8. 小児検査パラメータの最適化

診断ツールとしてCTを一般的に使用すると、画質を最適化するためのパラメータ調整が難しくなるので、少なくとも、患者への放射線量を管理するために基本スキャンパラメータの調整が必要です。

a. 患者の皮膚への入射線量はCTスキャナの焦点からの皮膚の距離の関数であるため（逆二乗則）、患者の体をCTガントリの中央に配置することで患者の被曝線量を低減する。 投影スカウト（トポグラム）画像中の線量を低減する-CTスキャナーではスカウト画像取得の初期設定は通常前方後方であるが、スキャナーはおそらく仰臥位の患者に対して後方前方の投影スカウト画像を許可しているであろう。 これにより、患者の出口面に位置する男性の生殖腺、乳房、甲状腺および眼のレンズなどの放射線感受性臓器への線量が大幅に低減される。 投影ビューに使用される高電圧と管電流を適切に調整することで、患者への放射線量を大幅に低減することができます。 O’Danielらは、3メーカー11機種21台のスキャナーでスカウトスキャンによる放射線被曝量を測定した。 彼らは、デフォルトのサーベイスキャンのスキャンパラメータを120kVpから80kVpに調整し、管の位置を180°から0°に変更することにより、すべてのスキャナーから胸部X線写真の被曝量よりも少なくすることができると判断した

c. 軸方向モードとヘリカルモード-ボディイメージングは通常ヘリカルモードで行われ、患者の解剖学的構造がガントリー内を連続的に進むため、スキャン中X線ビームが連続的に照射される。 その結果、患者の円筒形の体積が照射され、スキャン体積の長さがスキャン長、つまりZ軸に相当する。 ハイエンドのCTスキャナには、円筒形ボリュームの両端に隣接する撮影されない組織の照射を減衰させるプログラムされたコリメータブレードが搭載されています。 この比較的新しいコリメーション機能がない場合、照射されるボリュームの端の組織は不必要に照射されることになる。 円筒形の患者データは、横断面から冠状面または矢状面にレトロスペクティブに画像を再フォーマットすることが可能です。 3Dモデルをレトロスペクティブに再フォーマットすることができます。 ヘリカルスキャン中の1回のロングスキャンは、隣接するマルチリージョンスキャンの停止および開始時のスキャンの重なりをなくすために、複数のリージョンスキャンよりも優れている。 X線ビームは患者を静止させた状態で360°回転する。 ガントリのカウチが患者の体をガントリ内に前進させ、その間X線ビームはオフである。 このサイクルは、患者の解剖学的構造の適切なスキャン長が照射されるまで繰り返される。 照射中、患者用カウチは静止しているため、非画像化部分の照射を防ぐためのプログラムされたコリメータブレードは必要ない。 z方向（患者の長軸に平行な方向）の分解能は、撮影中の患者の体の動きによる劣化がない。 メーカーによっては、技師がスライスごとに照射開始をコントロールできるものもある。 小児撮影では、アキシャル撮影とヘリカル撮影の長所と短所を、技師、放射線技師、医学物理士が慎重に検討しなければならない。 小児の画像診断では、ヘリカル撮影による頭部検査、またはアキシャル撮影による体部検査が正しい選択となる場合がある。 患者が協力的な場合、ヘリカル撮影は、3つの平面のいずれにも画像を再フォーマットでき、3Dモデルを作成できるため、一般的に身体撮影に選択されるモードである。 アキシャルスキャンではz軸方向の画像解像度が低下しないため、臨床画像診断の課題によっては、アキシャルスキャンモードが好まれる場合もある。 この手法は、非協力的な患者には特に有用である。 このレベルの制御が不可能な場合は、ヘリカルモードが最適であろう。この手法はスキャンボリューム全体を収集するのに必要な時間を最小化するからである。 頭部撮影時にガントリーを傾けてアキシャルスキャンを行うと、放射線感受性の高い臓器、例えば眼球の水晶体への線量が減少する場合があります

d. ヘリカルスキャン、アキシャルスキャンともに、スキャナーが提供するz方向の最小の検出器エレメントサイズでスキャンを行うべきである。 この最小寸法が0.5mmであれば、患者組織のスキャンされたボクセルはほぼ立方体である。 これにより、横断面に対する高コントラスト分解能を損なうことなく、矢状面や冠状面、3Dモデルでの画像の再フォーマットが可能となる。 再フォーマット後、複数の0.5mmスライスを結合してボクセルの体積（長さ）を増やし、患者への放射線量を増やさずに画像の量子モトルを減少させることが必要である。 再フォーマットされた画像を表示するスライス厚を選択する際、部分的なボリューム平均化（厚いスライス）による画質の損失は、量子モトルの増加（薄いスライス）とバランスをとる必要があります

