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ＭＲ装置(磁気共鳴画像診断装置)
| MR装置はI984年頃から本格的に臨床への導入が始まった。 |
| 当初は撮像時間が長かったこと みで、適用部位は頭部、頚部、脊椎領域が中心であったが、 |
| その後、高速撮影法が開発され、 腹部、関節部さらに造影剤を使った循環器及び血管系の診断も行われている。 |
| MR装置は形態の主要な画像診断装置として位置付げられているが、さらに体内の代謝機能測定や、脳機能計 番竃床研究のツールとして使われており、今後これらの機能診断が一般臨床にも適用されていくものと思われる。 |
| ＭＲ装置の特長は次の通りである。 |
| 1.軟部組織に対する識別能力が高い。 |
| 2.骨による障害陰影が無い。 |
| 3.任意方向の断層撮影が容易に行える。 |
| 4. 蕃3次元画像収集に適している。 |
| 5.竃放射線による被ばくが無く安全である 。 |
撮像原理
| 装置は静磁場内にある被検者体内の主として水素原子核の核磁気共鳴を信号として用い、傾斜磁場で任意方向の断層像を撮影する診断装置である。 |
| 水素や炭素など、特定の原子は原子核の自転よる磁性 (磁気モ一メント)を有し、強い静磁場の中に置かれるとラ一モア周波数と呼ばれる特有な周波数の電磁波に対して共鳴現象 (励起状態)を示す。 |
| これを磁気共鳴 (Magnetc Rezonance: MR) という。 |
| MR装置はこの電磁波をパルス的に与えて、生じた磁気共鳴とその減よる信号 (緩和時間:励起状態から元の状態へ戻るまでの蒔間)を計測して画像化する。 |
| 傾斜磁場にて磁気共鳴信号の識別をすることにより位置の検出をおこない、3次元のデータが得られる、 装置は、人体が発生する化学的信号を直接画像化するもので、その検査は「撮像」と呼ばれる。 |
装置構成
| (1)マグネットシステムマグネットシステムは静磁場を発生させる装置であり、被検者はこの中に入って検査を受げる。 |
| マグネットは氷久磁石と超伝導磁石の方式があり、前者は0.7T(テスラ)以下の中・低磁場シス テムに、後者は3Tまでの高磁場システムに使用される。 |
| 超伝導磁石には安定した高磁場を作る ため液体ヘリウムによる冷却が必要で、その蒸発を最小にするため冷却機が用いられる。 |
| (2) 傾斜磁場(クラジエント)システム MR信号が人体のどこから発生しているかその位置を識別するためには、静磁場の強度を位置によって変化させて、変化した磁場に特有のMR信号を分別計測して位置を識別する。 |
| 傾斜磁場システムは磁石に配置した傾斜磁場コイルとこのコイルに数ms単位のパルス電流を供給するクラジ エソトアンプで構成される。 |
| (3) RFシステム |
| RFシステムは共鳴現象をおこさせるため励起パルスを生成するRFアンプとそれらを被検体に照射するRFコイルからなる送信系、およびMR信号を受信する受信系で構成される。 |
| (4) 寝台 |
| (5)コンソールシステム撮像条件の設定、撮像画像の確認および配信等をおこなう。 |
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(6)全体システムの磁場及びＭＲ信号を処理して画像を 再構成する機能を受け持つ。 |
| (7)画像記録装置 |
撮像方式とその応用
診断用核医学装置
| 診断用核医学装置 核医学装置は放射性同位元素 (RI)で標識した化合物や、放射性医薬品 (トレーサ)を人体に 投与し、放出されたフォトン線)を検出して画像化する装置である。 |
| 投与されたトレーサは、生理学的、生化学的な性質に従って体内を移動するので、放出されるフ ォトンを測定することによって、臓器の循環・代謝情報や腫瘍の有無、神経伝達物質、神経受容体 の分布などを知ることができる。 |
| この装置は体内に投与された微量放射線の計測値を画像化することが基本であるため、他の画像 診断機器 (CT ・MR)に比べ宿命的に鮮明な画像は得られにくいが、生態活動そのものを画像化 できるという特徴がある。 |
