０４０６５９　医用画像‐３３‐２／３３‐２‐５‐技術ノート‐田頭様

［技術ノート］

1．緒 言

X線 CT 検査は薄いスライスの画像を迅速かつ非侵襲的 に取得することができ，現代の医療では欠かすことのでき ない技術である．一方，過去数十年にわたる CT 装置の目 覚ましい進歩と普及は放射線被ばくの急速な増大をもたら し，その実態の把握と適切な管理が課題となっている[1]． このような問題を受け，医療被ばく研究情報ネットワーク Japan Network for Research and Information on Medical Exposures（J-RIME）は 2015 年 6 月 7 日，わが国初めてと な る 医 療 被 ば く の 線 量 指 標 を 示 し た 診 断 参 考 レ ベ ル Diagnostic Reference Level（通称 DRLs 2015）を公表した[2]．

医療機関において DRL を運用するためには，施設にお ける撮影手技ごとの標準的な線量を把握する必要がある． DRLは標準体型または標準ファントムによって設定され ており，X 線 CT 検査であれば標準 体 型（50∼60 kg）を 模したファントムを撮影したときの線量指標（computed tomography dose index-volume : CTDIvol, dose-length product :

DLP）を DRL と比較することで評価できる．しかし，冠 動脈 CT 検査と小児検査においては標準体型が幅広く設定 されており，また実際の撮影では患者の状態や撮影法の違 いによって被ばく線量が大きく異なる．このような場合は， 対応する被験者群の線量データを収集し，線量分布の統計 値をもって DRL と比較する必要がある．

線量情報を収集する手段の一つとして，digital imaging and communication in medicine（DICOM）の標準規格である放 射線線量構造化レポート Radiation Dose Structured Report （RDSR）を用いた手法がある．RDSR とは線量情報の収集 を目的とした，患者に利用した全ての照射情報を保持する 構造化レポートファイルである．その高い汎用性から，最 近では RDSR を使用した線量管理システムが販売され始 め，国内外において有用性が報告されている[3, 4]． 一方，医療機関においては RDSR 出力に対応している 装置を施設全体で備えなければ線量管理システムの導入は 困難であり，費用対効果比が低い．RDSR は一般に入手可 能なフリーソフト OsiriX（ニュートングラフィックス社） で内容の表示・確認ができ，2 次利用に可能なテキスト ファイルや XML ファイルに変換可能である（Fig.1）．し かしこの操作は検査単位でしか行われず，線量情報の統計 解析を行うには別個にデータベースシステムを構築する必 要がある．市販の線量管理システムを導入できない施設や データベース の 知 識 が 乏 し い 場 合 で あ っ て も，容 易 に RDSRを用いた線量情報の収集・解析ができる環境があれ ば DRL の運用に大いに貢献できる．

DICOM Radiation Dose Structured Report を利用した

CT 検査における放射線線量管理ソフトの開発

田頭

豊

†,††

，志村

浩孝

†

，坂本

博

†

，

佐藤

和宏

†

，梁川

功

†

，千田

浩一

†† †_{東北大学病院診療技術部放射線部門 〒980-8574 宮城県仙台市青葉区星陵町 1-1} ††_{東北大学大学院医学系研究科放射線検査学分野 〒980-8575 宮城県仙台市青葉区星陵町 2-1} （2016 年 2 月 22 日受付，2016 年 5 月 8 日最終受付）

Development of Computer code for Dose Management

Using DICOM Radiation Dose Structured Report in X-ray Computed Tomography

Yutaka DENDO

†,††

, Hirotaka SHIMURA

†

, Hiroshi SAKAMOTO

†

,

Kazuhiro SATO

†

, Isao YANAGAWA

†

, Koichi CHIDA

†† †_{Department of Radiology, Tohoku University Hospital,}

1-1 Seiryo-machi, Aoba-ku, Sendai, Miyagi, 980-8574, Japan

††_{Department of Radiological Technology, Graduate School of Medicine, Tohoku University,}

2-1 Seiryo-machi, Aoba-ku, Sendai, Miyagi, 980-8575, Japan （Received on February 22, 2016. In final form on May 8, 2016）

