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Vol. 68 No. 5 May 2012

原　著

論文受付2011年 9月12日

論文受理2012年 3月19日Code No. 300

コリメータ開口補正 OSEM再構成法の 局所脳血流量定量への応用

岡田真美　林万寿夫　辻　久志　赤木弘之　岡山勝良　鳴海善文

大阪医科大学附属病院中央放射線部

Application of Collimator Broad Correction Three Dimensional Ordered Subsets Expectation Maximization for Regional Cerebral Blood Flow Measurement

Mami Okada,＊ Masuo Hayashi, Hisashi Tsuji, Hiroyuki Akagi, Katsuyoshi Okayama, and Yoshifumi Narumi

Central Division of Radiology, Osaka Medical College

Received September 12, 2011; Revision accepted March 19, 2012Code No. 300

Summary

Autoradiography (ARG) has been used for quantitative analysis of the cerebral blood flow using 123I-IMP, and the regional cerebral blood flow (rCBF) can be assessed more accurately with scatter and attenua-tion correction. Currently, the filtered back projection (FBP) method is generally used for image reconstruc-tion. However, we anticipate obtaining more accurate rCBF by the ordered subsets expectation maximization method with collimator broad correction three dimensional ordered subsets expectation maximization (3D-OSEM). In the present study, we optimized the processing conditions to quantify rCBF using the 3D-OSEM method and compared them with the FBP method. Regarding the method, we determined the subsets and iteration, compared rCBF values using a profile curve, and compared them with the rCBF values obtained by the XeCT (Xenon-enhanced computed tomography)/CBF method. We found that in the 3D-OSEM method using 90 direction collection and 1.72 mm/pixel, the most accurate image was obtained around subset 9 and iteration 10. In addition, as compared to the profile curve and the XeCT/CBF method, the thalamus rCBF was high in the 3D-OSEM method with a good correlation with that of the XeCT/CBF. Accordingly, we concluded that the 3D-OSEM method can improve the decrease in rCBF due to blurring of the distance between the source (i.e., a structure located in the central part of the brain such as the thalamus and the collimator).

Key words: three dimensional ordered subsets expectation maximization (3D-OSEM), filtered back projection (FBP), brain perfusion-single photon emission computed tomography (SPECT), regional cerebral blood flow (rCBF), autoradiography (ARG)

*Proceeding author

緒　言　Single photon emission computed tomography（SPECT）を用いた脳血流シンチグラフィにおいて，散乱線補正にtriple energy window（TEW）法1），減弱補正に X線 CT

の減弱マップによる Chang法（X線 CTAC）2, 3），再構成法にフィルタ補正逆投影（filtered back projection; FBP）法を用いることによって定量的放射能分布が求められる．また，N-Isopropyl-p-[123I] Iodoamphetamine（123I-IMP）

を用いた飯田らの動脈 1点採血による autoradiography

（ARG）法4）によって脳血流量（cerebral blood flow; CBF）の定量評価が可能となり，局所脳血流量（regional cerebral

blood flow; rCBF）は，他のモダリティで測定した rCBF

とも良い相関を示している5）．近年，低カウントでの信号雑音比（signal to noise ratio; S/N）の優れた逐次近似再構成法が実用化され，さらに三次元的に線源－コリメータ間距離のボケの補正を行うコリメータ開口補正

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（分解能補正）が可能となってきた．これらの新しい手法を用いることによって，123I-IMP_ARG法による rCBF値の測定においてより精度の高い定量値が得られることが期待できる．　今回，コリメータ開口補正を組み込んだ three

dimensional ordered subsets expectation maximization

（3D-OSEM）法6）を再構成法に用い，脳血流定量に最適な subsetsと iterationの条件の決定を脳ファントムと臨床データで検討し FBP法と比較したので報告する．さらに FBP法，3D-OSEM法とX線 CTを用いた XeCT