| それだげに画像処理の技術や動態解析ソフトの必要性は高く、そのレベ ルは高度なものである。 |
| また、この装置はその検査法の性格上多岐にわたる機器を包含しており、 主たる機器を取り上げると次の通りである。 |
診断用核医学装置の主な機器
| (1)ガンマカメラ |
| (シンチレーションカメラ) |
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シンチレーショソと、放射線が蛍光物質中を通過するときに、その相互作用によって蛍光を発する現象で、 その微弱光を光電子増倍管で電気信号に変換して検出する。 |
| 通常のガンマカメラは大型シンチレータの上に多数の光電予増倍管を2次元に並べた検出器でガンマ線を検出し、対象とするトレーサの分布を平面画像として表示する。 |
| ガンマ線の倹出には、シンチレータで放射線のエネルギーを光信号に変換し、光電子増倍管で電気信号にする方式が用いられてきたが、 近年光や放射線を検出する半導体検出器が実用化されてきた。 |
| (2) SPECT |
| (Single Photon Emission Computed Tomography) |
| ガンマカメラの検出器を患者の回りを回転することによって、X線CTと同様な原理で断層像を再構成することができる。 |
| 通常のガンマカメラで使用されるトレーサに対応した装置をSPECT と言い、複数個の検出器を被写体の回りを回転させるタイプと多数の検出器を門筒状に配置して検出するリング形がある。 |
| 現在のガンマカメラは汎用形としてSPECT機能を合わせて有するが、SPECT専用の装置もありこれらは視野が40c㎡X25c㎡程度と小さく、総合感度が高く、高速
収集が可能である。 |
| (3) PET |
| (Positron Emission Tomography、ポジトロン断層撮影装置) |
| 放射線同位元素のなかには、陽電子 (ポジトロン)を放出するものがある。 |
| 陽電子は放出されるとただちに消滅するが、その際互いに逆方向の2個のガンマ線を放射する。 |
| PET装置は多数の倹出器をリング状に並べ、 この2個のガンマ線を同時計測で検出し、陽電子が放出されたトレーサの分布を計測する装置である。 |
| ポシトロンを放出する核種として炭素、窒素、酸素、フッ素など生体と同じ元素の放射線同位元素を使用するので、生体の代謝機能を阻害せず、生理化学的検査を観測することができる。 |
| とくに、フッ素系の放射性同位元素18Fをブドウ糖組成に組み入れたFDG(fuoro deoxy glucose)検査はブドウ糖代謝を調べることにより、たとえば、ガンの早期発見、転移、悪性良性の判定をおこなうことができる。
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| ポジトロン倹査は、トレーサである核種の半減期が長い18Fでも2時間程度と短く、その供給方法が課題であったが、近年専門のトレーサ供給会社に よる全国的な供給体制が整備されてきた。 |
| (4)PET-CT |
| ポジトロン断層撮影装置 |
| (PET)はポジトロントレーサの分布から各臓器の生化学的、生理学的な機能、たとえば、癌の早期発見、転移の有無、悪性良性の鑑別、治療効果の判定などの診断をおこなう検査装置であるが形態的情報制度は高くない。 |
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近年、PET 画像の機能情報とX 線CT 画像の形態的情報との融合(Image Fusion)により、PET の診断精度 は格段に向上してきた。 |
| この三うな背景から、PET 装置とx 線CT 装置は互いに相補的で不可欠な画像診断装置として認識され、 PET 装置とX線CT装置を一体化したPET-CT 装置が普及している。 |
超音波画像診断装置
| 超音波画像診断装置は超音波パルス反射法を生体に応用したもので、生体内に放射された超音波 バルスが生体組織の境界で反射して生じる反射波を再び受信して、生体内の断層像として映像化す るものである。 |