Abstract : June 7, 2015, Japan Network for Research and Information on Medical Exposures（J-RIME）published Diagnostic Reference Levels（DRLs 2015）for the first time in Japan. To operate the DRL, it is necessary to collect a great deal of radiation dose information of own facilities efficiently. The purpose of this study was to construct a system for collecting dose information in CT examination using Radiation Dose Structured Report（RDSR）. As a result of displaying the contents of RDSR using the free software, it was confirmed that there are differences in the information in RDSR by equipment and manufacturers. In-house software of dose management could be designed by focusing on the enumerated value, it was possible to extract information of interest from RDSR. For facilities which cannot introduce a commercial system, development of software for collecting radiation dose information using RDSR contributes greatly to the operation of DRL.

Keywords : computed tomography（CT）, digital imaging and communication in medicine（DICOM）, radiation dose structured report（RDSR）, diagnostic reference levels（DRLs）, dose management system

本研究では，CT 検査における RDSR を利用した簡易的 な被ばく線量管理ソフトウェアを開発したので報告する． なお，開発した線量管理ソフトウェアは施設の線量指標の 統計解析を目的としてのみ使用されることを想定しており， 個々の患者被ばく管理やインフォームドコンセントを目的 に使用されるものではない．

2．方 法

放射線科情報システムRadiation Information System（RIS: ACTRIS, J-MAC SYSTEM社）より，実験用の CT 撮影オー ダを発行した．このオーダを使用し，当院で保有する CT 装置 3 機種（SOMATOM Definition, SOMATOM Definition Flash, SIEMENS社：Aquilion ONE Vision Edition，東芝社） にてファントムを撮影し，CT 装置本体より CD へ出力し RDSRを取得した．また，撮影装置からシステムを経由す る過程で DICOM 転送構文やタグ情報が変更されていない かを確認するため，撮影画像と RDSR を画像保存通信シ ステム picture archiving and communication system（PACS） へ送信し，検像システム（EV Confirm, PSP 社）の機能を 用いて CD へ出力し RDSR を取得した． 2.1 フリーソフトによる RDSR ファイルの構造の確認 RDSRは一般的な DICOM 画像ビューワのタグ表示機能 を使用することで内容を確認できる場合があるが，その膨 大な情報量のため閲覧は不便を極める．また一部のDICOM ビューワにおいては値表現 Value Representation（VR）が 「SQ」であるタグの扱い方により，正確に表示できないも のもある．RDSR は階層化構造をとっているため，内容の 大部分が VR＝SQ のタグ以下に記述されている． 今回 RDSR の内容を表示する手段として，フリーソフ ト OsiriX を使用した．また RDSR ファイルのダンプリス トやメタヘッダを確認するために，フリーのバイナリエ ディタ Sante DICOM Hex Viewer（http : //www.santesoft.com /win/sante_dicom_hex_viewer/sante_dicom_hex_viewer.html） を使用した．上記 2 つのソフトは，本稿を執筆している現 在（平成 28 年 1 月）インターネットより無償でダウンロード， 使用が可能である． 2.2 線量管理ソフトウェアの開発 RDSRを 使 用 し た 線 量 管 理 ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 に は Visual C# 2010（Microsoft 社）を用いた．実装した機能は 次のとおりである． ① PC 端末や CD ドライブに保存された RDSR を展開し， 特定の線量情報のみを抽出して表示すること． ②結果を表計算ソフトで編集可能な CSV ファイルとして 出力可能であること． ③データ集計用の CSV ファイルに，検査ごとの線量情報 を追記，保存が可能であること． 開発した線量管理ソフトウェアを Visual C＃の機能を用 い 実 行 フ ァ イ ル と し て 発 行 し た．こ れ を 汎 用 PC（OS : Windows 8, Microsoft）に イ ン ス ト ー ル し，実 際 に RDSR の内容が閲覧可能か検証を行った．

