インタビュー
» 2024年01月24日 07時00分 公開

日本の技術が実用化に貢献、フォトンカウンティングCTは医療に革新をもたらすか医療技術 インタビュー(1/2 ページ)

CTに新たな進化をもたらす技術として2021年に登場したのがフォトンカウンティングCTである。ドイツの医療機器大手であるSiemens Healthineersが開発を進める中で、実用化に大きく貢献したのが、沖縄を拠点とする研究開発型メーカーのアクロラドの技術だった。

[朴尚洙MONOist]

 医療現場ではさまざまな検査装置が用いられているが、その中でも医療そのものを大きく変革したのが発見者であるヴイルヘルム・レントゲン氏の名前で呼ばれることもあるX線を用いたX線検査装置だろう。現在でも、X線フラットパネルディテクター(FPD)によってデジタル化されたX線検査装置が広く利用されている。しかし、X線検査装置で得られる画像は2次元であり奥行きに関する情報は得られない。より詳しい検査を行うには、体内のどの箇所に疾患があるのかなどを把握できる3次元の画像が求められる。

 CT(Computed Tomography:コンピュータ断層撮影)装置(以下、CT)は、X線検査の原理を基に、身体をあたかも輪切りにして見るかのような断層撮影の2次元画像を積み重ねていくことで体内の状態に関する3次元画像を得られるようにした検査装置である。1885年のX線の発見から約90年後の1970年代年に登場したCTは、X線検査装置と同様に医療現場に広く導入されており、さまざまな患者の疾患を治療するのに役立ってきた。

 2021年、このCTに新たな進化をもたらす技術が登場した。ドイツの医療機器大手であるSiemens Healthineersが、業界に先駆けて開発したフォトンカウンティングCT「NAEOTOM Alpha(ネオトム アルファ)」である。X線の光子(フォトン)を直接計測(カウンティング)することから名付けられたフォトンカウンティングCTだが、その実現には日本の技術が大きく貢献しているのだ。

フォトンカウンティングCT「NAEOTOM Alpha」の外観 フォトンカウンティングCT「NAEOTOM Alpha」の外観[クリックで拡大] 出所:シーメンスヘルスケア

固体シンチレーション検出器を基にしたCTの技術進化が飽和

 そもそもCTは、X線が患者の身体の周囲を回ることによって断層撮影を行う装置である。身体を透過したX線を検出する検出器としては、当初はキセノンガスを使うイオンチェンバー検出器が用いられていたが、1997年からは現行のCTに広く搭載されている固体シンチレーション検出器が採用されるようになった。以降のCTの進化は、固体シンチレーション検出器の多列化や高精細化によって進められるとともに、ノイズ低減やAI(人工知能)活用といったソフトウェア開発が主導してきた。

シーメンスヘルスケアの田中秀和氏 シーメンスヘルスケアの田中秀和氏 出所:シーメンスヘルスケア

 Siemens Healthineersの日本法人であるシーメンスヘルスケアでダイアグノスティックイメージング事業本部 CT事業部 プロダクトマネージャーを務める田中秀和氏は「ただし、固体シンチレーション検出器を基にしたCTの技術進化は2010年ごろから飽和し始めた。この技術限界を超えるために研究開発が進められてきたのがフォトンカウンティングCTだ」と語る。

 固体シンチレーション検出器を用いるCTでは、X線を可視光に変換した上で、さらにフォトダイオードで光から電気信号に変換するという2段階の工程が必要になる。また、飛散する光を集めるために検出器には隔壁を設置する必要があり、これが画像分解能の限界になっていた。一方、フォトンカウンティングCTは、先述した通りX線の光子を直接計測する技術であり、2段階の工程が必要な固体シンチレーション検出器とは異なり1段階で済む。さらに、隔壁が不要になるので、これまでの画像分解能限界を超えられるというわけだ。

従来型CTとフォトンカウンティングCT(PCCT)の技術比較 従来型CTとフォトンカウンティングCT(PCCT)の技術比較[クリックで拡大] 出所:シーメンスヘルスケア

 田中氏は「一般的なCTで得られる3次元画像はモノクロで、画素数もブラウン管テレビとほぼ変わらないレベル。フォトンカウンティングCTは、この白黒のブラウン管テレビがフルカラーのハイビジョンテレビになるようなイメージだ。CTの発明から約25年後に固体シンチレーション検出器が登場したが、そこから約25年でCTに新たなイノベーションをもたらすフォトンカウンティングCTを実用化できたことになる」と説明する。

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