緒 言
がん診療において 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose (18F-FDG)を用いた陽電子放出断層撮影(positron emission tomography: PET)検査は，病期診断や手術 後の再発転移診断，放射線治療や化学療法の効果判定 に有用であり，治療方針の決定のために重要な画像診 断である1～4)．これらを正確に診断や判定を行うため には，どのような体格の被検者を撮像した場合でも， 同じ画質の PET 画像を得ることが理想的である．し かし，PET の画質は被検者の体格によって差が生じ ることが知られ，一般的に被検者の体格が大きくなる につれて，画質は低下する傾向にある5)．先行研究で は，体格の大きい被検者において PET の画質を向上 させるために，収集時間延長や18F-FDG の投与量を調 整する等の方法が提案されてきた．松本ら6)は body mass index(BMI)を用いて投与量や撮像条件を変更す ることで，一定の収集カウントを得られると報告して いる．島田ら7)は BMI に応じて収集時間を変更する ことで，体格に依存しない画質を得ることができると 報告している．しかし，肥満体型には内臓脂肪型肥満 と皮下脂肪型肥満が存在し，両者では同じ BMI や腹 囲であっても脂肪の付き方や分布に差が生じている． BMI には肥満体型の要素は含まれておらず，肥満体型 の違いが FDG-PET の画質に与える影響を検討した報
肥満体型の種類が FDG-PET の画質に与える影響
利光慎也 藤野圭介 廣川 裕
広島平和クリニック放射線科 論文受付 2016 年 12 月 1 日 論文受理 2017 年 5 月 15 日 Code No. 333Effects of the Obesity Type on FDG-PET Image Quality
Shinya Toshimitsu,＊ Keisuke Fujino, and Yutaka Hirokawa
Department of Radiology, Hiroshima Heiwa Clinic
Received December 1, 2016; Revision accepted May 15, 2017
Code No. 333
Summary
Purpose: The aim of our study is to evaluate whether an18F-FDG PET/CT image quality is influenced by the obesity type visceral fat or subcutaneous fat. Methods: We chose continuously 68 patients with obesity (35 subcutaneous fats and 33 visceral fats) who underwent an18F-FDG PET/CT scan at our clinic from January 3, 2015 to June 30, 2015. And then, we calculated the noise equivalent count (NECdensity), the signal to noise ratio of the liver (SNRliver), and the ratio of random coincidence counts to total prompt (random/prompt countrate) on each PET/CT image. Results: We observed that NECdensitywas decreased as the body mass index (BMI) and the abdominal circumference increased regardless of the obesity type. When the BMI was on the same degree between two types, however, NECdensityof a visceral fat was 21.6% that is inferior to that of subcutaneous fat on the average. A similar relation was satisfied also in abdominal circumference. Conversely, random/prompt countrate of a visceral fat was more than that of subcutaneous fat when the abdominal circumference and BMI were on the same degree, respectively. Overall, random/prompt countrate tended to increase as BMI and the abdominal circumference increased. With respect to SNRliver, the value of a visceral fat was inferior to that of subcutaneous fat unconditionally. Conclusion: When the BMI and abdominal circumference are on the same degree, respectively, the18F-FDG PET/CT image quality of visceral fat is inferior to that of subcutaneous fat. The measure is to extend the collection time by about 20% in the pelvic area from the abdomen of visceral fat type obesity.