3．結 果

3.1 RDSR ファイルの構造 RDSRの1つをOsiriXにて表示させた様子を示す（Fig.2）． 検査全体の DLP の合計を表す「CT Dose Length Product Total」の文字列は DICOM タグ（0008, 0104）Code Meaning に存在し，その値「393.70」はその後ろの（0040, A30A） Numeric Valueに記載されている．しかしこれらのタグは RDSR内では何度も使用されるものであり，その直前の 「Total Number of Irradiation Events」の値「5」も同様にタ

グ（0040, A30A）に格納されている．

異 な る メ ー カ ー の CT 装 置 よ り 出 力 さ れ た RDSR を Sante DICOM Hex Viewerで表示させた例を示す（Fig.3）． RDSRの階層構造を表すツリー表示を観察すると，記載さ れている内容の位置や順序がそれぞれ異なることがわかる． また 2 社の RDSR の間には，記載されている線量情報 の種類に違いが見られた．これはDICOM規格の「Attribute Type」によるものであると考えられるが，複数の RDSR を 比 較 す る と「タ グ の み が 存 在 し デ ー タ 長 が 0 の も の （type 2）」や「タグそのものが存在しないもの（type 3）」 といった項目が多数存在した．そのうちの一部をTable 1 に示す． RDSRの線量情報を記述する部分の DICOM タグ（0008,

0100）code value には 6 桁の数字が記載されていた．この 数字は Enumerated Value（EV）と呼ばれるもので，RDSR では格納される線量等の情報ごとに一意に割り振られてい るコード値である．CT検査であればDICOM part16:content mapping resourceの CT Radiation Dose SR IOD Templates[5] に記載されている．例えば「Total Number of Irradiation Events」では EV＝113812 であり，「CT Dose Length Product Total」では EV＝113813 である．

3.2 線量管理ソフトウェアの開発

自作線量管理ソフトウェアの画面をFig.4 に示す．当院 では，CT 装置本体より取得した RDSR は転送構文 Transfer Syntaxが明示的 VR（Explicit VR）であり，一方 PACS を 経由して検像システムから取得した RDSR の転送構文は 暗黙的 VR（Implicit VR）であった．このように装置の種 類や施設の運用によって DICOM ファイルの転送構文が異 なる場合が想定される．自作線量管理ソフトウェアには

Fig.2 The screen of OsiriX displaying RDSR meta header.

Fig.3 The difference in the structure of RDSR by equipment.（a）Definition Flash（b）Aquilion ONE

EV Code Meaning Definition Flash Aquilion ONE 125203 123014 113893 113899 Acquisition Protocol Target Region

Length of Reconstructable Volume Exposed Range

exists exists none none

Tag only exists Tag only exists

exists exists

DICOMファイルの転送構文をチェックする機能を設けた． 「Open as Explicit（明示的 VR）」「Open as Implicit（暗黙的

VR）」どちらかのボタンを押すとファイル選択のダイアロ グ が 開 き，RDSR の 読 み 込 み が 始 ま る．上 段・中 段 の フィールドは RDSR から線量管理に必要な可能性のある 情報をセルに表示するエリアで，表示項目はTable 2 に示 す通りとした．ここに表示する内容については，RDSR を CT装置本体から取得した場合と PACS から取得した場合 とで違いは見られなかった． 画面下段のフィールドは，指定したファイルを展開し， 上段・中段の表示内容をデータ収集用の CSV ファイルに 追記・保存する作業エリアである．この機能により，1 つ の CSV ファイルで線 量 情 報 の 蓄 積 が 可 能 で あ る．CSV ファイルを Excel 等の表計算ソフトで扱うことで，別個 データベースシステムを用意せずに撮影手技ごとの施設の 標準的な線量（中央値，平均値）の算出が可能となる． 当院が保有する 2 社 3 機種の CT 装置より出力された RDSRをすべて自作線量管理ソフトウェアで読み取り，表 示，CSV ファイルへの出力する動作を確認した．