e. 管電流と露光時間の積を調整する管電流（X線発生率）と露光時間（X線発生時間）の積は、スキャン中に発生するX線数を制御します。 mAsを変更すると、放射線量は直接同じ方向に変化し、関連する画像の量子モトル（ノイズ）は反対方向に変化します。 患者の体格に応じてmAsを調整する必要があり、大柄な患者は量子モトルの許容できない増加を防ぐためにmAsを大きくする必要がある。 必要なmAsは、特定の画像処理タスクにも依存する。 高解像度胸部CTを行う場合、低mA（低線量）は気道開存性および肺実質疾患の評価に用いることができる。なぜなら、高コントラスト画像は量子斑の中程度の増加ではなく、主に鮮明度の影響を受けるからである。 同様に、心室の大きさやカテーテル先端の位置を見るために、特別な低線量プロトコルを使用した例もある. 一方、肝臓の転移の有無を評価するためには、より高いmAs（高線量）が必要であり、量子モトルが増加した低コントラスト画像では見逃される可能性がある

f. kVpを上げると、各光子のエネルギーが増加し、より透過性の高いX線ビームになります。 kVpが低いと患者の線量が減少し、画像の量子モトルが増加するのに対し、mAsが変わらない場合、kVpを増加させると逆の効果が得られます。 一般に、mAsは高電圧の変化と逆方向に変化させ、放射線量と画像の量子モトルの変化の度合いを小さくすることができる。 kVpの選択は、被写体の大きさだけでなく、画像における被写体のコントラスト増強の必要性に基づいて行う必要がある。 患者の解剖学的構造の骨の詳細や、静脈内または腔内の造影剤を使用した軟組織検査では、kVpを下げ、mAsを上げることで、画像の量子モトルを許容範囲内に維持することができます。 造影剤を使用せずに撮影された患者の解剖学的構造の軟組織は、一般的に、妥当な患者線量をもたらすためにmAsを適切に減少させながらkVpを増加させることによって改善される。 骨の細部を改善するため、またはCTアンギオグラフィーを実行するために、100kVpは中型から大型の小児患者にとって妥当である。 新生児から小児までの患者は、80kVpという低い電圧値で撮影することができる。しかし、CTスキャナの最大管電流で80kVpの画像では、大型の小児患者の画像に適度な量子モットルを維持するために十分な数のX線を発生させることができない。 軟部組織を静脈内または経口造影剤投与なしで評価するには、小児のほとんどの軟部組織イメージングには120kVpが妥当である。 ピッチの増加-ピッチとは、ガントリーが360°回転する間にスキャナ内を進むCTテーブルの距離と、X線ファンビームのz方向の幅の比である。 ピッチを大きくしても、180°未満の回転で解剖学的ポイントが撮影されるまでは、画質を低下させる再構成エラーは発生しない。 ほとんどのスキャナーでは、1.4 以上のピッチ値で発生する。 ピッチを大きくする利点は、解剖学的な各点がより短い時間照射されるため、他のパラメータを変更しない場合、放射線量が減少することである。 放射線量は1/ピッチに比例する。 ピッチを大きくすることで、データ取得の開始から終了までの経過時間が短くなる。 これにより、モーションアーチファクトや息止めの問題が発生する可能性を低減することができる。 ピッチを上げると、他のパラメータを変更しない場合、画像中の量子モトルが増加するという欠点がある。 ピッチの選択は、適切な患者線量と画質を得るためにmAsの選択とバランスをとる必要がある。 一般に、小児の身体撮影には、約1.3-1.4のピッチと短い回転時間（約0.5秒）を使用し、総走査時間を最小にする。 前述の目標線量が得られるように、必要に応じて管電流を増加させる

h. 手動または自動露出制御-ほとんどの最新型CTスキャナーは、患者の身体を通るX線の経路の長さに対応して管電流（mA）を変更するように設計されたあるレベルのAECを備えています。 そのため、自動モードでは、ビームが後前側方、前後側方などの投影間を回転したり、患者の体のz方向に沿ってビームが平行移動したりするとmAが変化する。 AECは、患者の体内を通る放射線の経路長に関係なく、同じ量子モトルで画像を作成するように設計されています。 スキャナーによっては、成人、小児を問わず、AEC をそのまま適用できる設計になっているものもあります。 しかし、CTスキャナーのAECの設計は直感的でなく、オペレーターが小児患者用に使いこなすのは難しい場合がある。 この自動モードは、オペレータが選択したり解除したりすることができる。 自動モードがオフの場合、ビームの回転投影や患者のz軸に沿ったビームの位置に関係なく、管電流は一定値で動作する。 AECモードの使用により患者の線量が適切になることを、オペレータが資格のある医学物理学者が測定によって検証していない場合、CTスキャナのAECモードは小児撮影に使用しないでください。 場合によっては、AECモードの使用はマニュアルモードと比較して患者線量を増加させる可能性があります

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