Key words: noise equivalent count, subcutaneous fat, visceral fat
*Proceeding author
告は見当たらない．PET 画像上，皮下脂肪は内臓脂 肪と比べて FDG の集積は弱いことから，同じ BMI や 腹囲であっても肥満体型により FDG-PET の画質に差 を生じているのではないかと考えられる．したがっ て，肥満体型の種類による影響を知り，必要に応じて 撮像条件を変えるなどの対策をすることは，より安定 した PET 画像を提供するために有用と考える． 本研究の目的は肥満体型の種類，つまり内臓脂肪型 肥満と皮下脂肪型肥満の被検者における FDG-PET の 画像を比較し，差が生じた場合は両者の画質が同等と なる対策を検討することである． 1．方 法 1-1 使用機器，撮影条件および画像再構成条件
PET-computed tomography(CT)装置は Discovery ST Elite Performance(GE Healthcare 社)を使用した． この装置は 16 列マルチディテクタ CT を搭載し， PET 検出器は Bi4Ge3O12(BGO)シンチレータが使用さ
れている．PET 検査は，5 時間以上の絶食後に18
F-FDG(2.8 MBq/kg)を静注投与し，60 分間の安静待機 後に減弱補正用 CT を撮影し，続いて three dimen-sional(3D)-PET 収集(1bed: 90 s，slice overlap: 21)を 行った．画像再構成法に VUE Point Plus(subset: 21， iteration: 2)，ポストフィルタに Gaussian filter(full with at half maximum: 6.00 mm)を用いた．減弱補正 法は X-CT attenuation correction 法(管電圧：120 kV， 管電流：50-180 mA，X 線管回転時間：0.6 s/rot)を使 用した．なお，これらの撮像条件は通常撮影している条 件である．また，画像解析には Advantage Workstation ver.4.3(GE Healthcare 社)を使用した．統計解析に は，統計解析ソフト SPSS を使用し，有意検定には Wilcoxon test，相関関係にはピアソンの相関係数を用 いて評価した． 1-2 被検者の選定 当院で FDG-PET 検査を施行(期間：平成 27 年 1 月 4 日～6 月 30 日)した被検者について，後ろ向きに選 定を行った．この研究に関しては，当院倫理委員会の 承認を得ている．日本肥満学会の肥満症診断基準 20118)より肥満度 I の判定基準から BMI が 25.0 以上 の被検者を対象とした．肥満体型の判別は，日本内科 学会のメタボリックシンドロームの定義と診断基準9) から，臍部の内臓脂肪面積が 100 cm2以上を内臓脂肪 型肥満(内臓脂肪型)とし，臍部の腹側の皮下脂肪厚が 30.0 mm 以上を皮下脂肪型肥満(皮下脂肪型)とした． 肥満体型の種類を明確化するために，いずれにも該当 する場合は測定対象から除外した．検査時の血糖値が 150 mg/dL 以上，または腸管等へ強い生理的集積や， 腹部から骨盤部において高集積を有する病変が存在す る場合も測定対象から除外した． この期間で行われた総検査数は 3,194 件で，BMI が 25.0 以上の被検者は 621 名，この中で上記の条件を満 たした被検者は，内臓脂肪型が 33 名，皮下脂肪型が 35 名であった．除外した被検者の内訳を以下に示す (いずれの条件も満たさない：134 名，いずれの条件も 満たす：321 名，高血糖：41 名，強い集積を有する病変 や生理的集積あり：52 名，その他：5 名)． それぞれの肥満体型の内訳は，内臓脂肪型は男性 31 名，女性 2 名，年齢は 67.2±6.9 歳，皮下脂肪型は男性 1 名，女性 34 名，年齢 57.6±7.2 歳であった．男女の割合 は，内臓脂肪型は 93.9％が男性，皮下脂肪型は 97.1％ が女性と大きな偏りを生じ，年齢にも有意差を認めた (p<0.01)．BMI は，内臓脂肪型は 28.4±1.7，皮下脂肪 型は 28.3±1.4 で有意差を認めなかった(p>0.1)．なお， 判定基準である皮下脂肪厚は，皮下脂肪型はほとんど が女性であること，今回設定した期間内において BMI が 25.0 以上の女性被検者の平均年齢が 58.9 歳である ことから，成人女性における身体形状の加齢および日 内変化に関する研究10)より 60 代女性の下腹部の平均 の皮下脂肪厚である 28.4±2.4 mm を採用し，判定作業 の簡便化を考慮して 30.0 mm を判定基準とした． 1-2-1 内臓脂肪面積および皮下脂肪厚の測定方法 内臓脂肪の抽出方法を Fig. 1 に示す．被検者個々 の脂肪組織の Hounsfield unit 値(HU 値)は異なること
