検査４年 放射性同位元素検査技術学・核医学概論
水曜１講目
国家試験で核医学検査はほとんど出題されない。
放射線に関する問題は、最近は被ばくに関する出題が毎年２問程度。
物理系問題 （情報、医用工学など）は１０問程度出題あり。
物理系の過去問題を解説し、国試対策の講義を行います。

令和５年 国家試験

解答 ４

放射線の生物への影響とは、放射線によるDNAの損傷が最も重大。DNAが損傷すると 細胞分裂ができない、または異常細胞が出現。赤血球にはDNAが無いので、影響がない。
輸血血液には放射線を照射する。赤血球には影響がなく、他人の白血球（白血球は核がある＝DNAがある）が損傷し、輸血による他人の白血球で生じる免疫障害を予防できる。

令和５年 国家試験

解答 ５

Bq（ベクレル） ：放射性同位元素(RI)の放射能の強さの単位
放射性同位元素（RI）が、１秒間に放出するγ線や粒子線（α線やβ線や中性子線など）の数。
C/kg (クーロン per kg) : 空中での放射線の強さの単位。
空気１ｋｇに１Ｃの電荷を発生させる放射線の強さが、１C/kg

eV（エレクトロンボルト） ： X線やガンマ線や粒子線の強さの単位。放射線の強さ（放射線加重係数）。
Gy（グレイ）： 被ばくの単位。（物理的な被曝の吸収線量）
物質１ｋｇに１Ｊ（ジュール）のエネルギーを吸収したのと等価の被曝の強さ。放射線の癌治療では、癌組織に、５０～７０Ｇｙを照射する。
Sｖ（シーベルト）: （病気でない健常な）人体の被ばくの単位
実効線量とは、医師や技師、患者の正常組織など、本来は被曝を受けることを避けたい部位に受けた被曝。
物理的に同じ放射線（Gyが同じ）でも、組織によって放射線の影響が異なる（組織加重係数）。
実効線量(Sv) =吸収線量(Gy) x 放射線加重係数 x 組織加重係数

線量等量（Sv）= 吸収線量（Gy） x 線質係数 Q等価線量（Sv）= 吸収線量（Gy） x 放射線加重係数 W
実効線量（Sv）= 等価線量（Gy） x 組織加重係数 T

臓器や組織の感受性の違いを補正する組織加重係数（tissue weighting factor）という係数があり、１人の人間が受けた線量(実効線量と呼ばれる)は各組織の受けた生物学的効果に比例する量の合計として定義される。

職業被曝の線量限度 Dose limit
実効線量限度 Effective Dose limit
男性 100 mSv/5年 （50 mSv/年）
女性
5 mSv/3月
妊婦 内部被曝 １mSv/出産まで
等価線量限度 Equivalent Dose limit
水晶体 100 mSv/5年
皮膚500 mSv/年 (緊急 1000)
妊婦腹部表面 ２mSv/出産まで

北大病院
核医学検査室
ＰＥＴ/ＣＴ装置

ＰＥＴ:
陽電子ＣＴ
Positron
Emission
Tomography18F-FDG （Fluoro Deoxy Glucose）は、ブドウ糖の類似物質（analog）で、ブドウ糖と同様に組織に摂取されるが、代謝されないので組織内に長く停滞し、脳や病変のブドウ糖定量画像収集に有用な薬剤となる。
（ただし、肝細胞、高分化型肝細胞癌には取込まれにくい。）
HOHOO

HOO

HOHO

HOOH
OH

D-Glucose
ブドウ糖OH
18F

18F-FDG

NormalAortitis

Lung ca.

