血 管 撮 影 での 臨 床 の 場 において 放 射 線 技 師 に 求 められるもの 患 者 さんに 役 立 つこと 血 管 撮 影 で 医 師 が 放 射 線 技 師 に 求 めるもの きれいな 画 像 診 断 価 値 の 高 い 画 像

2010.6.5

　第

_{13回 東北ディジタル医用画像研究会}

血管撮影領域での画質と被曝

山梨大学医学部附属病院

　　　　放射線部　坂本　肇

血管撮影での臨床の場において

　　　　放射線技師に求められるもの

患者さんに役立つこと

血管撮影で医師が放射線技師に求めるもの

きれいな画像

診断価値の高い画像

医療被曝

線量限度なし

放射線障害の出現

（皮膚障害）

Ablation

_{6.5 months after}

_PCI

_{21 months after}

Koenig TR,et al. : Skin injuries from fluoroscopically guided procedures : Part 1,

（診療行為を制限しないため）

血 管 撮 影 領 域 に お け る 最 適 化

目的とした

_{IVRを的確に施行し、患者さん}

の被曝線量を可能な限り少なくすること

的確に施行

手技中の

_X線透視

　　　　撮影画質の確保

適切（最適）な

入射

_{X線量の調整}

医療被曝防護

画 質

線 量 （ 被 曝 ）

血 管 造 影 領 域 で の 画 質 と 線 量

デジタル

画質　　　線量

根拠に基づいた画質と線量の決定

線量増加

画質向上

線量低減

バランス

画質低下

本日のメニュー

１．線量の種類と確認

２．血管造影領域での画質と線量

３．血管造影領域での被曝線量

血 管 造 影 室 で 必 要 な 線 量 測 定 の 種 類

患者線量

　臓器線量

入射皮膚線量

　入射線量

　入射表面線量

　実効線量

　等価線量

従事者線量

　　実効線量

　　等価線量

　　空中線量

環境線量

　　管理区域

　　遮へい物　　

QC,QAの線量

_IEC、JIS

　始業点検

画質評価線量

ディテクタへの

　　入射線量

　被写体への

　　入射線量

血管造影領域における線量の種類

線 量 の 種 類 と 名 称

入射皮膚線量

_(Gy)

Entrance skin dose(ESD)

入射線量

_{( C/kg )}

Incident Exposure

Entrance Surface Exposure

入射表面線量

_{( C/kg )}

X-Ray Tube

FPD

照射線量

_{( C/kg )}

X線の透過と画像

X線スペクトル

X-Ray Tube

Chamber

Couch

I.I.

20cm

Grid

入射線量

出射線量

I.I入射線量

500

5

1

本日のメニュー

１．線量の種類と確認

２．血管造影領域での画質と線量

３．血管造影領域での被曝線量

画質の評価

1．コントラスト ( Contrast )

2．鮮鋭度 ( Sharpness )

3．雑音 ( Noise )

4. 信号対雑音比 ( Signal -to-Noise Ratio )

5. 検出量子効率 ( Detective Quantum Efficiency )

6. ROC ( Receiver Operating Characteristic )

画

質

X線管

フィルタ

管電圧

リップル

mAs

画像受像器

システム感度

エネルギー依存性

雑音

DQE

デジタル化

（マトリックス、ビット）

画 像

照射線量

装置

天板

グリッド

配置

（拡大率）

患者

厚さ

体型

臓器

造影剤

0

1

2

3

4

5

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Spatial Frequency at I.I. Input Plane(cycles/mm)

M

od

ul

at

io

n

T

ra

ns

fe

r

F

ac

to

r

7-inch I.I. mode

Pick-up Tube

CCD

I.I.-TV系の解像度特性

0.1

1

10

10

10

10

10

W

ie

ne

r

S

pe

ct

ra

l V

al

ue

(m

m

)

Spatial Frequency at I.I. Input Plane(cycles/mm)

7-inch I.I. mode 5.16nC/kg/Frame Cine Film Pick-up Tube CCD

I.I.-TV系のノイズ特性

W S

画質と入射線量

phantom

20cm

X-Ray Tube

測定方法

FPD

100cm

Incident Exposure

FPD入射線量変化

25.8nC/kg (100μR)

(0.22nGy)

51.6nC/kg (200μR)

(0.45nGy)

77.4nC/kg (300μR)

(0.67nGy)

103.2nC/kg (400μR)

(0.90nGy)

