画像診断技術

画像診断技術とは、放射線、核磁気共鳴、超音波、可視光線などを用いて、体外から生体内部の形態や機能を測定し、それらを視覚的に読み取れる画像にする技術のことであり、物理的手法を利用しているため、物理的診断法ともいわれる。 画像診断技術(物理的診断法)の代表的なものとして、X線診断法、磁気共鳴画像診断法、超音波診断法、核医学診断法、内視鏡検査法などがある。 1 X線診断法  X線診断法には、単純X線撮影法とX線コンピューター断層撮影法(X線CT)があり、これらは生体内の組織、臓器のX線に対する透過率(吸収率)の差を利用して画像化している。生体内の組織、臓器のX線吸収率については、骨≫血液、心臓、肝臓、腎臓>脂肪≫肺の順となっており、X線診断装置では、X線照射時に透過してきたX線を画像化している。X線診断法では、生体に対してX線を照射することから、X線被曝に対して注意する必要がある。 1)単純X線撮影法  単純X線撮影法では、X線管で発生させたX線を体外から被験者に照射し、身体を透過したX線をX線感光フィルムを用いて画像化する方法である。 単純X線撮影法で得られる画像については、X線の透過率の低い骨などは白く写り、X線透過率の高い肺などは黒く写る。 より鮮明な画像が必要な場合については、造影剤を用いるX線造影撮影法(造影検査)が行われることがある。X線造影撮影法では、陽性造影剤と陰性造影剤が用いられることがある。陽性造影剤とは、X線の吸収率が高い造影剤(硫酸バリウムやヨード化合物など)であり、X線の吸収率を高くすることで画像を鮮明にする目的で投与される。また、陰性造影剤とは、X線の吸収率が低い造影剤(空気、炭酸ガスなど)であり、投与すると周辺組織よりもX線吸収が低下してコントラストが強調させる。 2)X線コンピューター断層撮影法(X線CT、CTスキャン)  X線コンピューター断層撮影法(X線CT、CTスキャン)は、人体の周囲にX線を発するX線管と高感度のX線検出器の対を360°回転させながら多方向から体内を透過したX線量を測定し、得られたデータをコンピューター処理することにより、X線の吸収値(CT値)の違いから画像化する方法である。 X線コンピューター断層撮影法(X線CT、CTスキャン)では、単純X線撮影法と異なり、三次元画像を得ることができるため、病変部位の深さなどの情報を得ることができる。また、より鮮明な画像を必要とする場合には、造影剤を投与することがある。 ・CT値について  CT値は、水を「0」、空気を「-1000」、骨を「1000」としたX線の吸収(透過)の度合いを表す値であり、その値の大小関係は骨>筋肉>血液>脂肪>肺である。 2 磁気共鳴画像(MRI)診断法  磁気共鳴画像(MRI)診断法は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用した画像診断法である。MRIは、水素原子核(プロトン)が磁気内で特定の周波数を有する電磁波に受け共鳴現象を起こしたあと、電磁波を遮断し、基底状態に戻るまでの時間を画像化する方法である。磁気共鳴画像(MRI)診断法では、水の分布やその存在環境に関する情報を得ることができる。 1) MRIの原理  通常、プロトンのスピン軸は、さまざまな方向を向いているが、強力で方向が一定な静磁場中では、磁場方向と平行に配置するようになる。 磁場中のプロトンは首振り運動のような回転運動(歳差運動)をしており、そこに特定の波長を有する電磁波(ラーモア周波数を有する電磁波)を照射すると、プロトン原子核はそのエネルギーを吸収して励起状態となり、歳差運動の向きが変化する(この現象を磁気共鳴という。)。 磁場と平行であった磁気モーメントが傾くことで、横磁化が発生し、縦磁化が減少する。この状態でラジオ波の照射を中断すると、吸収したエネルギーを電磁波として放出しながら、ラジオ波を吸収する前の状態に戻る(この現象を緩和現象という。)。MRIでは、この緩和に要する時間をもとに画像化している。緩和については、縦磁化の緩和(縦磁化がもとの状態に戻る)および横磁化の緩和(横磁化の減少)があり、それぞれに要する時間を縦緩和時間(T1)、横緩和時間(T2)という。縦緩和時間(T1)については、信号の回復能力の指標とされており、横緩和時間(T2)については、信号持続能力の指標とされている。 歳差運動をしているプロトンは、磁場の強度が変化することにより共鳴周波数が変化する。このことを利用して、MRIでは、静磁場に加えて弱い磁場を段階的に加える(勾配磁場、傾斜磁場を加える)ことにより、信号を発している位置を決定することができる。 2) MRI診断法の特徴 ・放射線被曝がない(非侵襲性) ・あらゆる方向の画像が得られる ・プロトンが存在しない場所については無信号であるため、空気などによる偽像を生じない ・撮影時間がX線CTに比べ長い 3) MRI造影剤  MRIでは、コントラストのついた画像を得るために造影剤が用いられることがある。MRIで用いられる造影剤には、陽性造影剤と陰性造影剤があり、それらは、常磁性を有しており、造影剤の周囲に存在するプロトンの縦緩和時間(T1)、横緩和時間(T2)を短縮させる。 3 超音波診断法  超音波とは、ヒトが聴くことができない高い周波数の音波のことである。超音波診断法では、超音波の性質を用いて、生体内の内部構造や血流の分布を画像化していく画像診断法である。超音波診断法では、周波数2〜20MHzの超音波が用いられることが多く、腹部では5〜7.5→ Read More