18F-FDG PET

腫瘍、炎症のほかに脳、尿、ときに心筋へ正常集積を認める。

高安動脈炎

肺癌

一般的に、体内組織は、エネルギー源として脂肪酸を摂取し、ミトコンドリア内のベータ酸化回路で脂肪酸からＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を産生する。
ベータ酸化回路はＡＴＰ産生は多いが、酸素を多量に要求する。
癌細胞や炎症細胞など、急に出現した異常組織は、酸素を運ぶ赤血球の通路である血管が不備なので、酸素をあまり要求しない解糖系でＡＴＰを産生する。
解糖系はＡＴＰ産生量が少ないので、普通の組織ではあまり稼働していない。
そのため、ＰＥＴ検査で、ブドウ糖と類似物質の放射性薬剤ＦＤＧを使うと、腫瘍や炎症病変に集積し、さらに代謝されないので病変組織内に長く停滞し、画像化できる。

18F-FDG

Brain PET

185MBq 静注１時間後5分撮像

FDG-PET の 健康保険適用疾患
1. てんかん2. 虚血性心疾患
心サルコイドーシス
3. 悪性腫瘍 （早期胃癌を除く）（病理診断で悪性病変と確定した症例に限る）

４．血管炎 高安動脈炎など（平成30年から）

高安動脈炎指定難病（330疾患ある）の一つ。登録患者 7000人（原因不明疾患に対する医療費補助制度がある）
平成３０年４月から FDG PET の保険適用。
９割が女性。好発年令は10～30才。若年女性。
若年女性で重症の頸部痛、頭痛、肩凝りの症例で、CT等で大動脈弓の分枝血管に狭窄等の所見、左右上肢での血圧測定値に左右差などあれば、FDG PET/CT実施を。炎症血管にFDG集積あり。
治療法は、ステロイド（減量すると再燃しやすい）、抗体医薬（トリシズマブ（アクテムラ） IL-6R）（本来は関節リウマチ薬。高価。5000円/日））

SUV ( Standardized Uptake Value)=

病変の放射能濃度（Bq/ml）
体内平均放射能濃度（Bq/ml）（ 投与量（Bq） / 体重（ｇ） ）分子と分母の放射能は時刻を合わせる（半減期補正をする）必要がある。
病変の放射能濃度が体内平均の何倍かを示す半定量値。 正常値は １。
2.5～３以上を病的集積と考える。

半減期

Ｈａｌｆ ｌｉｆｅ Ｔ１／２
（ ｔ / Ｔ1/2 ）Ｎ ＝ Ｎo ｘ （１／２）
崩壊定数 λ１秒間に原子核が崩壊する割合
ＮｄＮ／ｄｔ ＝ -λＮ

Ｎo
Ｎ ＝ Ｎoｅ－λｔＮo／２ ＝ Ｎo
Ｎo／２
１／２ ＝
Ｎo／４

ｅｅ

-λＴ1/2-λＴ1/2ｅLog（１／２） ＝ Log （ｔＴ1/2 ２Ｔ1/2-λＴ1/2 ）Log２ ＝ ０．６９３ ＝ λＴ1/2

正面と背面のカメラで撮影した像が異なる理由は、人体がガンマ線を吸収、散乱させているため。
体表から深い部位ほど描画が薄い。

陽電子消滅 （ annihilation）
陽電子（positron：電子の反粒子。素粒子の一種）を放出する放射性核種の近傍において、陽電子と電子が結合して消滅し、１対の 0.51MeV の消滅放射線を反対方向に放出。
エネルギー保存則
電子質量 meはE = me C2 = 0.51 MeVの放射線になる。
（鉛４ｍｍでエネルギーが半減する程度の電磁波）
運動量保存則２本の消滅放射線は反対方向に放出放射線（Radiation）は、２種類ある。
１．電磁波（ Ｘ線、ガンマ線 ）＝ 空間の振動エネルギー
２．粒子線（ 電子線、陽電子線 など ）＝高速に飛ぶ粒子 （質量をもつ）
Ｘ線、ガンマ線より人体への影響が大きい

放射能（Radio-activity）とは、１秒間に放出される放射線の数 。
放射能の単位は ベクレル （Ｂｑ）。

電磁波（Ｘ線、ガンマ線、光線、電波など）
は、空間の振動エネルギー。
空間 (Universe) とは何もない所ではない。
空間とは、物理的実在物（構造物）である。
空間構造の振動が、Ｘ線、ガンマ線、可視光線、電波 などの電磁波になる。

電磁波の名称と波長Ｘ線,ガンマ線：10 ピコ～10ナノ メートル可視光線 ： ４００～８００ ナノ メートルマイクロ波： １００ マイクロ～１ メートルPETカメラは、コリメータがないので高感度。
コリメータは小さい孔を多数あけた鉛板。検出感度を下げる。

