病院やテレビで、癌の放射線治療を受けている患者や、患者を診断するために医師がPETスキャンを注文しているのを見たことがあるでしょう。これらは核医学と呼ばれる専門医の一部です。核医学は放射性物質を使って体を画像化し、病気を治療します。診断と治療を確立する際に、生理学（機能）と体の解剖学的構造の両方を調べます。
この記事では、核医学で使用されるいくつかの技術と用語について説明します。放射線が医師がこれまで以上に人体の奥深くを見るのにどのように役立つかを学びます。
核医学におけるイメージング
人体の問題の1つは、人体が不透明であり、内部を見るのが一般的に苦痛であるということです。以前は、探索的手術が体内を調べる一般的な方法の1つでしたが、今日では、医師は膨大な数の非侵襲的技術を使用できます。これらの技術のいくつかには、X線、MRIスキャナー、CATスキャン、超音波などが含まれます。これらのテクニックにはそれぞれ長所と短所があり、さまざまな状態や体のさまざまな部分に役立ちます。
核医学の画像技術は、医師に人体の内部を見る別の方法を提供します。この技術は、コンピューター、検出器、および放射性物質の使用を組み合わせたものです。これらの手法は次のとおりです。
- 陽電子放出断層撮影（PET）
- 単一光子放射型コンピューター断層撮影（SPECT）
- 心臓血管イメージング
- 骨スキャン
これらの技術はすべて、放射性元素のさまざまな特性を使用して画像を作成します。詳細については、放射能のしくみを参照してください。
核医学イメージングは、以下を検出するのに役立ちます。
- 腫瘍
- 動脈瘤（血管壁の弱い部分）
- さまざまな組織への不規則または不十分な血流
- 血球障害および甲状腺や肺機能の欠陥などの臓器の不十分な機能。
特定の検査、または検査の組み合わせの使用は、患者の症状と診断されている病気に依存します。
- 陽電子放出断層撮影（PET）
- SPECT、心臓血管イメージングおよび骨スキャン
- 核医学における治療
陽電子放出断層撮影（PET）
PETは、放射性物質から放出される放射線を検出することにより、身体の画像を生成します。これらの物質は体内に注入され、通常、炭素11、フッ素18、酸素15、窒素13などの崩壊時間が短い放射性原子でタグ付けされます。これらの放射性原子は、通常の化学物質に中性子を衝突させて短寿命の放射性同位元素を生成することによって形成されます。PETは、放射性物質から放出された陽電子が組織内の電子と衝突する場所で放出されるガンマ線を検出します（図1）。
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図1
PETスキャンでは、患者に放射性物質が注入され、「ドーナツ」型のハウジング内を段階的に移動する平らなテーブルに置かれます。このハウジングには、それぞれが光電子増倍管に接続された一連のシンチレーション結晶を備えた円形ガンマ線検出器アレイ（図2）が含まれています。結晶は、患者から放出されたガンマ線を光の光子に変換します、および光電子増倍管は、光子を電気信号に変換および増幅します。これらの電気信号は、画像を生成するためにコンピュータによって処理されます。次に、テーブルを移動し、このプロセスを繰り返します。その結果、関心のある領域（脳、乳房、肝臓など）全体の身体の一連の薄いスライス画像が生成されます。これらの薄いスライス画像は、患者の体の3次元表現に組み立てることができます。
PETは、放射性標識された分子のタイプに応じて、血流またはその他の生化学的機能の画像を提供します。たとえば、PETは、脳内の糖代謝の画像や、体のさまざまな領域での活動の急激な変化を表示できます。しかし、この技術で使用される短寿命の放射性同位元素を生成する粒子加速器装置の近くに配置する必要があるため、国内にはPETセンターがほとんどありません。
SPECT、心臓血管イメージングおよび骨スキャン
SPECTはPETに似た技術です。しかし、SPECTで使用される放射性物質（キセノン-133、テクネチウム-99、ヨウ素-123）は、PETで使用されるものよりも減衰時間が長く、二重ガンマ線ではなく単一ガンマ線を放出します。 SPECTは、血流と体内の放射性物質の分布に関する情報を提供できます。その画像はPET画像よりも感度が低く、詳細度も低くなりますが、SPECT技術はPETよりも安価です。また、SPECTセンターは、粒子加速器の近くに配置する必要がないため、PETセンターよりもアクセスしやすくなっています。
心臓血管の画像技術は、放射性物質を使用して、心臓と血管を通る血流をグラフ化します。心臓血管イメージング技術の一例は、患者に放射性タリウム化合物を注射し、トレッドミルで運動させ、ガンマ線カメラでイメージングするストレスタリウムテストです。しばらく休んだ後、運動をせずに研究を繰り返します。運動前後の画像を比較して、心臓への血流の変化を明らかにします。これらの技術は、心臓や他の組織で閉塞した動脈や細動脈を検出するのに役立ちます。
骨スキャンは放射性物質（テクネチウム-ppメチル二リン酸）からの放射線を検出します。骨組織はリン化合物の蓄積に優れているため、体内に注入されると骨組織に集まります。この物質は代謝活性の高い領域に蓄積するため、生成された画像は、活性の高い「明るいスポット」と低い活性の「ダークスポット」を示しています。骨スキャンは、一般的に代謝活性が高い腫瘍の検出に役立ちます。
核医学における治療
核医学の画像検査では、注入された放射性物質は体に害を与えません。核医学で使用される放射性同位元素は、数分から数時間で急速に崩壊し、通常のX線またはCTスキャンよりも放射線レベルが低く、尿や排便で除去されます。
しかし、一部の細胞は電離放射線の影響を強く受けます-アルファ、ベータ、ガンマ、X線。細胞は異なる速度で増殖し、急速に増殖する細胞は、次の2つの特性により、標準細胞よりも強く影響を受けます。
- 細胞には、損傷したDNAを修復できるメカニズムがあります。
- 細胞が分裂中にDNAが損傷していることを検出すると、細胞は自己破壊します。
急速に増殖する細胞は、修復メカニズムが分裂する前にDNAエラーを検出して修正する時間が少ないため、核放射線によって破壊されたときに自己破壊する可能性が高くなります。
がんの多くの形態は細胞が急速に分裂することを特徴としているため、放射線療法で治療できる場合があります。通常、放射性ワイヤーまたはバイアルは、腫瘍の近くまたは周囲に配置されます。深部腫瘍、または手術不能な場所の腫瘍の場合、高強度のX線が腫瘍に焦点を合わせます。
この種の治療の問題は、たまたま急速に繁殖する正常な細胞が異常な細胞とともに影響を受ける可能性があることです。有毛細胞、胃や腸の内側を覆う細胞、皮膚細胞、血球はすべてたまたま急速に再生するため、放射線の影響を強く受けます。これは、癌の治療を受けている人々が頻繁に脱毛や吐き気に苦しむ理由を説明するのに役立ちます。
核物質は、血流に注入できる放射性トレーサーを作成するためにも使用されます。トレーサーの一形態は血液中を流れ、血管の構造を観察することができます。この形式の観察により、血餅やその他の血管の異常を簡単に検出できます。また、体内の特定の臓器は特定の種類の化学物質を濃縮します。甲状腺はヨウ素を濃縮するため、放射性ヨウ素を血流に注入することで、特定の甲状腺腫瘍を検出できます。同様に、癌性腫瘍はリン酸塩を濃縮します。放射性リン32同位体を血流に注入することにより、腫瘍は放射能の増加によって検出できます。