（Xenon-enhanced computed tomography）/CBF法7, 8）との比較を行い 3D-OSEM法の有用性を検証した．

1．方法および対象1-1 使用機器　SPECT装置は 3検出器型の GCA-9300A/PI（東芝メディカルシステムズ社製），コリメータは low energy

super high resolution fanbeam collimator（東芝メディカルシステムズ社製）を使用した．半値幅は123Iで SPECT

画像の中心部分で 8.6 mmであった．データ処理装置はGMS-5500A/PI（東芝メディカルシステムズ社製）を使用し，今回の検討において東芝メディカルシステムズ社から 3D-OSEM法ソフトウェアの提供を受けた．本ソフトウェアは，山木らの開発した逐次近似再構成のアルゴリズム6）を GMS-5500A/PIで使用可能としたものである．再構成時に入力するパラメータは subsets，iteration，コリメータの種類，コリメータ回転中心間距離である．　動脈 1点採血サンプル測定用のオートウェルカウンタは，ARC-300（アロカ社製）を使用した．CT装置はX-vigor（東芝社製），キセノンガス吸入装置は AZ-725

（安西総業社製），データ処理装置は AZ-7000（安西総業社製）を使用した．

1-2 データ収集および処理方法　SPECT装置の収集条件は，マトリクスサイズ128×128（1 pixel=1.72 mm），4度ステップで 1検出器あたり120度，計 360度方向を 1ステップあたり 6秒収集の 30ステップ，計 180秒収集を 10回反復連続収集にて行い，回転半径を 132 mmとした．この反復データを加算して 1方向 60秒のプロジェクションデータを得た．　散乱線補正法は TEW法1）を用い，energy windowを123Iの photopeak 159 keVに対し main window 20％，main windowの上下に sub window 7％を開きmain

window内の散乱線を推定し散乱線の除去を行った．散乱線除去時に使用した前処理フィルタは butterworth

filterを用い，main windowは，次数 8遮断周波数

2.32 cycle/cm，sub windowは，次数 8，遮断周波数0.04 cycle/cmとした．　再構成時の前処理フィルタは FBP法，3D-OSEM法ともに butterworth filterを用い，次数 8，遮断周波数は0.81 cycle/cmとした．　減弱補正法は digital imaging and communications in

medicine（DICOM）ネットワークによって X線 CT画像をデータ処理装置に取り込み，automatic registration

tool（ART）法9）を用い，X線 CT画像を SPECT画像に位置合わせの後，159 keVのエネルギーに合った μマップを作成した3）．FBP法は再構成を行った後，μマップを用い逐次近似 Chang法によって減弱補正を行った2, 3）．3D-OSEM法は，μマップを再構成の中に組み込みコリメータ開口補正を加えて減弱補正を行った6）．1-2-1 ARG/CBF法　123I-IMP静注後 10分時に動脈より1点採血を行い，18

分後から 48分まで SPECT収集を行った．その値を用い，飯田らの方法4）によって入力関数を求め，FBP法，3D-OSEM法の SPECT再構成画像と cross calibration factor

（CCF）から，各々の rCBF値（ARG/CBF）（ml/min/100 g）を求めた．CCFは，CCP-II型ファントムを用いファントム内に123I-IMPを 10 kBq/ml封入し，減衰によって濃度を変化させながら数回収集を行った．収集したデータに対して FBP法と 3D-OSEM法で画像再構成を行ったのち，これらの SPECT画像 1 pixelあたりの平均カウント数（counts/pixel; cpp）とウエルカウンタで測定を行ったファントム内の溶液 1 mlあたりの放射能濃度（count/

second; cps）から濃度直線を算出し，その傾きによって各々の CCF（cps/cpp）を求めた．1-2-2 XeCT/CBF法　CT装置の撮影条件は，マトリクスサイズ 512×512，field of view（FOV）24 cm，1スライス厚 10 mmで，1スライス断面あたり 1分間隔で 7回のスキャンを行い，7×7点のスムージング処理を行った．検査方法は，Fick

の原理を基にし，Xe 30％ O2 70％の混合ガスを 4分吸入 4分洗出にてデータ収集を行い，AZ-7000によるstable-Xe法で rCBF値（XeCT/CBF）（ml/min/100 g）7, 8）