| また、生体内の超音波ドプラ効果を利用して，血流の速度などの血流情報を断層像 上にカラー表示するカラードプラ断層法があり、心臓はもとより腹部診断でも普及している。 |
| この装置は超音波のエコーを画像化するので、X線画像のような幾何学的な精度は得られないが、体内組織からの直接のエコーであること、動態のリアルタイム画像が無侵襲で比較的簡単に得
られることなど、 次のような特長がある。 |
| ①リアルタイム画像表示である。 |
| ②無侵襲的検査法で造影剤の必要がない。 |
| ③安全性が高く繰り返し検査ができる。 |
| ④ドプラ法により血流情報が断層像とともに得られる。 |
| また、さらに診断分野を広げるため、体腔内プローブ(経直腸プローブなど)、細経の血管内用 プローブなどの開発・実用化が行われている。 |
| 走査手段には電子式走査と機械式走査(メカニカル 走査)があり、それらの走査形式としてリニア、セクタ、コンベックスがある。 |
治療装置
| 放射線治療システムは粒予加速装置によるものと放射性同位元素によるものとに分げられる。 |
| 前者は、ＣＯ遠隔照射装置、電予線照射およびX線照射が可能なリニアアクセラレータが最も多く使われている。 |
| 大型サイクロトロン等による速中性子線や陽子線照射、重イオン照射なども大施設で行われている。後者は、ＣＯ遠隔照射治療装置、体腔内照射に用いる小線源治療装置が主流であるがＣＯ遠隔照遠隔照射装置のほうは大容量RIの輸送上の問題で下火となった。 |
| 新しいモダリティとして放射線治療装置との併用で効果が評価されている温熱治療、最近急速に普及した石破砕装置も、治療システムとして重要な位置づげとなっている。 |
治療装置の種類
| (1)医用リニアアクセラレータ |
| 二遠管内に形成されるマイクロ波電界により、電子ビームを直線的に加速して、Ｘ線又は電子線を発生させる。 |
| X線のエネルギーは4MV, 6～18MV等がある。 |
| 患部の標的線量/表面線量の大きい照射を行うためにアイソセントリックな回転機構となっている。 |
| (2)マイクロ波電場で電予を円軌道加速し高工ネルギー電予線を発生させ、電干線治療を行う三蓑に変換して治療を行うこともできる。 |
| (3)各種大型治療用粒子加速装置 |
| 速中性予線治療装置、陽子線治療装置、重イオン線治療装置などがあり、放射線医総合研究所な どで使用している。 |
| (4) 放射生同位元素治療装置 (RI治療装置) 60coを線源にした治療装置が主体で、外照射形遠隔治療装置、 及び内照射形遠隔治療装置がある。 |
| (5) 定位放射線治療システム 小さい病巣に多方向から放射線を精度良く集中照射して、効果的な治療をおこなうシステムで、先端に精度の良い絞りを持った小型のリニアアクセレータをロボットアームで制御するサイバーナ イフ、あるいは多数の60CO線源をへルメット上に配備してそれぞれのシャッタ-を開閉制御して ガンマ線を病巣に集中させて治療するガソマナイフ等が商品化されている。 |
| また大型のリニアアクセレータの絞り開度を病巣に合わせながら回転することにより高工ネルギ ーでの治療を効果的におこなう強度変調放射線治療システム (IMRT)も近年普及してきている。 |
| (6)放射線治療計画システム 治療の精度を達成するため、治療を行う前にその方法や手順のシミュレーショソを行って事前に 確認しておく必要がある。 |
| このシミユレーショソを行う装置が放射線治療計画システムで、線量分 布計算システム、CTシミュレータ、X線シミュレータ等がある。 |
| (7)ハイパーサーミヤ装置 |
| 腫瘍細胞は42.5℃シー以上で生存率が大きく低下し、加温時間が長いほど細胞の生存率が低下する。 |
| ハイパーサーミヤ装置は温熱治療を具体化したもので、 マイクロ波放射電磁界加温、RF波誘電加 温、高周波電磁界加温，超音波加温などの方式がある。 |
| (8)体外式結石破砕装置 |
| (体外衝撃波結石破砕装置) 電磁変換器などを用いて、衝撃波を体外で発生させ衝撃波を体内の結石に伝播集束させて破砕し、破砕された結石を自然排出するものである。結石のモニタリソグにはX線を使用することが多い。 |