DSA

DA

Al 1mm

Tube Voltage

80kV

_0.2mmCu

SNR=S/SD

S:信号のピクセル値

SD:標準偏差値

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0

10

20

30

40

50

60

70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

FPD入射線量変化

_{入射線量と}

_SNR

SNR=S/SD

S:信号のピクセル値

SD:標準偏差値

Al Thickness (mm)

Al Thickness (mm)

S

N

R

S

N

R

DSA

_{D A}

0

20

40

60

80

100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

入射線量と

_SNR

FPD入射線量変化

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

SNR=S/SD

P

ix

el

v

al

u

e

Al Thickness (mm)

Incident exposure to FPD ( C/kg/F)

S

D

va

lu

e

Signal

S D

全ての線量で信号値が等しい

DSA

●

10cm

18cm

24cm

Phantom

Thickness

Iodine Dilution

3 times

0

5

10

15

20

25

30

0

100

200

300

400

500

600

I.I. Entrance Dose ( μR )

C

on

tr

as

t

(

%

)

Contrast

DSA画質と撮影条件

I.I.画質と線量

画質と線質

phantom

20cm

X-Ray Tube

測定方法

FPD

100cm

管電圧変化と画質

25.8nC/kg

(100μR)

Tube Voltage

60～120kV

Chamber

60kV

80kV

100kV

120kV

0.2mmCu

管電圧と

_SNR

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

120kV

110kV

100kV

90kV

80kV

70kV

60kV

Al Thickness (mm)

S

N

R

DSA

Tube Voltage

画質と線質

管電圧と

_SNR

SNR=S/SD

2.5

2.7

2.9

3.1

3.3

3.5

50 60 70 80 90 100 110 120 130

Al Thickness (mm)

S

D

va

lu

e

Signal

S D

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

P

ix

el

v

al

u

e

Tube Voltage ( kV )

画質と線質

FPD入射線量＝強度×量

臨床画像と

_SNR

Celiac A

S2

S6

A6

36

19.4

13.0

画質と線質

管電圧と

_SNR

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Al Thickness (mm)

S

N

R

19.4

13.0

80kV

画質と線質

管電圧と入射線量

0

.5

1

1.5

2

2.5

50 60 70 80 90 100 110 120 130

Tube Voltage ( kV )

D

os

e

R

at

io

線質と入射線量

100cm

phantom

20cm

X-Ray Tube

FPD

Chamber

25.8nC/kg

(100μR)

入射表面線量＝強度×量

管電圧・

_{SNRと入射表面線量}

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

120kV

110kV

100kV

90kV

80kV

70kV

60kV

Al Thickness (mm)

S

N

R

DSA

1.0

2.36

1.45

0.75

0.53

0.2mmCu

画質と入射線量

Entrance Surface

Exposure Ratio

付加フィルタ

.2

.4

.6

.8

1

0

.1

.2

.3

.4

.5

Cu Sheet ( mm )

R

el

at

iv

e

D

os

e

線質と入射線量

F P D

高管電圧

フィルタ

高管電圧

フィルタ

線量

大　 　中　　 小

小 　 　小　　 大

DSA画質と撮影条件

20

30

40

50

60

70

80

90

50

60

70

80

90 100 110 120 130

10

30

50

70

90

110

0

200

400

600

800

1000

S

N

R

S

N

R

I.I. Entrance Dose ( μR )

Tube Voltage ( kV )

SNR = S/SD

S--- 8mm inside diameter Phantom Thickness – 10cm

●

1 time

2 times

3 times

Iodine Dilution

S N R

I.I.画質と線量

ヨード濃度とDSA値

2.撮影条件

1

10

100

1

10

100

1000

90kV 20cm

70kV 1cm

70kV 10cm

70kV 20cm

90kv 20cm

70kV 1cm

70kV 10cm

70kV 20cm

Io

d

in

e

C

on

ce

n

tr

at

io

n

DSA Value

C

on

ce

n

tr

at

io

n

350

35

3.5

1mm

1mm

5mm

5mm

Video Level

Video Level

3000

3000

γ= 0.998 〜 0.988

γ= 0.998 〜 0.988

坂本肇、他：

DSAシステムにおけるビデオレベルの検討、日放技学誌、52(7),823-828 , 1996

I.I.画質と線量

ヨード造影剤とガドリニウム造影剤の比較

50

60

70

80

90

100

50

60

70

80

90 100 110 120 130

0

20

40

60

80

100

50

60

70

80

90 100 110 120 130

S

N

R

Tube Voltage ( kV )

S--- 8mm inside diameter

_{Phantom Thickness – 10cm}

Tube Voltage ( kV )

C

on

tr

as

t

(

%

)