が知られている11)．よって内臓脂肪面積の測定は，は
じめに減弱補正用の CT 画像上の臀部で，なるべく均 一な皮下脂肪の部位に直径 20 mm の円形の関心領域 (region of interest: ROI)を 3 個設定して平均の HU 値 を算出した．それぞれの被検者に対して行い，脂肪組 織の HU 値の計測を行った．続いて臍部レベルの横 断像を用いて，内臓脂肪をすべて含むように(皮下脂 肪を除く)線で囲み，臀部で計測した皮下脂肪の HU 値の±2SD(±50 HU)の領域を抽出し，内臓脂肪面積 (cm2)とした11)．なお，臀部は人体の中で皮下脂肪組 織が多い部位であり，また，本研究の被検者において 最も薄い臀部の皮下脂肪厚が 20 mm であったため， 円形 ROI の直径を 20 mm とした． 皮下脂肪厚は CT 画像にて臍部レベルの横断像を用 いて，正中腹側の皮膚面から垂直に断面中心に進み， 腹壁に到達するまでの距離(mm)とした．武田ら12)は 皮下脂肪厚測定法の比較検討を行っており，キャリパ の測定値と CT 画像の測定値にほとんど相違はなかっ 673
たとしている．本来，皮下脂肪厚測定はキャリパで行 うのが一般的であるが，後ろ向きな研究であることか ら，CT 画像を用いて測定を行った． 1-3 評価指標 評価指標は，がん FDG-PET/CT 撮像法ガイドライ ンに記載されている被検者雑音等価計数(noise equiv-alent count: NECdensity)および肝 signal to noise ratio of liver(SNRliver)を算出した13)．また，全同時計数に対す る偶発同時計数の割合を算出した．
1-3-1 被検者雑音等価計数(NECdensity)
以下の式から NECdensity(kcounts/cm3)を算出した．
ここで， n は評価対象範囲のベッド数，Vpatientは撮像範囲内 の身体体積(cm3)とする．Pi は各ベッド i におけるプ ロンプト同時計数(Mcounts)，Ri は各ベッド i におけ る偶発同時計数(Mcounts)，Ti+Si は各ベッド i にお けるプロンプト同時計数から偶発同時計数を減算した 値で，サイノグラムのヘッダー情報から読み取った． 散乱フラクション(scatter fraction: SF)は，がん FDG-PET/CT 撮像法ガイドラインに記載されている値を 用いて 0.45 とした． は偶発同時計数の補正方法によ る係数で，今回は遅延同時計数を用いた実測のため 1 とした． 1-3-2 肝 SNR(SNRliver) CT 画像上，肝臓が最も大きく描出されている横断 面と同一断面およびその前後の断面の PET 画像上 に，直径 3.0 cm の円形の ROI を設定した，ROI の位 置は CT 画像を参照し，胆囊および主要な血管系を含 まず，かつ，呼吸の影響を避けるため肝臓上部を含ま ないように設定した．3 断面の ROI の standardized uptake value(SUV)の平均値(SUVmean)および標準偏 差(SUVs.d.)を読み取り，以下に示す式を用いて SNRliver を算出し，3 カ所の平均値を算出した．
Fig. 1 Measurement procedure of the visceral fat area.
(a) Three circular ROIs with a diameter of 20 mm are placed on the buttocks to calculate the average of HU. (b) The line outlines the tissue in the abdominal cavity at the umbilicus (subcutaneous fat excluded). (c) Within the region outlined in line, tissue with the value of A±2SDs was regarded as visceral fat tissue.