を求めた．　なお，CBF画像を作成する部位は，大脳基底核レベルと側脳室レベルの 2部位とした．本法は，XeCT撮影においては 1999年当時行っていた一般的な収集法ならびに解析方法である．

1-3 対　象1-3-1 脳ファントム　脳ファントム IB-10型（京都科学製）を使用し，脳

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ファントムの頭蓋骨想定容器に CT用ヨード系造影剤300 mgI/mlを骨の減弱係数（μ=2.1/cm）となるように生理食塩水で 60 mgI/ml10）に希釈して頭蓋骨部分に封入した．また，123I-IMPを灰白質および視床に 10 kBq/ml，白質部分に 2.2 kBq/mlの放射能濃度になるよう封入し，脳室部分にはウレタン樹脂を充填することによって放射能濃度比を灰白質・視床：白質：脳室 =10：2.2：0

と設定した．1-3-2 臨床データ　1999年 4月から 2003年 9月の間に，ARG/CBFとXeCT/CBFを 1週間以内に施行した脳血管障害慢性期の 80症例を対象にした．対象症例は，年齢 19～85歳（平均 62.1歳），男性：46名，女性：34名でプロジェクションデータの頭部正面に関心領域（region of interest;

ROI）を設定した投影カウントは，平均 13.9 cppであった．　本研究では，1999年時の当施設の倫理規定に沿い 1

週間以内に 2種類の検査を受けることを口頭にて説明と同意を得た．また，同意しなかった場合でも診療上の対応などに影響がないことを十分に説明した．今回行ったすべての臨床データの再処理に関しては，データを匿名化し画像出力時には個人情報が含まれないよう配慮した．

2．検討項目2-1 Subsetsと iterationの検討2-1-1 脳ファントムによる検討　対象に示した脳ファントムを用い，FBP法，3D-OSEM法で再構成を行った．3D-OSEM法は subsets

（sub）を 1～30まで 1，2，3，5，6，9，10，15，18，30

と，iteration（it）を 1～10まで一つずつ変化させた再構成画像を作成した．作成した再構成画像について，左側頭葉（left-temporal lobe; L-TL），右前頭葉（right-frontal

lobe; R-FL），左視床（left-thalamus; L-TH），左後部白質（left-posterior white matter; L-PW）， 脳 室（cerebral

ventricle; CV）に ROIを設定し，L-TLの平均カウントを100％として各々の平均カウント比を比較した（Fig. 1）．2-1-2 臨床データによる検討　80症例の SPECTデータからプロジェクションデータの頭部正面および再構成画像の大脳基底核レベルに疾患による大きな左右差のない患者を選び出した．その後，ROI平均カウントが 10，15，20 cppとなる患者データを選び出し，各々に対して 3D-OSEM法で subを1～30ま で 1，2，3，5，6，9，10，15，18，30と，itを1～10まで一つずつ変化させた再構成画像を作成した．再構成した画像に対して，今回検討を行った 3D-OSEM

法と同じソフトウェアを用い，コリメータ開口補正を組み

込んだ three dimensional maximum likelihood expectation

maximization（3D-MLEM）法11, 12）で itが 100回の再構成画像を基準画像とし，大脳基底核レベルで normalized

mean square error（NMSE）値13）を算出し，値が最小となる subと itを最適な条件とした．2-1-3 プロファイルカーブによる比較　2-1-2で選んだ頭部正面全脳に ROIを設定し，ROI

平均カウントが，10，15，20 cppの患者データに対して，FBP法と 2-1で求めた最適な subと itを用いた3D-OSEM法で再構成を行い，ARG法によって ARG/

CBF化した画像の大脳基底核レベルと側脳室レベルに水平方向のプロファイルカーブを作成し比較を行った．2-1-4 ARG/CBFと XeCT/CBFの比較　ARG/CBFとXeCT/CBFを施行した症例 80例について，FBP法と 2-1で求めた最適な subと itを用いた3D-OSEM法で ARG/CBF画像を作成し，XeCT/CBFと両者の回帰と相関で比較した．比較した部位は，全脳血流量相関として大脳基底核レベル，側脳室レベルの各々の半球，rCBF相関として大脳基底核レベルの中大脳動脈領域（middle cerebral artery; MCA），視床（thalamus;

