わずか0.35秒で心臓全体を撮影可能な、4次元Ｘ線ＣＴ装置

検査時間、被曝量、造影剤などを減らし、患者さんの負担も軽減

現代の医療にとって、画像診断機器は欠かせないものです。代表的な画像診断機器のひとつであるＣＴは、Ｘ線を照射しながら人体のまわりを回転させて、Ｘ線の吸収率の差によって白黒の濃淡をつけた断層画像を撮影します。最近では１回転で複数の画像を撮影したり、撮影した画像をコンピュータ処理して３次元再構成することも可能です。例えば脳の診断を行う場合は、頭蓋底から頭頂部に向かって順に脳を輪切りするようにスライス画像を撮影していき、脳全体の診断を行います。

しかし、従来型のＣＴでは、患者さんにとって負担になるような問題がいくつかありました。まず、ＣＴが体のまわりを１回転して撮影している間、まったく動いてはいけないこと。この間は呼吸も止めていなければなりません。そして、撮影時間が長ければ長いほど、放射線による被曝量が増えてしまいますし、血管の診断などに使用する造影剤の量も多くなるといった身体的負担が増大します。

NEDOプロジェクトでは、このような課題に挑み、より高度な診断が可能で、患者さんの負担が小さいＣＴの開発を進めてきました。目指したのは撮影時間の大幅短縮により、被曝量や造影剤の使用量を減らす方法で、従来型のＣＴとはまったく異なる概念の「未来のＣＴ」とも呼べるものでした。

心臓全体を1回で撮影する「1回転1臓器」への挑戦

1970年代に登場した初期のＣＴは、１つのＸ線管球に対して１列の検出器が対向した形で回転して画像データを収集していました。当時のＸ線管球から照射されるＸ線ビームは細く、1回転で得られる画像も1枚だけです。その後、細いペンシル型だったＸ線が扇状になり、何列もの検出器でデータ収集ができるようになります。

1990年代後半に１回転で複数の画像データを取得できるマルチスライスＣＴが開発され、1列だった検出器が4列になりました。2000年代になって16列、32列、2004年には64列ＣＴが開発され、1回転で64枚の画像を取得、32ｍｍの幅を撮影可能となりました。

その一方で、臓器全体または全身を撮影するために、従来行われてきたのが「ベッドを動かしながら撮影する」ヘリカルスキャンという方法です。初期のＣＴでは１枚ずつ画像を撮影しては患者さんを乗せているベッドを動かすという動作を繰り返さなければならず、20枚の画像を撮影するのに約10分も時間がかかりました。患者さんは回転の度に20回も息を止めなければならなかったのです。

世界初の320列ＣＴ「Aquilion ONE™」の誕生

2007年に発表された「Aquilion ONE™」は、当初掲げた目標の通り、１回転で１臓器を撮影し、かつ3次元画像に時間軸を加えることで4次元画像として鮮明に映像化できる世界で初めての4次元Ｘ線ＣＴ装置です。

「Aquilion ONE™」最大の特徴は、わずか0.35秒で1回転のスキャンを完了し、160mmという広範囲を撮影できることです。160mmの撮影範囲であれば、ベッドを移動させることなく、脳、心臓を1ボリュームとして撮影することが可能になります。これにより従来の最上位機種に比べて、例えば心臓撮影なら撮影時間は約１／20に、被曝量は約１／４、造影剤の使用量も１／２程度まで軽減できます。ベッドを移動させずに継ぎ目なく一度で撮影した画像なので、ミスレジストレーション（画像処理時の誤差によって生じる画像劣化）のない極めて高品質な画像を得ることにもなります。

この「Aquilion ONE™」の超高速、広範囲スキャンを可能にしたのが、320列検出器（Area Detector）です。多列化が進んでいたとはいえ、「Aquilion ONE™」発表までは最上位機種でも64列だったことを考えると、320列という数字がいかに大きなものか分かります。

形態診断から機能診断へ
"血流まで見える"4次元イメージング

「Aquilion ONE™」のもう一つの特徴は、1回転160mmの高速スキャンを連続で行うことで血流や臓器などの動態（動画）観察を広範囲で行えることです。

輪切り画像の連続であるＣＴでは、カタチを見ることはできても、動きを見ることができないという欠点がありました。輪切り画像をコンピュータ処理して立体化できたとしても、その画像は止まったままです。しかし、「Aquilion ONE™」は1回転0.35秒という高速回転であるため、もともとの3次元撮影に連続して撮影する"時間軸"というベクトルが加わり、リアルタイム4次元イメージングが可能になりました。