平成3（1991）年度　共同研究実施報告書

課題番号	3−共研−42			専門分類		5
研究課題名	胸部Ｘ線ＣＴによる肺内病変の定量的自動診断法の開発
フリガナ 代表者氏名	クノ　ケンシ 久野　健志			ローマ字
所属機関	京都大学
所属部局	胸部疾患研究所
職　　名	教授
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配分経費	研究費	0千円	旅　費		0千円		研究参加者数	8　人

研究目的と成果（経過）の概要

最近，胸部Ｘ線ＣＴによる肺内病変の診断に対して，ＣＴ値の平均値や標準偏差を求め，定量的に診断しようという動きがあるが，病態の把握に必要な病巣の空間配置様式の評価はなされておらず，またこれに必要な読影の自動化は未開発の分野である。私共はこれらの問題を解決し，胸部ＣＴによる肺疾患の病態の定量的自動診断法を確立したい。


私共は、慢性肺気腫（Chronic Pulmonary Emphysema:ＣＰＥ）の胸部ＣＴにおける低呼吸領域（Low Attemuation Area:ＬＡＡ）が、病理学的な肺気腫病変と良く対応している事に着目し、ＬＡＡの２次元空間分布形式の解析を行った。まず、-800 Hounsfield Unit（ＨＵ）以下を解析対象とする事により、肺野を胸壁および肺内大血管から分離抽出した。まず、連続するＬＡＡを認識し、これをＣＬＡ（Continuous Low Attenuation Area）と呼び、その大きさ（ＣＬＡｓ）、数（ＣＬＡｎ）および円形度（ＣＬＡｃ）を算出した。この結果、対照群に比べて、 ＣＰＥ群では、有意にＣＬＡｓの増大とＣＬＡｎおよびＣＬＡｃの減少を認めた。またＣＬＡｓの対数と、ＬＡＡ面積の肺野全体の面積に対する比率（ＬＡＡ％）は高い直線相関を示し、また各被験者のおけるＣＬＡｃとＣＬＡｎも高いlog−log相関を示した。以上の結果より、肺気腫病変の進行に伴って、ＬＡＡは互いに融合し、大きな連続したＬＡＡ（ＣＬＡ）となり、ＣＬＡの数はむしろ減少し、円形度が減少する事より、ＣＬＡの構造が複雑になって行く事が示唆された。また，肺気腫病変は、これらのパラメーターが互いに緊密な関係を持ちながら進行して行く事が示唆された。
次に、Texture Analysisの手法を用いてＬＡＡとｎｏｎ−ＬＡＡの領域の互いの関係を解析した。肺野を水平方向にスキャンし、ｎｏｎ−ＬＡＡからＬＡＡに変化する確率を求めた。スキャン幅は、終末気管支径、細葉単位の大きさに相当する１，５ピクセル幅とし、これをＲＮ１，ＲＮ５とした。ＬＡＡ％とこれらの関係を解析すると、いずれのサンプルも、ＲＮ１，ＲＮ５共に 50ＬＡＡ％付近で最大値を持つ、上に凸の曲線の近傍に密集し、そのピーク値は各々0.09，0.18であり。また両者の比：ＲＮ５／ＲＮ１はＬＡＡ％に関わらず、一定値2.0程度であった。ランダムシミュレーションによれば、慢性肺気腫の進行において、１ｘ１ピクセル幅の新しいＬＡＡが増殖して行くのに伴って、５ＬＡＡ％につき１ｘ１ピクセル幅の割合で既存のＬＡＡが増大していくプロセスが、これらの結果を最も良く説明できた。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、久野健志：　胸部ＣＴのコンピューター処理による肺気腫病変定理化の試み、医用電子と生体工学、2 9:60, 1991.
酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、田中瑩子、小山弘、西村浩一、種村正美、伊藤春海、久野健志：　胸部ＣＴのコンピューター処理による慢性肺気腫作成の試み、　臨床放射線、37:(103-108)，1992.
N. Sakai, M. Mishima, K. Kawakami, T. Fukunaga, N. Sugiura, K. Nishimura, H. Ito, M. Tanemura and K. Kuno. Quantitative Assessment of the Size and Shape of Continuous Low Attenuation Areas on Chest CT Scansin Chronic Pulmonary Emphysema Patients. Investigative Radiology (投稿中)
M. Mishima, K. Kawakami, N. Sakai, T. Fukunaga, N. Sugiura, K. Nishimura, H. Ito, M. Tanemura and K. Kuno. Quantitative Assessment of Low Attenuation Areas Using Texture Analysis on Computed Tomography in Chronic Pulmonary Emphysema (CPE). Investigative Radiology (投稿予定)