TH）と側脳室レベルのMCAに ROIを設定した（Fig. 2）．ROIの数は，全脳血流量が 80症例の大脳基底核レベル，側脳室レベルの半球，各々左右 2カ所の計 320個と，rCBFが 80症例の大脳基底核レベルのMCA，TH，側脳室レベルのMCAに対して，左右 2カ所の各々 160個設 定し比 較した．さらに，FBP法と3D-OSEM法の ARG/CBF値の有意差検定を行った．なお，ARG/CBFのスライス面および ROIの形状は，XeCT/CBFで作成した大脳基底核レベルと側脳室レベルのスライスにできるだけ近いスライスを選び出し，ROIの形状もXeCT/CBFで作成した ROIの形状に近いかたちとした．

Fig. 1 Brain phantom. 123I-IMP was included to the following areas of a skull-

mocked container: 10 kBq/ml to the grey matter and the thalamic area, and 2.2 kBq/ml to the white matter. The brain ventricles were filled with urethane resin. ROIs were set to the L-TL, R-FL, L-TH, L-PW, and CV.

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3．結　果3-1 Subsetsと iterationの検討3-1-1 脳ファントムによる検討　L-TLの平均カウントを 100％としたとき FBP法の

各部位の平均カウント比は，R-FL=92.8％，L-TH= 106.7％，L-PW=23.8％，CV=3.0％となった．3D-OSEM

法の subと itを変化させた結果を Fig. 3に示す．3D-MLEM（sub=1）は，it=10においても収束はなかっ

Fig. 2 ROIs. For the total cerebral blood flow correlation, ROIs were set to both hemispheres at the levels of the basal ganglia and lateral

ventricle. For the regional cerebral blood flow correlation, ROIs were set to the MCA and TH at the level of the basal ganglia and to the MCA at the level of the lateral ventricle.

Fig. 3 ROI count ratios in the 3D-OSEM method using brain phantom. When the mean count ratios of the converged combinations were compared, using the mean count of L-TL as 100%, R-FL,

L-TH, L-PW, and CV were 99.1%, 104.2%, 24.8%, and 4.7%, respectively, being almost similar to the mean count ratios in the FBP method.

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た．また sub 3以下では，L-PWおよび CVの低カウントで収束しなかった．R-FLは，sub×it（以下，更新回数）が 18以上で平均 99.1％に収束した．L-THは，更新回数が 16以上で平均 104.2％に収束した．L-PWは，更新回数が 46以上で平均 24.8％に収束した．CVは，更新回数が 60以上で平均 4.7％に収束した．真値との差は FBP法が R-FL=−7.2％，L-TH=6.7％，L-PW=1.8％，CV=3.0％となり 3D-OSEM法は収束した平均値でR-FL=−0.9％，L-TH=4.2％，L-PW=2.8％，CV=4.7％であった．3D-OSEM法は最もカウントの低い CVで更新回数が 60以上で収束し，カウントが低いほど更新回数が大きくなり，subの数と itの回数が増加する傾向になった．3-1-2 臨床データによる検討　15 cppのプロジェクションデータに対して，subを1～30まで itを 1～10まで変化させた大脳基底核レベルの 3D-OSEM法の結果を Fig. 4に示す．Sub，itの更新回数が多くなるほどより鮮鋭度の高い画像となり sub

30・it 10に近づくほどノイズ成分の多い画像となる．投影カウントが，10，15，20 cppのプロジェクションデータに対して，3D-OSEM法の 3D-MLEM法（it 100）に対するNMSEの結果を Fig. 5に示す．NMSE値が 0.001

以下となる subと itの組み合わせの数は，10 cppは sub

6･it 10，sub 9･it 8～10，sub 10･it 9～10の 6通り，15 cpp

は sub 9･it 8～10，sub 10･it 8～10の 6通り（Fig. 4の包囲線），20 cppは sub 6･it 9～10，sub 9･it 6～10，sub