4．考 察

画像診断装置のデジタル化が進んだ 1980 年 代 以 降， DICOMに関する知識は放射線技師にも広く浸透している．

DICOM Tag Tag Name EV Code Meaning

（0008, 0020） （0008, 1090） （0010, 0010） （0010, 0020） （0010, 0030） （0010, 0040） （0010, 1010） （0010, 1020） （0010, 1030） （0008, 1030） （0008, 0050） Study Date

Manufacturers Model Name Patient Name

Patient ID Patient Birth Date Patient Sex Patient Age Patient Size Patient Weight Study Description Accession Number 113812 113813 125203 123014 113820 G-C32C 113825 113893 113899 113895 113896 113897 113898 113826 113827 113828 113823 113832 113733 113833 113734 113834 113830 113835 113838

Total Number of Irradiation Events CT Dose Length Product Total Acquisition Protocol

Target Region CT Acquisition Type Procedure Context Scanning Length

Length of Reconstructable Volume Exposed Range

Top Z Location of Reconstructable Volume Bottom Z Location of Reconstructable Volume Top Z Location of Scanning Length

Bottom Z Location of Scanning Length Nominal Single Collimation Width Nominal Total Collimation Width Pitch Factor

Number of X-ray Sources

Identification Number of the X-ray Source KVP

Maximum X-ray Tube Current X-Ray Tube Current

Exposure Time per Rotation Mean CTDlvol

CTDlw Phantom Type DLP

Table 2 Information that computer code reads from RDSR

しかしながら RDSR は DICOM ファイルではあるが，画像 データとは異なる構造をとっているため，プログラム作成 には注意を要する．今回，RDSR も閲覧可能なフリーソフ トを使用することで，通常の DICOM 画像と RDSR との構 造の違いや特徴を明らかにすることができた．線量管理ソ フトウェア開発の際には，通常の DICOM ビューワを作成 するときのように「患者名を調べるにはDICOMタグ（0010, 0010）Patient Name を探す」といった設計ができない．線 量情報は同じタグ（0040, A30A）Numeric Value に記載さ れ る た め，RDSR か ら 必 要 な 情 報 を 取 得 す る た め に は DICOMが提供するテンプレートを参考に，タグだけでは なく特に Enumerated Value に着目するとよい． 異なるメーカーの CT 装置から得られた RDSR を比較す ることで，RDSR 規格の自由度が明らかになった．RDSR はテンプレートこそ用意されているものの，そのタグを RDSRに記載するかどうかの判断は装置メーカーの判断に 委ねられていることが予想された．線量情報を収集する立 場にとっては，自施設の装置が出力する RDSR に含まれ ている項目を事前に把握しておく必要がある．その場合に も，閲覧に容易なビューワの活用は有用である． 近年，RDSR を使用した線量管理システムが市場に出 回っているが，CT 検査ではその多くがプロトコル名に よって撮影手技を分類している．しかし本研究でも明らか になったように，RDSR に撮影プロトコルの情報が記載さ れない装置も存在する．また施設の運用によるが，例えば プロトコル名が「胸部単純」であっても実際には上腹部ま で撮影する例も存在しうる．このような場合には線量情報 の統計値に誤差をもたらす[4]．Target Region（EV＝123014） についても同様のことが言えるため，RDSR のみでは現状 では正確な線量管理は容易ではない．CSV ファイルを表 計算ソフトで扱いフィルタ機能を活用することで，プロト コル名以外にも装置名や Pitch Factor, Scanning Length など の組み合わせによって検査部位をある程度絞り込める可能 性がある． 本研究で開発した線量管理ソフトウェアには，DICOM タグ（0008, 0050）Accession Number を読み取る機能を設 けた．Accession Number とは病院内で発行された検査オー ダごとに割り振られるユニークな検査番号である．自作線 量管理ソフトウェアで蓄積された線量情報と，RIS より出 力された検査情報のデータベースとを紐づけることによっ て，被ばく線量管理の解析精度の向上が期待できる[6]． CT検査における被ばく線量管理の最近の動向として， Size-Specific Dose Estimation（SSDE）が注目されている． SSDEとは CTDIvolに患者の体格を加味した係数を乗じた

