半導体検出器搭載PET/CT の技術と臨床の最前線
当施設の最新PET-CT 装置の特長と実際

●装　置：Cartesion Prime
●メーカー：キヤノンメディカルシステムズ

須山 淳平 先生　杏林大学医学部放射線医学教室

いつも画像診断の仕事ばかりしていると誰だったかと思い出せないかもしれないが，今回紹介する｢Cartesion Prime｣（キヤノンメディカルシステムズ社製）の機種名は，デカルトに由来するそうである。デカルトは，17世紀にフランスで活躍した偉人で，主には哲学者として知られているが，数学者でもあるそうである。どう関係してくるかというと，デカルトが直交座標を確立したからだそうで，このCartesion PrimeもPET装置の新しい基準軸を確立するという意気込みから，デカルトのラテン語名である“Cartesius”から名づけられたそうである。後半の“-ion Prime”の部分は，CTの部分をキヤノンメディカルシステムズ社のCT装置｢Aquillion PrimeSP｣をベースにしていることからつけられている。
Cartesion Primeは，2019年にキヤノンメディカルシステムズ社よりリリースされた，国産では初となる半導体光検出素子〔siliconphotomultiplier（以下，SiPM）使用〕を用いたdigital PET-CT装置である。これに対し，前機種は｢Celesteion｣と言い，90cmのラージボアによる快適な空間を実現，かつ高性能time-offlight（以下，TOF）による優れた画像取得が主な特長で，今も活躍している。Cartesion Primeでも同じように，78cmのワイドボアの開放的な構造を可能にしている。ちなみに“Celeste”は天空という意味で，“Celestial”と形容詞にすると，天国の，神聖な，すばらしい，最高の，といった上級の誉め言葉になるそうである。このように，名前から考えると，製作側の意図というか，機器へのイメージの理解が少し深まる気がする。
以下には，名前に偉人のイメージが盛り込まれているCartesion Primeの特長を記す。

2．独自の優れた再構成法（CaLM，AiCE）
Cartesion Primeが導入されてから，臨床側に装置の特長を伝えるのに，｢画像がキレイなんです｣と言うことが多くあった。検査依頼される先生方も，第一印象としてその点が好印象の様子で，PET装置も定量性や分解能だけでなく，人体を表現した像としてのキレイさへの要求が増してくるのだろうと感じることが多い。これに関しては，キヤノンメディカルシステムズ社の独自の再構成法が大きく関連しているものと思われる。
われわれの施設への導入当初は，従来より用いられている平滑化フィルタの一つであるGaussianフィルタと，キヤノンメディカルシステムズ社独自の再構成法である“CaLM”を用いた画像との対比を行い，視覚評価とファントムによる検討結果からCaLMを選択した。CaLMは“Clear adaptive Low-noiseMethod”の略である（図2）。この技術では，Gaussianフィルタなどでノイズを低減した時に生じるコントラストの低下，つまり，集積のボケを防止することを可能としている（図3）。これにより，高画質で明瞭な画像を実現している。CaLMの効果の強さには3段階あるが，当施設では最も軽いmildを選択している。装置自体がもともと高性能なので，これで十分きれいな画像が得られている。

もう一つは，“AiCE”という人工知能を応用した技術がある。AiCEというのは，“Advanced intelligent Clear-IQEngine”の略で，すでにCTやMRIには応用されており，その有用性が検証され，効果を発揮している。これもキヤノンメディカルシステムズ社の独自の技術であり，2021年7月よりPETにも臨床導入された。すでに初期的な検討について報告されており^1），この装置を所有する各施設でその有用性が確認されてきていると思われる。PETにおいては，長時間撮像したデータを深層学習における教師データとしている。それにより，臨床で得られた統計ノイズが含まれる基画像において，シグナルとノイズを識別することを可能とした。この技術により，①通常画像のコントラストの向上，②短時間収集の実現，③低投与量での検査施行などが期待できると言われており，実際に臨床例を経験していくと，明らかにいずれも実現可能であることがわかる。
AiCEは人工知能を用いた最先端技術であり，今後の発展も含め，かなりインパクトを与えるものと感じている。高コントラストを保持したままノイズを低減するという意味では，CaLMもAiCEも同様に目的を達成している。ただし，CaLMはかなり高画質を実現できる再構成法なので，AiCEとどちらが診断画像として適しているかは，使用者側で検討を要するかもしれない。簡単な言い方をすると，CaLMはこれまでのPETの収集のあり方の延長線上であるが，AiCEはまったく新しい技術である。そのため，画質に関しても一目で区別がつくほどの違いがあり，画像を見る側の感覚，最終的な好みも含めて選択する必要性を感じている。特に，他機種と併用している場合では，画像の見た目の違いは問題となると考える。本稿全体で述べているとおり，Cartesion Primeでは，そもそも高画質を実現しているので，従来法のGaussianフィルタも十分に選択肢になりうると思われる。図4に，実症例での各再構成法による画像の見え方の違いを提示する。