CT値 （ HU : Hounsfield Unit ）組織の密度に比例する値
CT断層像の画素値の基になる値は体内の 各組織の線減弱係数 μｔ だが、臨床的な理解度を容易にするためにμｔ に比例した値がCTの画素値に使われる。
CT値 = 1000 x （ μｔ - μw ） ／ μw
μw : 水のX線吸収係数 （線減弱係数）
μt : 組織のX線吸収係数 （線減弱係数）

空気のCT値 は -1000
1000 x （ μ air - μw ） ／ μw = -1000 （HU）

厳密には空気の線減弱係数 μ air は０ではないが、水や人体組織と比べると極めて小さい値なので、CT値を計算する場合は μ air = ０ とする。

水のCT値 は 0 （ 比重１の密度が 0 HU ）1000 x （ μw - μw ） ／ μw = 0 （HU）
水の２倍の線減弱係数の物質のCT値は 1000
（ 水の２倍の密度が 1000 HU ）1000 x （ 2 μw - μw ） ／ μw = 1000 （HU）

１５Ｏ-ＣＯ２、Ｏ２脳ＰＥＴ

脳血流量ＣＢＦ、酸素摂取率ＯＥＦを定量。

右内頚動脈高度狭窄症例。 脳梗塞ではないが（ＭＲＩ Ｔ２像は正常）、右ＡＣＡ、ＭＣＡ領域の 高度血流低下、酸素摂取率の亢進あり。
（貧困灌流 misery perfusion の状態）

１８Ｆ-ＦＤＧ

脳ＰＥＴ 脳のブドウ糖消費量を定量
若年性アルツハイマー病 左右頭頂葉の変性、糖代謝低下。

１５Ｏ-Ｈ２Ｏ

心筋ＰＥＴ

安静状態では心筋血流MBFが正常でも薬剤負荷をかけると血流が低下する狭心症（angina）などを調べる。

７０代

認知症とパーキンソン病症状

左右の頭頂葉と後頭葉の血流に低下を示す。
びまん性レビー小体病。 脳組織の変性。
ときどき認める認知症の原因疾患。

びまん性レビー小体 （Lewy bodies）病

レビー小体は，パーキンソン病の脳幹部神経細胞内の封入体で，パーキンソン病の病理学的特徴とされる。
このレビー小体が大脳皮質にも多数出現し，臨床的に進行性の痴呆とパーキンソン症状を特徴とするものがびまん性レビー小体病といわれる。

初老期，老年期に発症し，記憶障害から始まって徐々に痴呆症状が目立つようになり，経過中，筋固縮や寡動を主とするパーキンソン症状が加わってくる。

パーキンソン病、レビー小体型認知症のSPECT画像（基底核や線条体のドーパミン分布を画像化）

健常人

パーキンソン病
基底核、線条体のドーパミン分布低下
MRI では異常なし。

大脳基底核 Basal ganglia
皮質（脳神経細胞）下に白質があり、その奥の細胞核集団。
線条体 （被殻 と 尾状核）、淡蒼球、黒質、視床下核 の総称。
視床や大脳皮質、小脳へ情報を送り、円滑な運動を調整。
基底核の障害 : パーキンソン病、チック（突発的な瞬動や発声）。
周囲の大脳辺縁系（海馬、扁桃体）は、記憶や自律神経を調整。

アルツハイマー病（早期）FDG PET

55歳男性
T1WI

T2WI

アルツハイマー病（早期）の PET画像

エックス線、CT、MRI などの検査は、臓器の重さや形、水分や脂肪の分布などを画像化する。
臓器に解剖学的な異常が生じていない状態では所見は認めません。
老化に伴う変化は、臓器の解剖学的な異常がはじめに生じるのではなく、まず機能や代謝に低下が生じるので、核医学検査が最も敏感に異常を指摘できますが、画像が鮮明でない欠点がありました。
この問題を解決し、非常にきれいな核医学画像を撮る PET (ポジトロンCT) が最近普及しつつあり、老化に伴う機能や代謝の異常をより早期に見出せる検査が今後普及していくと期待します。

北大病院 RIA 検査室