I.I. Entrance Dose 300μR

●

1 time

3 times

■　 　

5 times

Iodine Dilution

_{Gadolinium Dilution}

●

1 time

2 times

■　 　

3 times

G d 造 影 剤 臨 床 応 用

G d 造 影 剤 臨 床 応 用

SMA

A5

RHA

RHA

G d 造 影 剤 臨 床 応 用

G d 造 影 剤 臨 床 応 用

(1/2

)

(1/2 希釈)

3ml

3ml

RE

RE

DSA

DSA

phantom

測定方法

FPD

100cm

被 写 体 厚 変 化 と 画 質

25.8nC/kg

(100μR)

Tube Voltage

_80kV

Chamber

5cm

10cm

20cm

30cm

5cm～30cm

Phantom Thickness

0.2mmCu

画質と入射線量

被 写 体 厚 変 化 ・

_{S N R と 入 射 表 面 線 量}

Al Thickness (mm)

S N R

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

30cm

25cm

20cm

15cm

10cm

5cm

S

N

R

Dose Ratio

5E-3

.05

.5

5

50

0

5

10

15

20

25

30

35

D

os

e

R

at

io

Phantom Thickness (cm)

2.5

6.3

1/20

1/7.7

1/2.8

1

画質と入射線量

0

.2

.4

.6

.8

1

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

被 写 体 厚 と 散 乱

_{X 線 比 率}

Phantom Thickness (cm)

S

ca

tt

er

-t

o-P

ri

m

ar

y

R

at

io

P

ix

el

v

al

u

e

It

Ip

Is

_Isv

Iv

Is/Ip

=(Isv-VG・It)/(It-Isv)

70kV

Cu

Cu

.3

.4

.5

.6

.7

0

.1

.2

.3

.4

Spot Filter ( mm )

S

ca

tt

er

-to

-P

ri

m

ar

y

R

at

io

Phantom Thicknesses

20 cm

Phantom Thicknesses

20 cm

Spot Filter

_3cm

( diameter hole )

Spot Filter

_3cm

( diameter hole )

I.I. Size

_{10 inch}

I.I. Size

_{10 inch}

Tube Voltage

80 kV

Tube Voltage

80 kV

スッポトフィルタ

フィルタ中心部の散乱線含有率

被曝線量

画 質

スポットフィルタの特性

坂本肇、他：透視被曝線量の低減ー付加フィルタの形状についての検討ー日放技学誌、

53(5),578-584 , 1997

D

os

e

R

at

io

(

%

)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0

20

40

60

80

100

120

Center

Periphery

Spot Filter ( mm )

837

697

558

419

279

140

E

xp

os

u

re

R

at

e

(

μ

C

/k

g

m

in

)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

50

60

70

80

90

100

110

120

Center

Periphery

Spot Filter ( mm )

C

on

tr

as

t

R

at

io

(

%

)

画質と入射線量

測定方法

FPD

100cm

被 写 体 厚 と ス テ ン ト 像

Tube Voltage auto

Chamber

5cm～30cm

Phantom Thickness

Stent

Stent(DRIVER 3mm)

0.2mmCu

64×64 SD

被 写 体 厚 と ス テ ン ト 像

画質と入射線量

5cm

DA

16

18

20

22

24

26

28

0

2

4

6

8

10

12

STENT

BG

S

D

va

lu

e

0.7mGy/min

78kV

被 写 体 厚 と ス テ ン ト 像

画質と入射線量

10cm

S

D

va

lu

e

2.2mGy/min

16

18

20

22

24

26

28

0

2

4

6

8

10

12

DA

80kV

被 写 体 厚 と ス テ ン ト 像

画質と入射線量

20cm

DA

S

D

va

lu

e

18.5mGy/min

16

18

20

22

24

26

28

0

2

4

6

8

10

12

80kV

被 写 体 厚 と ス テ ン ト 像

画質と入射線量

30cm

S

D

va

lu

e

94.5mGy/min

16

18

20

22

24

26

28

0

2

4

6

8

10

12

DA

86kV

Stephen Balter, et al.: Intervascular Brachytherapy Fluoroscopically Guided Interventions

0

5

10

15

20

0

200

400

600

800

S

N

R

Incident exposure to I.I. ( R/F)

μ

Signal

1mm

350mg/ml 30%

Noise

SD

acryl 18cm

70kV

80kV

100kV

Quantum Noise

System Noise

線 量

画 質

バランス

画 質 と 入 射 線 量

I.I.とFPDでの臨床使用時の線量

0

20

40

60

80

F

lu

or

os

co

pi

c

D

os

e　

R

at

e

(

m

G

y/

m

in

)

_平均値

_{28.7±14.5 mGy/min}

最小値　　

_{6.1 mGy/min}

最大値　　

64.6 mGy/min

0

2

4

6

8

10

12

14

G

ra

ph

ic

D

os

e　

R

at

e

(

m

G

y/

se

c

)

平均値　

4.7±2.5 mGy/sec

最小値　　

0.7 mGy/sec

最大値　　

_{12.3 mGy/sec}

I.I.