図4　50歳代，女性，左肺腺がん（←）と左乳がん（◀）の重複がん症例
a：CT肺野条件。左上葉に胸膜陥入を伴う結節を認める。　b：CT軟部条件。左乳房外側に腫瘤性病変を認める。
c：FDG-PET MIP画像〔左からGaussianフィルタ4mm，CaLM（mild），AiCE〕
d：FDG-PET肺がんレベルのアキシャル画像〔左からGaussianフィルタ4mm，CaLM（mild），AiCE〕

新しく搭載されたvBT機能は，収集部位ごとに1bedあたりの収集時間を自由に変化させながら全身像を撮像することも可能で，例えば，頭頸部2分，胸部3分，腹部5分，骨盤部2分などの設定が可能である（図5）。この機能は，重点的に撮像したい部位にのみ収集時間をかけることを可能とし，目的部位の画像をきれいに撮ることができる。また，他部位に時間をかける必要がなくなるため，適切な撮像時間で目的に応じた撮像を行うことができる。
使用法としては，以下の2つの目的が考えられる。①ルーチンで厚みのある体幹部などを重点的に撮像する。②病変が想定される部位の分解能に重点を置き，時間をかけて撮像する。われわれの施設では，①，②の双方に配慮したプロトコールの実現をめざしている。

4．80列の高性能CT
Cartesion Primeでは，CT装置の部分にも力を入れている。80列CTを搭載しているため，そもそも全身撮影には有利であると言える。高速撮影が可能なこと自体が画質にも寄与するが，同時にスライス厚を薄くした高精細な画像取得が可能であり，その上，全身を短時間撮影できれば被ばくも抑えられる。CTでの撮影枚数の増加は被ばくの問題につながるが，キヤノンメディカルシステムズ社の独自の機能である被ばく低減技術“AIDR 3D Enhanced”や，先に記載したCT向けの“AiCE-i”が搭載されており，これらの問題はクリアできる。現在，われわれの施設では，AIDR 3D Enhancedで被ばく線量を半分に設定し，AiCE-iにてノイズを低減することにより，良好な画像を得ている。PET-CTでは，撮像範囲を広げるほどCTでの被ばくが問題となるが，これら機能は，PETの収集時間の短縮化と相まって，積極的な遅延相の取得にも関連してくる。このように，PETの収集機能の向上を生かすには，CT部分の性能への要求が増してくるものと考えられ，当装置はその意味でも先駆けており，新しい座標軸となっていると考えられる。

さらに，寝台は，フットスイッチにより最低地上高を47.5cmまで下げることができる。そのため，昇降用の踏み台や付属品なども不要であるし，また，医療従事者の被ばくも低減できている。
ほかにも種々の細かい機能が盛り込まれているので，いろいろな紹介記事やホームページを参考にしていただきたいが，設計に関する感想としては，製作過程で国内の技術開発の方々の感覚が組み合わされて，われわれ日本人の使用感にフィットするものが必然的に作り出されたのではないかと感じられるつくりである。

●参考文献
1）Tsuchiya, J., et al. : Deep learning-based image quality improvement of ¹⁸F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography： A retrospective observational study. EJNMMI Phys ., 8（1）：31, 2021.

一般名称	Ｘ線CT組合せ型ポジトロンCT装置
販売名	PET-CTスキャナ　Cartesion Prime PCD-1000A
認証番号	301ACBZX00003000