小児呼吸器診療において必要不可欠なCTは，外観に大きな変化は無いものの機械性能・撮影方法・画像再構成/処理法ともに進化し続けている．これに伴い難解な放射線用語や見慣れない画像を見聞きする機会は多い．放射線業務を専門としない医師にとってこれらを一から勉強する時間はなかなか確保し難いと思われる．本稿はCTにまつわるトピックスを成人とオーバーラップする内容から小児特有の内容まで取り上げ，置き去りにしてきた疑問を減らす助けとなる事を目的としている．また，被ばく無しに画像を得る事ができる有用なモダリティであるUSとMRIは，呼吸器領域の画像診断ツールに適さないとされてきたが，気道・肺の評価に用いられる様になってきており，これらについても触れる．
Computed tomography (CT) is an essential diagnostic tool for pediatric respiratory medicine, and it continues to evolve in terms of hardware performance, imaging techniques, and image reconstruction or post-processing software. This has created many challenges for non-radiology care providers unfamiliar with radiological terms and images. For such care providers, it may not be easy to find the time to review all this information from scratch. This article aims to cover topics related to CT, from general to those specific to pediatric patients, and support independent learning for non-radiology care providers. This article also discusses ultrasound and magnetic resonance imaging, which have been considered less suitable for the imaging of the respiratory tract. Thanks to advancements in technology, however, their use in the airway and lung has now proven to be promising.
呼吸器疾患を患う児に対する画像検査としてまず胸部単純写真（chest radiography; CR）が行われる．次いで，拾い上げた異常に対する精査として computed tomography（CT）が施行される．小児呼吸器診療において必要不可欠と言えるCTは外観に大きな変化は無いものの，機械性能・撮影方法・画像再構成/処理法ともに進化し続けている．
本稿では放射線業務を専門としない医師の「その難解な放射線用語は何？」「この画像は何？」という疑問を解決する手助けとなるよう，小児放射線診断にまつわるトピックスをCTを中心に取り上げていく．
また，呼吸器領域の画像診断ツールには適さないと考えられてきた超音波（ultrasound: US）と magnetic resonance imaging（MRI）も気道・肺の評価に用いられる様になってきており，これらについても触れる．
被ばく低減，モーションアーチファクト低減，造影CTにおける至適造影効果獲得の3つのトピックスを取り上げる．
Topic 1．被ばく低減CTは数秒の撮影時間で三次元高分解能画像を得る事ができる有用な検査である．一方で被ばくを伴うため，放射線感受性が高く，期待される生命予後の長い小児に対して無用な被ばくを回避すべく，慎重な適応吟味はもちろん，CT撮影時の被ばく低減にも努力すべきである．
Topic 1-1．低管電圧撮影撮影時，通常より低い管電圧（70–80 kV）に設定する事で，被ばく低減・ヨード造影剤のコントラスト上昇が得られる．このため，CTアンギオグラフィにおける血管やウログラフィにおける尿路など強い造影効果を示す構造をターゲットとする検査では有効な被ばく低減手段である．また，造影剤投与量・注入スピードを下げる事ができる可能性も示されている．一方で，低管電圧撮影では画質劣化の原因となるノイズ増加を来たすため，非造影CT，体格の大きな児（報告によって閾値は異なるが，体重80 kg以上など）では適切な画質の画像が得られない．また，金属アーチファクトも通常設定時に比べて強くなるが，これに対しては撮影後に後述する画像再構成（金属アーチファクト低減処理，逐次近似など）を行う事で対応可能である1)．