a b
1-3-3 全同時計数に対する偶発同時計数の割合 サイノグラムのヘッダー情報から全同時計数，偶発 同時計数を読み取り，偶発同時計数を全同時計数で除 して全同時計数に対する偶発同時計数の割合(％)を算 出した． 1-4 肥満体型における PET 画像の画質を安定化する ための対策 1-3-1 の結果から，内臓脂肪型および皮下脂肪型の うち NECdensityの低いものに対し，PET 画像の画質を
向上するための対策を施した．Masuda ら14)の報告で は，FDG-PET/CT 検査で肥満の被検者の画質を向上 させるためには，投与量を増加するのではなく，収集 時間の延長が有効であるとしており，がん FDG-PET/CT 撮 像 法 ガ イ ド ラ イ ン13)に お い て は， NECphantomは収集時間に比例して増加するとしている ことから，本研究では，腹部から骨盤部における 3D-PET の収集時間を延長することを対策とした．内臓 脂肪型と皮下脂肪型の NECdensityの差異(％)を基準に， 1bed あたり 90 s の収集時間から同等の割合(％)を延 長することとした． 2．結 果 2-1 被検者雑音等価計数(NECdensity)
それぞれの肥満体型による BMI と NECdensityとの関 係を Fig. 2，腹囲と NECdensityの関係を Fig. 3 に示す． グラフの回帰式は，x 軸が BMI の場合，内臓脂肪型は y=-0.0125x+0.5691 (r=0.618)，皮 下 脂 肪 型 は y= -0.0174x +0.7712(r=0.733)，x 軸が腹囲の場合，内臓脂 肪型は y=-0.0025x+0.4531(r=0.519)，皮下脂肪型は y= -0.0025x+0.509(r=0.302)となった．いずれの肥満体型 も BMI ま た は 腹 囲 が 大 き く な る に し た が っ て NECdensityは低下した．肥満体型の種類で比較した場 合，内臓脂肪型は 0.216±0.029，皮下脂肪型は 0.276± 0.043 で内臓脂肪型の方が有意に低くなった(p<0.01)． 2-2 肝 SNR(SNRliver) それぞれの肥満体型による BMI と SNRliverとの関 係を Fig. 4，腹囲と SNRliverの関係を Fig. 5 に示す．グ ラフの回帰式は，x 軸が BMI の場合，内臓脂肪型は y= -0.2548x+23.004(r=0.171)，皮下脂肪型は y=-0.4972x+ 31.376(r=0.368)，x 軸が腹囲の場合，内臓脂肪型は y= -0.0194x+17.638(r=0.054)，皮下脂肪型は y=-0.0212x+ 15.285(r=0.045)となった．いずれの肥満体型も BMI または腹囲が大きくなっても，SNRliverに有意な変化 は認めなかった．肥満体型の種類で比較した場合，内 臓脂肪型は 15.81±2.10，皮下脂肪型は 17.25±2.43 で内 臓脂肪型の方が有意に低くなった(p<0.01)． 2-3 全同時計数に対する偶発同時計数の割合 それぞれの肥満体型による BMI と全同時計数に対 する偶発同時計数の割合(％)の関係を Fig. 6，腹囲と 全同時計数に対する偶発同時計数の割合の関係を Fig. 7 に示す．グラフの回帰式は，x 軸が BMI の場合，内 675
Fig. 2 Relationship between BMI and NECdensity.
Fig. 3 Relationship between abdominal circumference and NECdensity.
臓脂肪型は y=1.1811x+26.728(r=0.722)，皮下脂肪型は y=0.9193x+30.136(r=0.708)，x 軸が腹囲の場合，内臓 脂肪型は y=0.2094x+40.376(r=0.524)，皮下脂肪型は y =0.1479x+42.479(r=0.333)となった．いずれの肥満体 型も BMI または腹囲が大きくなるにしがって，全同 時計数に対する偶発同時計数の割合は増加した．肥満 体型の種類で比較した場合，内臓脂肪型は 60.09±2.35， 皮下脂肪型は 56.24±2.29 で内臓脂肪型の方が有意に高 くなった(p<0.01)．
Fig. 4 Relationship between BMI and SNRliver.
Fig. 5 Relationship between abdominal circumference and SNRliver.
Fig. 6 Relationship between BMI and the ratio of random coincidence to prompt coincidence.
Fig. 7 Relationship between abdominal circumference and the ratio of random coincidence to prompt coincidence.