10･it 6～10の 12通りとなり，プロジェクションデータのカウントが高くなるほどより基準画像に近くなる組み合わせが増加する傾向であった．すべての場合において NMSE値は sub 9，it 10付近で最小値となり，最も基準画像に近づいた．3-1-3 プロファイルカーブによる比較　大脳基底核レベルと側脳室レベルにおける FBP法と3D-OSEM法（sub 9，it 10の最適条件）の結果画像とプロファイルカーブの水平方向位置を Fig. 6に示す．また，10，15，20 cppのプロジェクションデータに対し

Fig. 4 Clinical data analysis using the 3D-OSEM method. Comparison of the images reconstructed from the projection data obtained at 15

cpp using the 3D-OSEM method (sub: 1–30, it: 1–10) with the reference images obtained using the MLEM method (it: 100) revealed that the images became sharper as the number of subsets and iterations increased.

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て，FBP法と 3D-OSEM法の違いによるプロファイルカーブの結果を Fig. 7に示す．大脳基底核レベルは，すべての場合において 3D-OSEM法が FBP法に比べTHの rCBFが高くなった．視床のピーク値の比は，3D-OSEM法が FBP法に比し 10 cppで 16.1％，15 cpp

で 8.9％，20 cppで 16.6％と高値を示した．MCAにおいては両方とも差がなくほぼ同等であった．また，血流の低い部分でもほぼ同等のプロファイルカーブが描出された．側脳室レベルは，MCAにおいて 3D-OSEM法，FBP法の差が認められなかった．大脳基底核レベルと

側脳室レベルを全体的に比較すると，THの差は認められるが，MCAや側脳室レベルにおいて 3D-OSEM法，FBP法ともにほぼ同等の形状のプロファイルカーブが得られた．3-1-4 ARG/CBFと XeCT/CBFの比較　ARG/CBFとXeCT/CBFを施行した 80症例について，FBP法と 3D-OSEM法におけるARG/CBFによるrCBF値とXeCT/CBFの rCBF値を，全脳血流量で相関をとった結果を Fig. 8に，rCBFとして大脳基底核レベルMCA，TH，側脳室レベルMCAで相関をとった結

Fig. 5 NMSE values in the clinical data analysis using the 3D-OSEM method. The NMSE value was lowest at around sub 9 and it 10 in all counts, and the image was closest to the reference image.

Fig. 6 Processed images and the profile curves in the FBP method and 3D-OSEM method.

This figure shows processed images and profile curves at the levels of the basal ganglia and lateral ventricle after reconstructing with the FBP method and the 3D-OSEM method to convert ARG/CBF by the ARG method.

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果を Fig. 9に示す．全脳血流量の比較では XeCT/CBF

値との相関係数は FBP法，3D-OSEM法，それぞれr2=0.733，0.737と差がなく，回帰直線の傾きも 0.846，0.850とほぼ同様の結果となった．Fig. 9に示す rCBF

の比較では，大脳基底核レベルMCAは相関係数 r2，回帰直線の傾きともに差は認められず，ほぼ同様の結果となった．THでは FBP法が相関係数 r2=0.699，回帰直線の傾き 0.743，3D-OSEM法が r2=0.712，回帰直

Fig. 7 Changes in the rCBF values at the levels of the basal ganglia and lateral ventricle. The rCBF value of TH in the 3D-OSEM method was higher in all cpp than that in the FBP method. At the lateral ventricle level,

both the 3D-OSEM method and the FBP method showed very similar profile curves in shape.

Fig. 8 Correlation between the ARG/CBF values and the XeCT/CBF values of the total cerebral blood blow.

There were almost no differences in the correlation coefficient between the FBP method and the 3D-OSEM method (r2=0.733 and 0.737, respectively) and in the x-coefficient between the FBP method and the 3D-OSEM method (x=0.846 and 0.850, respectively).