Topic 2．モーションアーチファクト低減胸部CTは体動・呼吸・心大血管拍動によるモーションアーチファクトが問題となる．これに対して通常は仰臥位で静止の上，深吸気息止めの状態で撮影するが，年齢・発達の程度により充分な検査手順の理解・検査への協力を期待しにくい児では，CT検査中の不動化を得るため固定具を使用したり，鎮静の上，自由呼吸下での検査となる．この際，高速撮影・呼吸同期システムは呼吸によるモーションアーチファクト低減に役立つ2)．
Topic 2-1．高速撮影現在一般的に普及している1管球CTでは，患者が横たわる寝台を体軸方向に動かしながら，その周囲を1対の向かい合うX線管球（X線を発生）と検出器（X線を検出）が螺旋状に回転しながらスキャン（ヘリカルスキャン）する事で体軸方向に長い範囲を撮影可能で，胸腹部CTでも数秒で撮影が完了する．これはCT登場から現在に至るまで，画像解像度の向上・スキャン速度の高速化・検出器の多列化（4～320列）・コンピュータ処理能力の向上など様々な改良努力の結果である．
スキャン時間を短縮する事でモーションアーチファクトを低減できるが，通常の1管球CTによるヘリカルスキャンでは画質担保のため被ばく量を増やす必要が出てくるため，短縮にも限界がある．検出器の多列化，2管球CTの登場によって実現可能となった2つの高速撮影法を紹介する（Fig.1）．
（a）1管球CTによるヘリカルスキャン，（b）ADCTによる非ヘリカルスキャン，（c）DSCTによるウルトラハイピッチ撮影
一般的に普及している多列検出器CT（multidetector CT; MDCT）は，当初4列の検出器を並べたものだったが多列化・大サイズ化が進み，現在，320列のものまで存在する．MDCTの中でも256列・320列の検出器が並び，最大16 cmまでの範囲を寝台移動せず1回転するだけで撮影（非ヘリカルスキャン）できるものをADCTと呼び，実質撮影時間は0.28～0.35秒である．撮影範囲が狭いため成人では頭部・心臓など限られた部位・臓器を対象とする事が多いが，体格の小さな小児では胸部全体の撮影も可能である．この撮影法ではモーションアーチファクトの少ない画像が得られるだけでなく，被ばくもヘリカルスキャンと比べて低減される1,3)．
Topic 2-1-2．Dual-source CT（DSCT）によるウルトラハイピッチ撮影2管球搭載型のDSCTでのみ撮影可能なヘリカルスキャンである．「ピッチ」とはヘリカルスキャンにおいてX線管球が1回転する間に寝台がどの程度進むかを表す数値で，撮影スピードの指標である．ピッチが大きいほど撮影スピードは速くなるが，診断可能な画質を担保するため，1管球CTでは1.5までが限界である．直交する2管球によるウルトラハイピッチ撮影では，ピッチ3.2～3.4で撮影可能で，小児（特に胸部CT）におけるモーションアーチファクト低減の有効性が示されている1,4)．
Topic 2-2．呼吸同期システム呼吸同期システムを用いたCT撮影法は，1990年代に成人でスパイロメーターを用いた手法が報告されているが，患者にとって容易なものではなかったため，広く普及しなかった2,5)．
現在は，圧感知型の呼吸同期システム（Fig.2）が普及しており，自由呼吸下の児における深吸気での撮影が可能となっている．
ロードセル（矢印）を上腹部に置き（a），呼吸状態を表す呼吸信号を検出し，最大吸気ポイント（波形確認用PC（b）のグラフ上方に並ぶ◯（矢頭））でトリガー信号がCT装置に送られる．
造影剤を使用する場合，安全な投与と至適造影効果の獲得が重要である．成長中の小児では必要な投与量・撮影タイミング・投与経路（細径ルート，下肢血管からの注入など）にばらつきがあり，安定した圧・スピードでの造影剤注入と適切な撮影タイミング決定のための工夫が必要となる．
Topic 3-1．パワーインジェクター注入パワーインジェクターを用いた造影剤と後押し生理食塩水の自動注入では，安定した注入スピードを得る事ができるため，再現性のある造影効果のピーク形成・均一な造影効果を得られる．また，注入圧をモニターしながら注入でき，圧リミッター制御も行われるため，用手的注入法との議論はあるものの安全な造影剤投与法と言える．一方で，合併症として造影剤の血管外漏出の危険性（0.1～0.9%）が挙げられる．多くは保存的治療で対応可能だが，投与時の注意深い観察と，血管外漏出した場合の迅速な造影剤の注入中止およびその後の対応（漏出部の挙上・冷罨法など）への心構えが必要である6,7)．
Topic 3-2．ボーラストラッキング法CTアンギオグラフィの撮影タイミング決定法として広く普及している．目的血管におけるCT値をモニターし，決められた閾値に達した後，予め決めておいた0～数秒のトリガーディレイタイムを置いて撮影する．胸部の場合，モニター時の撮影範囲に放射線感受性の高い乳腺組織が含まれない様に留意すべきである．
《CT撮影後のトピックス》取得した三次元ボリュームデータ（以降，3Dデータと記載）は，様々な方法で画像再構成・三次元画像処理され，読影や手術支援の他，患児・保護者の病態理解を助けるツールとしても利用される．ここでは，画像再構成，三次元画像処理の2つのトピックスを取り上げていく．