値であり，より実際の患者被ばくを反映した線量指標であ ると言われている[7]．開発した線量管理ソフトウェアの 補助的な機能 と し て，身 長 と 体 重 よ り 体 格 を 推 定 し て SSDEを計算する機能を設けた[8, 9]．SSDE の算出に必要 な患者の実効直径は位置決め画像や横断像から計測するこ とが一般的である[10]．SSDE を身長と体重から推定する ことの妥当性は別途検証後，報告する． 本研究の最終的な目的は，市販の線量管理システムを導 入できない施設でも汎用的に使用できる被ばく線量管理ソ フトウェアを開発することである．線量指標を DRL と比 較する際には多くの検査データを統計処理する必要がある が，当院の現状のシステムでは，PACS に対してある期間 に行われた CT 検査について RDSR ファイルのみを一括し て問い合わせ／取得（Query/Retrieve, Q/R）する手段がない． そのため，線量指標を収集して DRL と比較するためには 特定の検査の RDSR を手動で取得する必要がある．RDSR のみを効率的に Q/R できる仕様がシステムベンダより提 供されれば，本研究で開発したソフトウェアを用いた被ば く線量管理がより現実的なものとなる．並行して，自作線 量管理ソフトウェアに DICOM 通信機能を実装すること， またはフリーの DICOM サーバと自作線量管理ソフトウェ アとを組み合わせて被ばく線量管理システムを構築する方 法を模索していきたい．また自作線量管理ソフトウェアの 有用性が確認された際には，フリーソフトとして公開し多 くの施設で利用できるように環境を整える予定である．

5．結 語

自施設の CT 装置より出力された RDSR を，だれでも使 用可能なフリーソフトを使用して内容を確認した．その知 見をもとに自施設で線量情報を収集，解析するための線量 管理ソフトウェアを開発した．RDSR は被ばく線量管理に 活用できる情報を数多く有しており，今後は CT 検査のみ ならず，放射線検査全体として広く活用されることが期待 される標準規格である．市販のシステムを導入できない施 設でも使用できる線量管理ソフトウェアの開発は，DRL を含む被ばく線量管理の普及と発展に大きく寄与するもの である．

参考文献

[ 1 ] 赤羽恵一：医療被ばくの現状，Innervision，25，6-9， 2010． [ 2 ] 医療被ばく研究情報ネットワーク（J-RIME），他：最 新の国内実態調査結果に基づく診断参考レベルの設定． http : //www.radher.jp/J-RIME/report/DRLhoukokusyo.pdf. [ 3 ] 篠 雅 史，村 松 禎 久，佐 々 木 徹：X 線 CT に お け る Dose Index Registryシステムによる Notification Value の決定過程，日放技学誌，70（1），11-18，2014． [ 4 ] MacGregor K, Li I, Dowdell T, et al. : Identifying

Institu-tional Diagnostic Reference Levels for CT with Radiation Dose Index Monitoring Software, Radiology, 276（2）, 507-517, 2015.

[ 5 ] NEMA. Digital Imaging and Communications in Medicine （DICOM）Part 16 : Content Mapping Resource. http : //

dicom.nema.org/Dicom/2011/11_16 pu.pdf.

[ 6 ] 山本剛：RDSR 及び放射線オーダ情報を用いた被ばく 線量管理の解析精度向上に関する研究，第 35 回医療 情報学連合大会抄録集，162，2015．

[ 7 ] AAPM. Size-Specific Dose Estimates（SSDE）in Pediatric and Adult Body CT Examinations. https : //www.aapm.org /pubs/reports/RPT_204.pdf.

[ 8 ] 小川憲一：体重と身長から体厚を求める方法，日放技 学誌，65（1），50-56，2009．

[ 9 ] Khawaja RD, Singh S, Vettiyil B, et al. : Simplifying size-specific radiation dose estimates in pediatric CT, AJR Am J Roentgenol, 204（1）, 167-176, 2015.

[10] Sarvenaz Pourjabbar, Sarabjeet Singh, Atul Padole, et al. : Size-specific dose estimates : Localizer or transverse abdominal computed tomography images?. World J Radiol,

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