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線の傾き 0.786となり，3D-OSEM法が FBP法より r2，x係数ともに高くなった．側脳室レベルMCAは相関係数 r2，回帰直線の傾きともに差は認められず，大脳基底核レベルMCAと比較しても同等の値を示した．FBP

法と 3D-OSEM法の ARG/CBF値を対応のある t検定（危険率 0.05）を行った結果，全脳血流量で p=0.612，

rCBFの比較では，大脳基底核レベルMCAは p<0.05，THは p<0.05，側脳室レベルMCAは p<0.05となり，有意差は全脳血流量では認められなかったが rCBFでは認められた．

4．考　察　今回の検討の目的は，FBP法にて確立されている脳血流定量値と新しい手法であるコリメータ開口補正を組み込んだ 3D-OSEM法を用いた定量値の比較を行い，より定量性の高い再構成法を目指すことにある．そこで，今回検討に用いた FBP法および 3D-OSEM法の処理過程を整理して示す．

　FBP法は，① projection dataに TEW散乱補正を二次元画像にて実施，② butterworth filterにて前処理を行い，③ FBP法にて再構成後，④画像位置合わせソフトARTによって同一患者の CT画像から123I用の減弱マップを作成して，⑤逐次近似 Chang法によって後処理で減弱補正を実施する．一方，3D-OSEM法は，①projection dataに TEW散乱補正を二次元画像にて実施，② butterworth filterにて前処理を行い，FBP法と同様の手法④で得られた減弱マップを用いて，⑥3D-OSEM法にて再構成，減弱補正およびコリメータ開口補正 CTを用いた減弱マップ作成は共通であり，相違は FBP法の③と⑤の処理が 3D-OSEM法では⑥に組み込まれ，さらにコリメータ開口補正も加わった．FBP法においても，TEW散乱補正および CT減弱マップを用いた逐次近似 Chang法による減弱補正が実施されており，十分に定量性を考慮した方法5）と考えられるが，3D-OSEM法によるコリメータ開口補正を加えることによってさらなる定量性の向上を期待することができる．

Fig. 9 Correlation between the ARG/CBF values and the XeCT/CBF values of the regional cerebral blood flow. There were no recognized differences at MCA at the level of the basal ganglia, which showed almost similar results. At TH, the

correlation coefficient and the slope of the regression line in the 3D-OSEM method (r2=0.712 and 0.786) were both higher than those in the FBP method (r2=0.699 and 0.743). There were no differences in both the correlation coefficient and the slope of the regression line at MCA at the level of the lateral ventricle, and the values were almost similar to those at MCA at the level of the basal ganglia.

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そのためには最適な 3D-OSEM処理条件（subと it）を決定することが必要であると考えた．　2-1，3-1の脳ファントムによる検討（Fig. 1，3）では，ファントム内の放射能濃度比を灰白質・視床：白質：脳室 =10：2.2：0と既知の値に設定し物理評価を行った．ファントム内で部分容積効果の影響を最も受けにくいと考えられた L-TLの ROI平均カウントを基準の 100％として各 ROIのカウントを比率にて評価した．計算上の真値である R-FL=100％，L-TH=100％，L-PW=22％，CV=0％と比較して，FBP法においては，R-FL=92.8％，L-TH=106.7％，L-PW=23.8％，CV=3.0％であった．一方，3D-OSEM法においては，収束した更新回数の平均値は R-FL=99.1％，L-TH=104.2％，L-PW=24.8％，CV=4.7％であった．3D-OSEM法によって灰白質領域のカウントは真値に近づく傾向がみられ，特に構造的に薄い R-FLにおいても FBP法に比し真値に近づいた．これは，大西らの報告14）で述べられている 3D-OSEM

法によって分解能が向上しカウント値が復元する効果と考えられる．しかし，CVでは FBP法よりわずかに高値になり，更新回数が足りないかまたは負の値をもつ FBP

法と負の値をもたない OSEM法の違いによる影響と考えられる15）．また，部位ごとの収束に関しては灰白質領域のカウントは収束が早く，白質，脳室の順で低カウント領域になるほど収束が遅いという従来の OSEM法と同様の傾向を示し13, 16），低カウント領域の収束に注意が必要であると考えられる．　臨床データによる検討では（Fig. 5），基準画像に it