Topic 4．画像再構成X線管球と対になる検出器が得た投影データ（生データ）は，そのままでは読影できない．生データを「画像再構成」する事で普段読影している画像（画像データ）が出来上がる．画像再構成の主流はフィルタ補正逆投影法（filtered back projection; FBP）だったが，機械性能の進歩と共に，画像ノイズ・アーチファクトの低減と，これに伴う被ばく低減が期待できる逐次近似法（iterative reconstruction; IR）が用いられる様になってきている8)．
胸部CTを撮影すると，縦隔条件と肺野条件が医療用画像管理システム（Picture Archiving and Communication System; PACS）に送信される．これらは，2回同じ部位を撮影しているのではなく，1回の撮影で得られた生データに対して異なる画像再構成処理を行い作成されている．つまり，もし肺の精査CTであるにも関わらず肺野条件がPACSへ送信されていなければ，肺野条件の作成を後から依頼すれば良い（ただし，再送信まで待てないような状況では，PACSビューア上で利用可能なウィンドウ値・ウィンドウ幅の手動調整，肺野条件に合わせたウィンドウ値・ウィンドウ幅のプリセットボタンを活用するなどの方法もある）．また，画像にノイズが目立つ場合はノイズ低減処理を，金属アーチファクトが目立つ場合は金属アーチファクト低減処理を依頼する事もできる．
Topic 4-1．金属アーチファクト低減処理（Fig.3）
ボーラストラッキング法を用いて肺動脈で至適造影効果を得られるタイミングで，吸気息止め，ヘリカルスキャンを行った．通常の肺野条件（a）と比べて，MIP法で作成した画像（b）の方が肺内血管をより捉えやすくなっている．また，金属コイルによる塞栓術後に撮影したCTでは，通常の肺野条件画像（c）に比べて金属アーチファクト低減処理後画像（d）では金属周囲および金属そのものを評価し易くなっている．
手術用クリップ・コイル・ワイヤー・歯科矯正器具などの金属が撮影範囲内に存在する時，金属周囲に低吸収と高吸収の強い線状アーチファクトが広がる．これを金属アーチファクトと言い，金属そのもの及び近接する領域も評価困難となる．高管電圧で撮影すると金属アーチファクトは多少低減できるものの，被ばく増加・組織コントラスト低下を伴うため実用的でない．これらの欠点を伴う事なく金属アーチファクトを低減する方法として，金属アーチファクト低減（metal artifact reduction; MAR）処理があり，各CT会社独自のMARアルゴリズムが搭載されている9)．しかし，完全に線状アーチファクトを消す事ができる訳でなく，アーチファクトの残存は避けられない．また，処理に伴う新しいアーチファクト10)や，金属デバイス自体が消えてしまったりサイズが過小評価されたとする報告11)もある．
Topic 5．様々な三次元画像処理法Topic 5-1．多断面再構成法（multiplanar reconstruction; MPR）3Dデータから任意断面で画像を作成する方法で，これによって近年ではほぼルーチンとなっている冠状断・矢状断の画像が作成されている．体軸に直交しない方向，例えば気管や血管に対する並行/直交断面画像を作成する事も可能である（oblique MPR）．
Topic 5-2．最大値投影法（maximum intensity projection; MIP）（Fig.3）3Dデータを任意の視点方向に投影し，経路上にある最大CT値を投影・表示する方法12)である．簡単に言えば，ある離れた一点から見て，造影剤（造影された血管）や骨・石灰化などCT値の高いものだけを目立たせた二次元画像である．
Topic 5-3．最小値投影法（minimum intensity projection; MinIP）（Fig.4）
鎮静の上，ボーラストラッキング法を用いて肺動脈において至適造影効果の得られるタイミングを決定し，ADCTによる非ヘリカルスキャンを行った．MinIP法で作成した気管に軸を合わせた斜冠状断（a）では，気管が浮き立ち，形態把握も容易である．また，VR法で作成した画像（b：背側からのビュー）では，心大血管と気管の全体的な位置関係の把握が容易である．なお，大動脈縮窄の合併も認められる．
MIPとは反対に最小CT値を投影する方法で，気管や肺などCT値の低いものの評価に適している．呼吸器領域のCTでは重宝する再構成法である．
