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  • 磁気共鳴イメージング
    (MRI)




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(磁気共鳴イメージング)
すべての物質は原子核と電子からできています

人体を一定の磁場に置き、あるきまった周波数の高周波(RF)を照射すると、原子核のなかの[1H]水素原子核(磁石の性質を持ち体内組織中で最も多い)が共鳴して、照射したRFと同じ周波数で振動し、電磁波(MRI信号)を発生する。

この[1H]からの共鳴電磁波の強さと発生部位を特定し、断層面を多数のピクセル(ます目)に分割して画像化したものです



MRIでは体内の水の分布や血流を強調して画像化できる


エックス線を使わずに、強い磁石による磁場と電波で体内の画像を撮影する。そのため被爆の心配がない






PETとの違い
体内の形態から異常を探る・・・

MRIは磁場と電波による体内の水素原子核の動きを画像化する

人の体内には水素原子核があり、強力な磁場で電波を加えると一定の方向に向く。

電波を切ると元の方向へ戻ろうとするが、組織や腫瘍によって戻る速さが異なる。

戻ろうとする信号を読み取って、速さの違いを画像にする。

CTに似ているが、
CT
で見にくい骨に囲まれた組織や軟骨など柔らかい組織の診断が得意。



脳腫瘍、
下腹部、
脊椎、
手足などの異常を見るのに使われる



CTと違い、放射線を用いないので、被爆の恐れは無いが、ドーナツ状の検査装置には強力な電磁石のコイルが入っているため、検査時には身につけた金属類をすべて取り外す必要がある。

コイル状の電源スイッチが繰り返しオンオフするので、工事現場のような騒音が絶えず伴う。







世界最高3テスラ
  • ガンの早期発見や脳ドックにに活用されているのが1.5テスラの高磁場タイプ。その2倍以上の解像度と撮影時間が半分に短縮され、1mmに満たないガンも発見できるのが、3テスラのMRI。
    世界で約300台が稼働しており、日本国内ではGE製、フィリップス製、シーメンス製がある。

開放型
  • 閉所恐怖症の方でも安心して受診できます。日立メディコが開発した「オアシス」は1.2テスラのオープン型。

新しい造影剤
  • 2009年、京都大学の佐治英郎教授らが開発した造影剤は、ガン細胞にだけくっつく粒子と、像を浮かび上がらせるガドリニウムという金属を別々に投与する。
    まず、ポリアミドアミンという高分子がナノメートルサイズで球状に固まった粒子を投与する。この粒子の表面には、ガン細胞の細胞膜にあるタンパク質『膜結合型マトリクスメタロプロテアーゼ-1』だけにくっつく抗体がついている。これとは別にアビジンというタンパク質もくっつけておく。
    次に、アビジンにくっつくタンパク質『ビオチン』と結合したガドリニウムを投与する。ガン細胞が体内にあると、先に投与したナノ粒子が癌患部に集まる。ガドリニウムはナノ粒子の表面にあるアビジンとくっつくため、MRIで撮影すると、患部を鮮明に映し出せる仕組みだ。


造影剤不要
  • 2009年、東芝メディカルシステムズが発売したMRIは造影剤を使わないで(従来は必要)、頭部の血流などを表示できる、
    MRIは強い磁気を患者に当てると体内の水素原子核が磁気に共鳴して電波を発する現象を利用して、体内の様子を画像化する。X線と違って、軟らかな組織を組織を映し出すのに適している。
    ただ、周囲の組織と見分けにくいことがあるので、電波を検出しやすい造影剤を投与するのがこれまでのMRIだった。東芝の装置は体内組織がもともと発する微弱な電波を検出して画像にするため、造影剤がいらない。山田晋也・東海大学准教授との共同研究成果。
    水頭症の検査でも10分程度で撮影できる。
  • 磁場最大3テスラ、造影剤不要
    2009年、東芝メディカルシステムズはMRIの最上位機種を近く米国で発売する。日本へは2010年から。
    撮影機器の円筒部は直径71cmと他者より広い。
    内部にLED照明を取り付け、圧迫感が出ないようにした。
    現在、FDAに申請中。GEやシーメンス、フィリップスは既に3テスラを発売している。
  • 2015年、造影剤を使わずに血管検査ができることを確認。CTによる造影検査と比べて遜色がなかった。

超高磁場MRI
  • ・・・2009年現在、世界で10数台・・・
    岩手医科大学は最新鋭の超高磁場7テスラ磁気共鳴画像装置の施設建設を始め、2011年から稼働させる予定。
    7テスラMRIは病院などで普及しているMRIと比べて、従来見ることができなかった脳内の様子が分かる。国内導入は2例目になる。







fMRI 
(機能的磁気共鳴画像装置)
血液中のヘモグロビンが酸素と結びつくと、磁気的性質が変わる。
この現象を利用したのが機能的MRI。


1992年
、小川誠二氏が米ベル研究所に在籍していた時に開発した。
fMRIは、脳の血液に含まれるヘモグロビンの磁気信号を測定して、活動している部位を推測している。脳で活発に活動している部分には血液がたくさん供給されるため、血中で酸素を運ぶヘモグロビンを調べれば、その部位が分かる仕組み。

大型装置が必要
2009年1月、大阪大学と情報通信研究機構は吹田市の阪大キャンパスに世界で10数台しかないfMRIを導入。工学的手法で脳と情報技術の融合を目ざす。