100回の 3D-MLEM法を使用した．この根拠として，コリメータ開口補正の行わないMLEM法では，ファントムおよび臨床において it 50回程度で収束すると報告されている13, 14, 17）．逐次近似法にコリメータ開口補正の項を組み込んだ場合，さらに逐次近似の回数を増やす必要があるため6），it回数を 100回とした．この画像を基準画像とした場合 90方向の projection dataにおいて，3D-OSEM法の最適処理条件は sub×it=9×10の画像の更新回数 90付近が収集カウントに依存せず最適であった．通常の OSEM法においては画像の更新回数 40～50あたりで収束すると報告されている16）が，3D-OSEM

法ではさらに更新回数を増やすことが求められる．また，it 10において subを 9以上に大きくするとNMSE

値は上昇することもわかった．当施設の 3検出器型ガンマカメラの収集方法を用いて臨床に応用した場合は，一定の処理条件を導くことができたと考える．現在広く使用されている 2検出器型ガンマカメラ，異なったcollimator，収集方向数およびマトリクスサイズを使用する場合は，同様の検討が必要であると考えられる．

　次に，前項で決定した sub 9および it 10の画像の更新回数 90の最適処理条件によって ARG/CBFを算出し，FBP法によるARG/CBFと臨床データを用いたプロファイルカーブによって比較した（Fig. 7）．最適条件を使用することによって，3D-OSEM法においても FBP法とほぼ同様に安定した ARG/CBFを算出することができた．特に大脳基底核レベルのプロファイルカーブの10，15，20 cppすべてのデータにおいて，3D-OSEM法が FBP法よりも THの rCBFの比が 8.9～16.6％高値を示した．THのような深部にある構造物は FBP法で散乱・減弱補正を行っても線源－コリメータ間距離によるボケの影響を受けカウント値は低下し14），従来の OSEM

法でも同様な結果を示す6）．3D-OSEM法はこのカウント値の低下を改善でき，正確な rCBF測定ができることを示唆している．また，大脳基底核部分の血流の低い部分や側脳室レベルの脳室部分で両者の差異は認められなかった．このことから，OSEM法は rCBFが 0 ml/

min/100 gに近い部分では収束が遅くFBP法に劣るが16），3D-OSEM法は FBP法とほぼ同様の値を示すことが確認できた．　ARG/CBFとXeCT/CBFの比較（Fig. 8，9）に関して考察する．解析に用いた 80例の臨床データは，林らのデータ5）を使用して前処理フィルタの遮断周波数を変更し，処理法を FBP法の再処理および 3D-OSEM法を加えて再評価したものである．Fig. 8に示す全脳血流量の比較では，FBP法と 3D-OSEM法の相関係数はそれぞれ r2=0.733，r2=0.737とほぼ一致した．また，回帰直線の 傾 き も 0.846，0.850と ほ ぼ 一 致 し，FBP法 と3D-OSEM法の有意差も認められなかったことから，全脳血流量は再構成法の違いに依存しないことがわかる．Fig. 9に示す rCBFの比較では，大脳基底核レベル，側脳室レベルのMCA領域では両者の相関係数および回帰直線の傾きはほぼ一致し，再構成断面が異なる場合でも良好な相関関係が得られている．これは散乱，減弱補正が正確に行われていれば MCA領域のような比較的脳の表面に近い部位では再構成断面に依存せず他のモダリティと一致した相関が得られることを示している．しかし，FBP法と 3D-OSEM法の t検定による有意差は認められ，rCBFは若干異なることが示唆される．THは FBP法と 3D-OSEM法の相関係数はそれぞれ r2=0.699，r2=0.712，回帰直線の傾きは 0.743，0.786となり，3D-OSEM法が XeCT/CBFに近づく傾向がみられ，FBP法と 3D-OSEM法の有意差も認められた．これはプロファイルカーブによる解析結果と同様にコリメータ開口補正による改善と考えられ，深部領域のrCBF値の改善には 3D-OSEM法は有用であることが示

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された．　以上の考察から 3D-OSEM法は FBP法と同様の評価ができるだけでなく，視床などの深部の構造物に対して線源－コリメータ間距離のボケによる rCBFの低下改善に有用であることが示された．また，現在主流となっている CT，MRIなどの位置分解能に優れた形態画像に合わせた ROIを作成し，同一 ROIを使用して rCBFを測定する場合，3D-OSEM法を用いることによって信頼性の向上が期待できる．