FPD

循環器画像技術研究会　線量測定班

統一幾何学的条件下におけるファントム入射線量

透視時の基準線量

撮影時の基準線量

透視・撮影線量

透視線量＝透視時間×透視線量率

撮影線量＝撮影回数×撮影線量

(mGy)

(mGy)

(min)

(mGy/min)

(mGy/F)

(F)

技師

画質

医師

被曝

P/s×

mGy/P

透視・撮影画質の決定

デジタルにより自由度が向上

デジタル

線量増加

画質向上

線量低減

画質・線量の両者を考慮

画質　　　　線量

最適化

バランス

画質低下

本日のメニュー

１．線量の種類と確認

２．血管造影領域での画質と線量

３．血管造影領域での被曝線量

患者入射皮膚線量

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

BAIVT Iliac Cardiac Abdominal Neuro

VAIVR

90%value

75%

25%

10%

50%

Iliac

PTA

Cardiac

IVR

Neuro

IVR

Abdominal

IVR

57.6

1655

468

1347

929

P

at

ie

n

t

S

ki

n

D

os

e

(

m

G

y

)

n=200

TLDによる

最大皮膚吸収線量

坂本肇、他：

BAIVTにおける術者と患者の被曝線量、透析会誌、36(6),1199-1205, 2003

患者入射皮膚線量

Fluoroscopic Time ( min )

P

at

ie

n

t

S

k

in

D

os

e

(

m

G

y

)

y = 15.8x + 128

r = 0.67

r

2

_{= 0.45}

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0

25

50

75

100 125 150 175 200

患者最大皮膚線量の測定には

_TLDを使用

n = 200

入 射 皮 膚 線 量 測 定 法

直 接 測 定 法

間 接 測 定 法

TLD

( Thermoluminescence Dosimeter )

蛍光ガラス線量計

SDM

( Skin Dose Monitor )

フィルム法

放射線感受性インジケータ

NDD法

( Numerical Dose Determination)

患者照射線量管理ﾈｯﾄﾜｰｸ

_PEMNET

面積線量計

精度が高い、煩雑

簡便、リアルタイム

被 曝 線 量 推 定 法

基準線量を基に皮膚線量を推定

精度が低い、参考値

IEC・JIS規格に準拠した装置では積算空気カーマの線量表示

術者

技師

が

リアルタイムで患者皮膚線量

を把握できれば最適化へ

面積線量

空気カーマ

間 接 測 定 法

60601-2-43 (2000-06)

International Electro technical Commission ( IEC )

国際電気標準会議

医用電気機器　パート　

_2-43

インターベンショナルプロセジャー用　

Ｘ線装置の安全に関する個別要求事項

基準空気カーマ

( Reference Air Kerma )

インターベンショナル基準点

( Interventional Reference Point )

Medical electrical equipment – Particular requirements for the safety of X-ray equipment for interventional

JIS Z4751-2-43(2005年)

IVR用X線装置ー安全

インターベンショナル

基準点

Interventional Reference Point

成人心臓カテーテル検査に適応

アイソセンタから

_{X線管側へ15cmの点}

55cm

70cm

X-Ray

Tube

Intensifier

Isocenter

Interventional

Reference

Point

Image

IEC・JIS規格に準拠した装置では積算空気カーマの線量表示

術者

技師

が

リアルタイムで患者皮膚線量

を把握できれば最適化へ

面積線量

空気カーマ

間 接 測 定 法

Exposure

Exposure

Air

Kerma

Air

Kerma

Area

Area

Area

Product

Area

Product

0.25Gy

0.25Gy

_4m

4m

1Gy.m

_1Gy.m

1Gy

1Gy

_1m

_1m

1Gy.m

1Gy.m

1Gy.m

1Gy.m

0.25m

0.25m

4Gy

4Gy

0.5m

0.5m

1m

1m

2m

2m

面　積　線　量

間 接 測 定 法

面積線量から皮膚線量へ

ESD : 入射皮膚線量(mGy)

DAPr : 臨床での面積線量計の表示値(mGy・cm

2

₎

SEA : 各I.I.サイズでの皮膚入射面積（cm

2

_）

Cf : 補正係数

(μen/ρ)

_tiss

/(μen/ρ)

_air

: 組織線量変換係数（空気に対する

皮膚の質量エネルギー吸収係数比）

ESD=(DAPr / SEA)×Cf ×(μen/ρ)

_tiss

/(μen/ρ)

_air

(μen/ρ)

_tiss

/(μen/ρ)

_air

= 36.00/33.97 = 1.06

Mcparland BJ: Entrance skin dose estimates derived from dose-area product measurements in

interventional radiological procedures. Br.J.Radiol.,71,1288-1295,(1998).

