2)実測したCTDIvol はコンソール表示値に対する誤差は5%以内となり不変性試験に用いられる±20%の許容誤差範囲内でした。
  3)本ソフトウェアは上記の精度を保証し12の人体ボクセルファントムが利用可能であるため、多段階における体型を反映した実効線量の算出が可能でした。

■体格を考慮した被ばく線量の推定結果
  1)ImpactDoseは体型のデータの入力によりSSDEの算出が可能としました。
  2)本研究では体厚、体幅の比率を1:2と仮定して算出しましたが、比率について今後検討の余地があると思われます。また臨床応用した場合に別の角度から実測し算出することで個々の被ばく管理の精度が高まると考えられます。
  3) 腹部CTを対象としたCTDIvolは32cm径ファントムを基に表示されているため日本人は欧米諸国と比べて値が大きくなりSSDEが高くなったと考えられます。
  4)日本および欧米諸国の標準的体型の30代男性においてCTDIvolによる線量評価では過小評価の傾向がみられ特に日本人でその傾向が強くなりました。
  5)SSDEの導入による線量評価の最適化や日本人の標準的体型に対応した新たなファントムの規格化が望まれます。
  6)本研究では4カ国の30代男性を対象としているが今後他の国や地域、機関などを対象として検討することで検査時の線量の把握とその妥当性の評価をすることが期待されます。
  7)簡便に線量を求められる本ソフトウェアは大規模データを扱う場合や個々の簡便な被曝管理に対して有用性が発揮できると考えられます。

■結論
  1)CTDIvolにおける本ソフトウェア(ImpactDose)の精度整合性については表示値に対して1%以内に収まり、一定の精度を持つソフトウェアであることが示されました。
  2)ImpactDoseによる簡便な線量評価により日本人にCTDIvolを適応した場合は線量の過小評価につながることが懸念されたため、体型を考慮しないCTDIにかわる線量指標としてSSDE導入の必要性が示唆されました。

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