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部分容積効果(Partial Volume Effect)

分解能より小さいものが、周囲と混ざって本当の値より低く写る現象。CT値がずれる理由、核医学でSUVが下がる理由、減らすための具体策まで。

一言でいうと

部分容積効果とは、画素より小さいものを写そうとすると、周りと混ざって「薄まって」しまう現象です。

しくみ

CTでもMRIでも核医学でも、画像は小さな立方体(ボクセル)の集まりでできています。1つのボクセルには1つの値しか入りません。

ところが、そのボクセルの中に骨と軟部組織が半分ずつ入っていたら、どうなるでしょうか。装置は両方の平均値を1つの数字にして表示します。

結果として、

  • 小さくて高い値のもの(石灰化・造影血管・骨)は、実際より低く写る
  • 小さくて低い値のもの(小さな空気・嚢胞)は、実際より高く写る

どちらも「周りに引っぱられて、本当の値に届かない」という同じ現象です。

CTで困ること

たとえば細い血管や小さな石灰化のCT値を測ると、本当の値より低い数字が出ます。「石灰化かどうか」をCT値で判定しようとすると、判定を誤る原因になります。

肺結節の大きさを測るときも、輪郭がぼやけるため、スライス厚が厚いと正確に測れません。

核医学で特に問題になる理由

核医学(SPECT・PET)は、もともと空間分解能がCTやMRIより粗いため、部分容積効果の影響を強く受けます。

小さな腫瘍にしっかり集積していても、周囲の低い信号と平均されてしまい、SUVが本来より低く出ます。これを過小評価といいます。

影響が目立つのは、病変の大きさが空間分解能(FWHM)の2〜3倍以下のときです。それより大きい病変なら、ほぼ気にしなくて構いません。

減らすには

対策効くしくみ
スライス厚を薄くするボクセルが小さくなり、混ざる量が減る
マトリクスを大きくする面内の画素が細かくなる
再構成の分解能を上げるにじみそのものを減らす
部分容積補正をかける分かっている分解能から計算で戻す

いちばん基本かつ確実なのはスライス厚を薄くすることです。設問で対策を選ばせるときは、まずここを疑ってください。

国試ではこう出る

  • 1つの画素(ボクセル)の中に複数の組織が混ざると、その平均値が表示される。だから小さい高吸収の構造は実際より低く、小さい低吸収の構造は実際より高く出る。
  • 核医学では小さな病変の集積が過小評価される。SUVが本来より低く出るため、定量値をそのまま信じてはいけない。
  • スライス厚を薄くすると軽減される。逆にスライスを厚くすると悪化する。ここが対策を問う設問の答えになりやすい。
  • 影響が大きいのは、病変の大きさが空間分解能(FWHM)の2〜3倍以下のとき。それより大きければほぼ問題にならない。

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