2-4 肥満体型における PET 画像の画質を安定化する ための対策 両肥満体型の NECdensityの平均を比較すると，内臓 脂肪型は皮下脂肪型と比べて低値となった．両者の差 異は 21.6％であったことから，腹部から骨盤部におけ る 1 bed あたりの収集時間を 90 s から 21.6％延長し た．計算上 109.44 s となるが，撮影装置に端数の入力 ができないため，切り上げ 1 bed あたり 110 s とした． 平成 27 年 9 月 1 日～平成 28 年 1 月 5 日の期間にお いて，3D-PET 収集前の減弱補正用の CT 画像から内 臓脂肪型と判定された被検者に対し，腹部から骨盤部 における収集時間を 1 bed あたり通常の 90 s から 110 s に延長した．この手法を，選定した被検者数が 30 名 に達するまで行った．内訳は男性 27 名，女性 3 名で 男性が 90％，年齢は 65.2±11.1 歳であり，補正前の皮 下脂肪型と比べて有意差を認めた(p<0.01)．BMI は， 28.0±2.5 で，補正前の両肥満体型と比べて有意差を認 めなかった(p>0.1)． 皮下脂肪型と内臓脂肪型，補正後の内臓脂肪型の NECdensityの比較を Fig. 8 に示す．皮下脂肪型は 0.276 ±0.043，補正後の内臓脂肪型は 0.2833±0.052 となり有 意差を認めなかった(p>0.1)． 3．考 察 FDG-PET/CT 検査において，どのような被検者を 撮像しても，常に同様の画質を得ることができれば理 想的であるが，肥満体型の被検者の画質は劣化する傾 向にある．肥満体型には内臓脂肪型肥満と皮下脂肪型 肥満があり，今回われわれは，肥満体型の種類が PET 画像に与える影響とその対策について検討を行った． 今回，選定した被検者において，皮下脂肪型は 97.1％が女性，内臓脂肪型(補正後を含む)は 92.1％が 男性と男女比に大きな差を生じた．Christen ら15)は FDG-PET/CT 検査における皮下脂肪型と内臓脂肪型 のグルコースの取り込みについて研究を行っている が，その中で両肥満体型において皮下脂肪と内臓脂肪 の SUV に男女差はなかったとしている．また，年齢 にも有意差を生じたため，今回選定した全被検者の年 齢 と NECdensityの 関 係 を Fig. 9 に 示 す が，年 齢 と
NECdensityに相関は認めなかった(r=0.116)．また， BMI には有意差を認めなかった．よって，今回の検証 結果は肥満体型の種類に依存するものであって，男女 比の偏りや年齢差の影響はないと考える． いずれの肥満体型も BMI または腹囲が大きくなる にしたがって NECdensityは低下した．この結果は先行 研究16)と同様であり，その要因は，被検者の体格が大 きくなるにつれて，偶発同時計数が増加するためとし ている17)．内臓脂肪型と皮下脂肪型を比較した場合， 同じ BMI や腹囲であっても，内臓脂肪型は皮下脂肪 型と比べて NECdensityは低くなり，平均で 21.6％の低 下がみられた．この原因は，偶発同時計数率にあると 考える．いずれの肥満体型も BMI または腹囲が大き くなるにしたがって全同時計数に対する偶発同時計数 の割合は増加したが，同じ BMI や腹囲であっても，内 677
Fig. 8 Subcutaneous fat, visceral fat and visceral fat (corrected)
NECdensitycomparison. Fig. 9 Relationship between age and NEC
臓脂肪型と皮下脂肪型を比較した場合，内臓脂肪型は 皮下脂肪型と比べて，全同時計数に対する偶発同時計 数の割合は平均で 3.8％増加した．偶発同時計数率の 増加により，NECdensityが低下したと考える． 内臓脂肪型の方が皮下脂肪型と比べて，偶発同時計 数率が高くなる理由について考察する．利光ら18)の 研究で皮下脂肪は吸収・散乱体となり NECphantomを低 下させ，皮下脂肪型肥満の画質低下の要因になってい るとしているが，皮下脂肪自体は偶発同時計数率の増 加には関与してないとしている．先行研究で，大澤 ら19)は水ファントム(FDG 水溶液)を用いて水の断面 積を変化させ，偶発同時計数の測定を行っている．