5．結　語　90方向の projection dataにおいて，3D-OSEM法の最適処理条件は sub 9および it 10のデータ更新回数 90

あたりが収集カウントに依存せず最適であった．視床の

ような深部にある構造物の線源－コリメータ間距離のボケによる rCBFの低下を，コリメータ開口補正によって改善できることが示された．従来の OSEM法と同様に低カウント領域の収束に注意が必要であるが，3D-OSEM法を用いることによって FBP法と同様の結果画像が得られるだけでなく，視床部位にみられるrCBFの低下を改善して評価することが可能となった．

謝　辞　本論文の作成にあたりご協力いただいた東芝メディカルシステムズ 久保田雅博氏，本村信篤氏，日本メジフィジックス 仁井田秀治氏，高山正弘氏に感謝いたします．

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Vol. 68 No. 5 May 2012

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Fig. 1 脳ファントム 頭蓋骨想定容器に123I-IMPを灰白質および視床に 10 kBq/ml，白質部分に 2.2 kBq/ml封入し，脳室部分にはウレタン樹脂を充

填した．左側頭葉（L-TL），右前頭葉（R-FL），左視床（L-TH），左後部白質（L-PW），CVに ROIを設定した．Fig. 2 ROIの設定部位 全脳血流量相関として大脳基底核レベル，側脳室レベルの各々の半球，rCBF相関として大脳基底核レベルの中大脳動脈領域

（MCA），視床（TH），側脳室レベルの中大脳動脈領域（MCA）に ROIを設定した．Fig. 3 脳ファントムによる 3D-OSEM法の各 ROIのカウント比の結果 L-TLの平均カウントを 100％として，収束した組み合わせの平均カウント比を比較するとR-FL 99.1％，L-TH 104.2％，L-PW

24.8％，CV 4.7％となり，FBP法の平均カウント比と大差なくほぼ同様の結果となった．Fig. 4 臨床データによる 3D-OSEM法の結果 15 cppのプロジェクションデータを用いて，3D-OSEM法で subを 1～30，itを 1～10まで変化させた再構成画像と，MLEM

法（it 100）の基準画像を比較すると，sub，itの回数が多くなるほど，より鮮鋭度の高い画像となった．Fig. 5 臨床データによる 3D-OSEM法の NMSE値の結果 すべてのカウント値で NMSE値は sub 9，it 10付近で最小値となり，最も基準画像に近づいた．Fig. 6 FBP法，3D-OSEM法の結果画像とプロファイルカーブの位置 FBP法，3D-OSEM法で再構成を行い，ARG法によって ARG/CBF化した画像の大脳基底核レベルと側脳室レベルの画像お

よびプロファイルカーブの位置を示す．Fig. 7 大脳基底核レベルと側脳室レベルの rCBF値の変化 すべての cppで 3D-OSEM法が FBP法に比べ THの rCBFが高くなった．側脳室レベルは 3D-OSEM法，FBP法ともにほぼ

同等の形状のプロファイルカーブが得られた．Fig. 8 ARG/CBF値とXeCT/CBF値の全脳血流量の相関結果 相関係数は FBP法，3D-OSEM法，それぞれ r2=0.733，0.737と差がなく，x係数も 0.846，0.850とほぼ同様の結果となった．Fig. 9 ARG/CBF値とXeCT/CBF値の rCBFの相関結果 大脳基底核レベルMCAでは差は認められず，ほぼ同等の結果となった．THで FBP法が相関 r2=0.699，回帰直線の傾き

0.743，3D-OSEM法が r2=0.712，回帰直線の傾き 0.786となり，3D-OSEM法が FBP法より r2，回帰直線の傾きともに高くなった．側脳室レベルMCAは r2，回帰直線の傾きともに差は認められず，大脳基底核レベルMCAとも同等の値であった．

問合先〒 569-8686　高槻市大学町 2番 7号大阪医科大学附属病院中央放射線部　岡田真美