 やすくなる?
2009年、国際超電導産業技術研究センター(ISTEC)は、永久磁石の40倍に相当する高い磁場の中でも電気が流れる超電導線剤を開発した。新素材は、「イットリウム系」と呼ぶ銅酸化物高温超電導線剤を改良。この線剤で磁石を作れば最大60テラスまで出せる性能を確認した
60テラスは、最も強力な永久磁石の40倍に相当する。
-196℃で5テラスの磁石を作れるので、医療法MRIに液体窒素が使える。
現在のMRIは-296℃に冷やす液体ヘリウムが必要なため機器が高額になっている




卓上型MRI


2011年、理化学研究所の仲村高志専任技師らは、小さな動物の体内の断層写真を撮影できる卓上型の磁気共鳴画像装置(MRI)を開発した。

円筒形の本体と冷凍機からなる。4.7テスラで撮影できる。

筒の内側に試料を入れて写真を撮影する。

マウスの胎児標本を使ったテストでは50マイクロbの分解能で鮮明な断層写真が撮影できた。



ヘリウムが不要に
  • 2012年、東京大学の岸尾光二教授と山本明保助教らは、マグネシウムを利用した強力な超伝導磁石を開発した。
  • 開発した超伝導磁石はホウ化マグネシウムの円盤状で、高さ1cm、直径4cmと2cmのタイプ。絶対温度39度で磁石の性質を示す。
  • 一般的なMRIには、ネオジウム磁石やニオブ。チタン合金のコイルで作った超伝導磁石を組み込んで、液体ヘリウムで絶対温度4.2度に冷やして磁力を生みだしている。


子供MRI検査に注意
  • 2013年、子供をMRIで検査する際に鎮静薬の投与で呼吸停止などの重い合併症が報告されていることを日本小児科学会がまとめた。
  • 鎮静薬は子供が動くのをさけ、眠らせるために投与するが、呼吸数を減らすなどの危険がある。
  • 鎮静中は、胃の中のものが誤って気道に入る誤嚥が起こりうるため、検査前の飲食を制限したり、検査後も、患者が完全に目を覚ますまでは見守る必要がある。


騒音がないMR
  • 2013年、GEヘルスケアは検査時の騒音を発生させないMRIを発売。
  • 従来のMRIは検査時に大きな騒音が発生し、高齢者や小児に負担があった




1a以下の初期がんを見つける

2013年、京都大学・大阪大学など3研究チームがそれぞれ開発した。

主に脳梗塞や認知症に診断に使われているMRIで解像度をPET並にする造影剤を開発した。

検査費用を1/10に、被爆の心配も無い。
  1. 京大の近藤輝幸教授の造影剤・・・水素と炭素から
  2. 京大の中条善樹教授の造影剤・・・酸化ケイ素
  3. 阪大の菊池和也教授の造影剤・・・フッ素



感度1万倍


2014年5/12、大阪大学の北川勝治教授らはガンなどの診断に使うMRIの感度を1万倍以上に引き上げる基礎技術を開発した。
成果は英科学アカデミー紀要に掲載

増感剤に有機化合物のペンタセンを加えた後、レーザーとマイクロ波を当てる。

ペンタセンは人体に有害。


脳疾患の初期状態を診断できる

2014年、日立製作所は岩手医科大学などと共同で脳疾患の初期状態を診断する技術を開発した。

脳細胞の水分子の動きや脳内の鉄成分の代謝状況を捉えることができる。

パーキンソン病やアルツハイマー病以外に、ガンや高次機能障害、脳梗塞の診断に応用できる。





 死後画像診断(Ai)
死因特定に・・・

=検死(Autopsy)と画像診断(imagin)の造語

CTやMRIを使って解剖しないで死因を調べる。
  • 解剖の死因特定率・・・・70〜80%
  • MRIの死因特定率・・・・50%
  • CTの死因特定率・・・・・30%





脳内の情報伝達物質を検出

2010年、米マサチューセッツ工科大学のチームは、脳内の情報伝達物質を検出する技術を新たに開発した。
特殊な薬剤を投与してからMRIで撮影すると、物質の分布だけが強調してみられる

開発したのは、神経同士の情報伝達を担っている「ドーパミン」にくっつき、磁性を変化させるタンパク質でできた薬剤

注射で投与してMRIで撮影する。動物実験に成功した。
従来、MRIでは水分や血管は観察できるが、化学物質の検出は難しかった





肝疾患を診断


2012年、GEヘルスケア・ジャパンは、肝臓に外から振動を与えることで肝臓硬化の進行度合いを色分けして診られるMRIを開発した。

これまで、超音波診断装置で検査するか、生検しかなかった




ペースメーカーに対応


2012年秋からMRIの検査ができる心臓ペースメーカーが使われ始めた

ペースメーカーは電池と電気刺激用の発信機を入れた500円硬貨大の本体と心臓との間を結ぶ細いワイヤでできている。本体は胸の鎖骨の下に埋め込み、鎖骨の下を走り心臓につながる静脈内にリードを挿入し、心臓内に固定する

従来製品は磁場から発生する誘導電流の影響で誤作動する可能性の他にワイヤが発熱して心筋を焼く恐れがあった



PET  

CT  

超音波
    

BNCT
















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