そ の検証では，水の断面積を拡大するにしたがって，偶 発同時計数は増加したとしている．つまり，放射体の 断面積の拡大に伴い，偶発同時計数は増加するといえ る．今回選定した全被検者の皮下脂肪の SUVmeanの平 均は 0.33，内臓脂肪の SUVmeanの平均は 0.62 であっ た．よって，同じ BMI や腹囲であっても，PET 画像 上，FDG 集積が弱い皮下脂肪が多く存在する場合と， 皮下脂肪の 2 倍程度の集積を有する内臓脂肪が多く存 在する場合で比べると，内臓脂肪型の方が，皮下脂肪 型よりも強い放射断面積を有する面積が広くなること となり，偶発同時計数が増加すると考える． SNRliverは内臓脂肪型と皮下脂肪型を比較した場合， 内臓脂肪型は皮下脂肪型と比べて，平均で 1.44 の低下 がみられた．両肥満体型の肝門部レベルの腹側の皮下 脂肪厚の平均を比較すると，内臓脂肪型が 9.5 mm， 皮下脂肪型が 20.3 mm で皮下脂肪型の方が厚かった． よって，先と同様に同じ BMI や腹囲であっても，内臓 脂肪型の方が皮下脂肪を除くと皮下脂肪型よりも集積 が強い体幹部の面積が大きくなり，偶発同時計数は増 加し，その結果 SNRliverは低下したと考える． いずれの肥満体型においても，NECdensityおよび全同 時計数に対する偶発同時計数の割合は，腹囲よりも BMI で強い相関がみられた．松本ら6)は，BMI を用 いて最適収集時間を算出し，島田ら7)は BMI に応じ て収集時間を変更することによって体格に依存しない 画質を得ることができるとしている．両者とも BMI を主にして対応を検討しており，肥満体型の種類によ る影響の観点からも有用と考える．よって，これらに 肥満体型の種類による補正を加えることで，より安定 した画像を得ることができると考える．その手法とし て，われわれは内臓脂肪型の被検者に対し，腹部から 骨盤部における収集時間を 20％程度延長させた．そ の結果，皮下脂肪型の被検者と有意差のない画像を得 ることができた． 今回の検証により，同じ BMI や腹囲であっても内 臓脂肪型は皮下脂肪型と比べて画質は低下し，その対 策には収集時間の延長が有用なことを示せたが，実際 の臨床においては BMI が 25.0 以上の被検者 621 名の 中で，内臓脂肪型と皮下脂肪型の選定条件のいずれも 満たす，いわゆる混合型が 321 名存在した．混合型の 被検者に対する具体的な対策が，本研究からみえた課 題である．皮下脂肪よりも強い集積を示す内臓脂肪が 多く存在するほど偶発同時計数率は増加し，画質の低 下を招くことが推測されることから，同じ BMI にお ける内臓脂肪面積と NECdensityの関係を Fig. 10 に示 す．今回選定された全被検者の中で，最も数が多かっ た BMI が 28 台(18 名)の場合，内臓脂肪面積が増加す るにしたがって NECdensityは低下した(r=0.736)．次に 数が多かった BMI が 27 台(16 名)の場合においても 同様の傾向(r=0.658)がみられ，われわれの推論を後押 しする結果となった．以上から，混合型を含めた肥満 体型の被検者に対して，同じ BMI や腹囲であっても， 臍レベルの CT 横断面における内臓脂肪面積の大きさ に応じて，収集時間を調整する等のさらなる検討が必 要であると考える．また，減弱補正用 CT の撮影後， 3D-PET 収集を行う前に，速やかに内臓脂肪面積を測 定する手法の考案も，時間効率の面から必要な課題で あると考える． 4．結 語 今回われわれは，肥満体型の種類が FDG-PET の画
質に及ぼす影響について検証した．同じ BMI や腹囲 であっても，内臓脂肪型肥満は皮下脂肪型肥満と比べ て画質は低下する．対策として，内臓脂肪型肥満は腹 部から骨盤部における収集時間を 20％程度延長させ ることで，より安定した画像を得ることができる． 謝 辞 本稿を終えるにあたり，ご指導いただきました川崎 医科大学付属病院中央放射線部 甲谷理温氏に感謝申 し上げます． なお，本研究の要旨は第 43 回日本放射線技術学会 秋季学術大会(2015 年，金沢)にて発表した． 679 問合先 〒730-0856 広島市中区河原町 1-31 広島平和クリニック放射線科 利光慎也
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