面積線量から皮膚線量へ

ESD=(DAPr / SEA)×Cf ×(μen/ρ)

_tiss

/(μen/ρ)

_air

Cf ＝ Kiair ×Ai / DAPi

I＝(Kiair×Ai / DAPi)×(μen/ρ)

_tiss

/(μen/ρ)

_air

インターベンショナル基準点を利用した面積線量計の校正

ESD=(DAPr / Ai)×I =

DAPr ×(I / Ai)

Ai

: インターベンショナル基準点での各

_{I.I.サイズの入射面積(cm}

2

₎

DAPr

: 臨床での面積線量計の表示値(mGy・cm

2

₎

臨床での

TLD

による実測値と

　　　　　　　面積線量計から求めた皮膚線量の比較

実測した皮膚入射面積

基準点での皮膚入射面積

T

L

D

(

m

G

y

)

Calculated Dose ( mGy)

n=75 y = 1.01x - 4.2

P < .0001 r = 0.994

T

L

D

(

m

G

y

)

Calculated Dose ( mGy)

0

500

1000

1500

2000

0

500

1000

1500

2000

n=75 y = 0.86x + 1.3

P < .0001 r = 0.971

0

500

1000

1500

2000

0

500

1000

1500

2000

成人カテーテル検査

坂本肇、他：新しく規格化されたインターベンショナル基準点についての考察、

IEC・JIS規格に準拠した装置では積算空気カーマの線量表示

術者

技師

が

リアルタイムで患者皮膚線量

を把握できれば最適化へ

面積線量

空気カーマ

間 接 測 定 法

±

_{50% 　　　 ±35%}

表示精度

IEC(JIS)での基準空気カーマの測定法

入射線量　

_{Incident Dose}

_{( mGy )}

推奨の測定方法

_{装置表示線量}

IRP

1/2

1/2

20cm

空気カーマ

装置表示線量

空気の吸収線量

_(mGy)

入射皮膚線量

皮膚の吸収線量

_(mGy)

IRP

間 接 測 定 法

装置表示線量（基準空気カーマ）と皮膚線量の関係

基準空気カーマ

_Kiair

_{( mGy )}

入射線量

IRP

Kiair = K

ID

×

Cf

Cf : 補正係数

テーブルの吸収：

_T

Kair = K

ID

×

Cf × T

基準線量

_{Reference Dose}

_{( mGy )}

入射表面線量

RD = K

ID

×

Cf × T × BSF

後方散乱係数：

_BSF

組織線量変換係数：

_CF

装置表示値

_K

ID

( mGy )

入射皮膚線量

_{Entrance Skin Dose}

_{( mGy )}

照射線量吸収線量変換係数

_{( CF )}

S.M.Seltzer＆J.H.Hubbellのデータより

空気の

_W値

33.97eV

検査テーブルの

_{X線吸収率}

Tube Voltage ( kV )

A

b

so

rb

ed

r

at

e

(

%

)

20

25

30

35

40

45

50

50

60

70

80

90 100 110 120 130

( Effective Energy keV )

インターベンショナル

基準点と入射皮膚位置

腹部領域

IRP

100cm

測定誤差

過大評価

腹部領域

_{IVR患者入射皮膚線量}

面積線量を利用した表示線量より推定さ

れた総入射皮膚線量と透視時間との関係

Fluoroscopic Time ( min )

P

at

ie

n

t

S

ki

n

D

os

e

(

m

G

y

)

y = 24.7x + 166 r = 0.77

r

= 0.58

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

実測した最大入射皮膚線量

TLDによる実測での最大入射皮膚線量

と透視時間との関係

推定された総入射皮膚線量

Fluoroscopic Time ( min )

y = 29.4x + 129 r = 0.73

r

= 0.53

C

al

cu

la

te

d

D

os

e

(

m

G

y)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0

20

40

60

80

100 120 140

本日のメニュー

１．線量の種類と確認

２．血管造影領域での画質と線量

３．血管造影領域での被曝線量