N. Sakai, T. Fukunaga, K. Kawakami, M. Mishima and K, Kuno : Quantitative Assessment of Emphysematous Change in Lung by Using Computed Tomography.: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Kyoto, Japan. 1991.7.
N. Sakai, M. Mishima, T. Fukunaga, K. Kawakami, N. Sugiura, K. Nishimura, K. Satoh, Y. Sagawa and K. Kuno: Quantitative Assessment of Emphysematous Change in Chronic Obstructive Pulmonary Disease using Computed Tomography: First Annual Congress on European Respiratory Society, Brussels, Beigium, 1991.9.
酒井直樹、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、田中瑩子、三嶋理晃、久野健志、小山弘、西村浩一、泉孝英：　胸部ＣＴのコンピューター処理による慢性肺気腫指標作成の試み、第31回日本胸部疾患学会総会、1991.4.
酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、田中瑩子、久野健志、小山弘、西村浩一、泉孝英：　慢性肺気腫病変の空間分布に関する考察、第37回日本胸部疾患学会近畿地方会、1991.6.
三嶋理晃、酒井直樹、福永隆文、田中瑩子、杉浦直治、久野健志：　慢性肺気腫病変の空間分布に関する考察、第37回日本胸部疾患学会近畿地方会、1991.6.
酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、久野健志：　胸部ＣＴのコンピューター処理による肺気腫病変定量化の試み、第30回日本エム・イー学会大会、1991.7.
酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、久野健志、小山弘、西村浩一、泉孝英：　慢性肺気腫症例の胸部ＣＴにおける気腫性病変の空間分布の解析、第43回閉塞性肺疾患研究会、1991.7.
酒井直樹、三嶋理晃、福永隆文、川上賢三、杉浦直治、久野健志：　慢性肺気腫症例の胸部ＣＴにおける気腫性病変の空間分布の解析、第28回日本生理学会総会、1991.10.
三嶋理晃：　肺気腫の画像診断、平成３年度京都大学胸部疾患研究所学術講演会、1992.1.
三嶋理晃、酒井直樹、川上賢三、福永隆文、田中瑩子、平井豊博、杉浦直治、久野健志、西村浩一、伊藤春海、種村正美：　Texture Analysisを用いた、慢性肺気腫の胸部ＣＴ像における低吸収領域の空間分布の解析、第44回閉塞性肺疾患研究会、1992.1.

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

まず，第一段階として，肺組織を胸部全体のＸ線ＣＴより自動的に選別する方法を開発する。これには胸郭・肺内の気管支・肺内血管などを自動的に認識し，除去する必要がある。これに対しては，ｅｄｇｅ検出など高度の画像認識技術を必要とし，統計数理研究所との共同研究が不可欠である。さらに，抽出した肺組織のＣＴ値に関しては，現在行われているような全体的な統計解析では，肺疾患の病態を的確には把握できず，ＣＴ値の空間分布様式の解析が必要であると考えられる。この病巣の空間配置に関して，他の分野で行われているｔｅｘｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ等を応用して，肺疾患の病態を的確に反映し，患者の予後を推定できるようなパラメーターを共同開発したい。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
川上　賢三	京都大学
酒井　直樹	京都大学大学院
杉浦　直治	京都大学大学院
種村　正美	統計数理研究所
平井　豊博	京都大学大学院
福永　隆文	西京都病院内科
三嶋　理晃	京都大学