Topic 5-4．ボリュームレンダリング（volume rendering; VR）法（Fig.4）日常臨床で“3D画像”と称される視覚的な立体感に優れている画像は，サーフェスレンダリング（surface rendering; SR）法・VR法・シネマティックレンダリング（cinematic rendering; CR）法などによって作成される．各手法の原理の詳細は割愛するが，現在広く普及しているのはVR法である．入り組んだ臓器・血管・骨・病変などの位置関係を含めた全体像の把握に有用なこの3D画像を，CT横のコンピュータ（ワークステーション）で技師が作成しているのを見かけた事があるかもしれない．CT撮影は数秒だが，この3D画像の作成には数分～数時間の時間がかけられている．拾うCT値の範囲を決めて様々な処理をするが，この過程で拾うべき構造が落とされていたり，目的とする構造以外の構造が入り込んでしまう事もある（もちろん，その様な事が起こらない様，最大限に注意が払われている）．さらに各構造を別々の色で分けたい場合，各構造をそれぞれ取り出して色付けした上で最後に合算している．つまり，3D画像は撮影・取得された3Dデータを切り張りしたものとも言え，あくまで元画像（軸位断・MPR画像）による読影が重要である事を心に留めておくべきである．
《新しいCT》Topic 6．デュアルエナジーCT（dual-energy CT; DECT）2つの異なるX線エネルギー（管電圧）で同じ空間・時間分解能を有する画像を撮影するCTである．CTメーカーによって1管球のものや2管球のものなど，様々なタイプのDECTが存在する．一般的に，CTでは物質におけるX線減弱の程度を利用して画像を得る．減弱の程度は撮影時にCTから出るX線エネルギーによって異なり，DECTはこれを利用して，これまでのCTでは困難だった物質組成評価を可能にした．例えば，高いCT値を示す石灰化・造影剤・金属の区別が困難な場合，ヨードマップ（ヨード造影剤の分布を表す画像）・仮想非造影画像（造影CT画像からヨード造影剤を差し引いた仮想単純CT画像；すなわち，造影1相撮影のみで仮想単純CT画像を作成可能）などを作成して判断する事ができる13)（Fig.5）．
デュアルエナジー撮影によって得られたデータから，任意のX線エネルギーレベルにおける仮想画像（virtual monochromatic image; VMI）（a: 40 keV, b: 70 keV, c: 100 keV）のほか，（d）ヨードマップ，（e）仮想非造影画像などが作成できる．
小児におけるDECTによる被ばくの検討はいくつか報告されており，逐次近似再構成や次項に示すフォトンカウンティングを含む効率的なX線検出器の使用などによって，通常の1管球CTとほぼ同じか少ない被ばくで撮影可能だったとしている14)．
Topic 7．フォトンカウンティングCT（photon-counting CT; PCCT）日本にはまだ数台しか導入されていない．一般的に普及しているCTとは異なる検出器を有するCTで，①低コントラスト分解能（特に非造影CTにおける軟部組織コントラスト）の改善・②高空間分解能・③低被ばく撮影を実現する画期的な次世代CTとして期待されている．これまで述べた，被ばく低減・ヨード造影剤コントラスト上昇を考慮した低管電圧撮影や，ヨードマップ・仮想非造影画像を考慮したdual energy撮影といった事前準備は不要で，通常撮影後に適切なスペクトラル画像を作成するだけで良い15)．
肺・気道の画像評価は依然としてCR・CTがgold standardだが，これまで評価には適さないとされてきたMRI・USの有用性も示されてきている．
《MRIのトピックス》Topic 8．気道・肺を評価できる新しいMRIシークエンスMRIはCTに比べると空間分解能が低く撮影時間も長いが，被ばくが無いという大きな利点がある．しかし，気道・肺は画像化の要となるプロトン密度が低く，心拍動や呼吸に伴う動き・空気－軟部組織間の大きな磁化率差によるアーチファクトといった問題から，長い間MRIは気道・肺評価に不向きとされてきた．近年，ultra-short echo-time imaging（UTE），zero echo-time imeging（ZTE）というシークエンスの出現で，MRIによる気道・肺の評価が可能となってきている16–18)（Fig.6）．CTと比べて空間分解能は劣るが，フォローアップCTの数回に一度をMRIでの評価に置き換える事で，被ばくを減らす事ができる．
UTEを応用したMRIシークエンスであるPETRAで撮像した胸部軸位断像．気道・肺の評価が可能である．
USは，検査者の技術・習熟度によって検査の質・精度を左右されるが，利便性が高く，被ばく無しに繰り返し行う事ができる．呼吸器領域のUS（LUS）は，多量の空気を含有する肺・超音波を遮る骨などによるアーチファクトとの戦いであるものの，正常像・正常児におけるピットフォール・いくつかの疾患の異常所見に関する報告が蓄積されてきており，呼吸器疾患における画像モダリティとして組み込む価値のある検査である．一方で，中枢気道・肺門近くなど超音波の届かない深部構造は描出できないため，あくまでゴールドスタンダードであるCR（・CT）と組み合わせて慎重に用いるべきである19)．
他の分野と同じ様に画像診断も日進月歩の勢いで進化しており，臨床現場には新しい放射線用語・画像が溢れている．本稿が，画像診断業務を専門としない医師がこれらを理解する為に割く時間を少しでも短縮する助けになれば幸いである．
