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陽電子断層撮影装置
(PET)




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ガン

ホウ素中性子捕捉治療法(BNCT)
放射線療法
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PET(陽電子断層撮影装置)
  • 体内に微量の放射線を出す薬剤を静脈注射して、全身を20〜30分かけて撮影する

  • PETはガン細胞が正常細胞より何倍もの早さでブドウ糖を取り込む性質を利用している
    • ・放射線物質を組み込んだブドウ糖を静注し、放出された放射線を計測している。
    • 画面上では光って見える。
    • ・糖の一種に陽子を放出する「フッ素18」がついた薬剤を使う。
    • ガン細胞の周りには糖分が集まるという性質を利用している。
      ・装置を低温にするために、熱音響冷凍機が使われている。


  • ガン細胞はブドウ糖を取り込みやすいのでPETが使われるが、胃ガンなどブドウ糖を取り込みにくいガンは分からない。

  • ガンの検査ではブドウ糖に似た放射性薬剤「FDG(フルオロデオキシグルコース)」を使う。


  • 炎症部分もブドウ糖を取り込むので、PETだけでは肺ガン肺炎の区別が出来ない
    また、脳などの正常な臓器も
    ブドウ糖を多く代謝するため、精度が落ちてしまう

  • 欧米ではがん転移の有無を調べるのに使われる








比較
PET
  • ガン細胞の活動状況が分かる
  • 一度に全身を調べられる
  • 細かい場所は苦手
  • 放射線の被曝は(CTの1/10)
    放射線同位元素を注射する
  • ガンの転移もわかる
  • 検査
    • ・脳腫瘍
      ・認知症
      ・全身のガン
CT
  • 病変部の正確な形や位置がつかめる
  • 短時間で撮影できる
  • 撮影できる断面に制限あり
  • 放射線被爆が大きい
  • 救急に向く
  • 検査
    • ・肺ガン
      ・甲状腺ガン
      ・脳血管障害
MRI
  • 病変部の正確な形や位置がつかめる
  • 臓器の内部構造までわかる
  • 閉所恐怖症には不向き。
  • 撮影に数十分かかる。
  • 放射線の被曝が無い
  • ペースメーカーの方はダメ
  • 検査
    • ・脳血管障害
      ・神経性疾患
      ・子宮筋腫







PET・・機能面から診断
  • CTMRIは体内の形態から異常を探るが、PETは機能面からガンなどを診断する。
  • ブドウ糖に放射線の一種であるガンマ線を発する原子核を合成した薬剤を投与。
  • がん細胞は正常細胞に比べて活動が活発で、多くのブドウ糖を取り込む性質があるのを利用して薬剤がガン細胞に集まる様子を体外からガン線をとらえて画像化する。
  • 一度に全身を撮影でき、小さなガンも発見できる
  • テンカンの検査やアルツハイマー型認知症の診断にも使われる。





PET・・見落とし
  • 早期がんの発見に有効と思われてきたPETを使った検診で、ごく小さなガンや胃ガン・肺ガンなどのがんを見落としていたことが判明。
  • 過大評価は禁物。
    2004年2月にオープンした国立がん予防・検診研究センターで05年1月までの1年間に3800人が受診。その約5%(190名)にがんが見つかった。そして、がんが見つかった約190名中150名がPET検診を受けていたが、結果が陽性だったのは、わずか22名にすぎず、132名は陰性の判定だった。
    1994年からPET検診を始めた山中湖クリニックでも、がん検診の受診者約9500名中315名にがんが見つかったが、PETの判定は“陽性”“陰性”がほぼ半々だった






PETの特徴

・全身を一度にくまなく調べられる利点。
・甲状腺ガン
・膵臓ガン
・悪性リンパ腫
など、今までの検査で見つけにくかったがんが見つけられる


胃の粘膜をはうように進行するガン。
・胃ガン、
・肝臓ガンでは見つけにくい部分がある。
・大腸ガン
前立腺ガンは見つかりにくい。
肺ガン
肺炎の区別がわかりにくい
・1cm未満のがんは苦手





PET/CT
  • PETとCTを一度に調べられる機器が開発されている。
  • CTは臓器の形状が調べられる。
  • 2つの方法を併用することで診断精度が上がる。
  • PET/CTでは、まずCTで撮影した画像の上に、後から撮影した画像を重ねるため、時間のズレが発生する。






PET/MRI
  • PETとMRIを一度に調べられる機器
  • 2015年から国立がん研究センター中央病院で稼働。
  • 1abのガンが見つけられ、被爆がない。
  • MRIを使った体の撮影とPETによるガンの撮影を完全に一体化させたため、PET/CTのような時間的ズレが無くなった。

  • ガンは1abを超えた段階で、増殖期に入り、急激に増えるようになり、転移しやすくなる。







オープンPET
  • ドーナツを引き延ばしたような特殊な形状。
  • 放射線医学総合研究所、生体イメージング技術開発チーム。
  • 計測対象の患者の周囲が空いている「開放型」で世界初。
  • 2016年から臨床試験を始める。




投与量判断・・・統合失調症
  • 2010年、放射線医学研究所は、PETを使い、精神疾患向けに治療薬の最適な投与量を調べる手法を開発した。
    実際に薬が脳の中の分子にどれだけ反応するかを画像化する「分子イメージング」と呼ぶ手法。
    このほど分子イメージングで統合失調症の治療薬の承認を取得した
    ヤンセンファーマの統合失調症の第2相の治験の一部でこの手法を利用した。副作用が少なく効き目が出る量は1日あたり6mgだった。
    放医研の分子イメージングの手法を治験に用いたのは2例目。






がん組織を識別
1mm以下のがん組織を識別
  • 1mm以下のがん組織を識別できる小動物実験用のPETが開発された。PETは被験者に投与した放射性薬剤が特定の組織に集まる際に発する放射線を検出して画像化する。放射線の検出器にテルル化カドミウムを素材とする半導体を採用したことで透過力が強いガンマ線を受け止めることができた。
    開発したのは石井慶造・東北大学大学院大学教授と住友重機械工業。


0.7_まで検出
  • 2013年、名古屋大学の山本誠一教授らは0.7_の小さな物体を見分けられるPETを開発した。
  • 小動物用のPETは薬剤に放射性物質をつけてマウスなどに注射し、放射線を測る。体内のどの部分に薬剤が集まっているかで、薬の効き目や持続時間を調べる。






1回の撮影で・・・腫瘍と炎症
  • 2007年8月、理化学研究所はガンなどの[悪性腫瘍]と胃潰瘍などの[炎症]を簡単に判別するカメラを開発した。
    ガン細胞には糖が集まる性質がある。PETを使う従来手法では糖が集まる部分を撮影画像で見つけ、がん組織と推定している。しかし悪性度の低い炎症性疾患などにも糖が集まることがあり、悪性腫瘍と見分けるのが難しかった。新型カメラでは糖以外も同時にとらえて、診断の手掛かりを増やせる。
    たとえば、細胞分裂が活発な場所に集まる特殊な分子を使い調べる。糖と特殊な分子に放射線を出す物質をつけて投与し、放射線を撮影することで体内のどこに集まっているかをみる。
    悪性腫瘍ではガン細胞が頻繁に分裂を繰り返すため、糖と特殊な分子の両方が集まる。糖しか集まらない炎症などと区別できる。
    ネズミの実験では4〜5mmの精度で特定できた。






最先端がん診断装置
  1. 「陽電子を放出する放射性同位元素を静脈注射し、陽電子が周囲の電子と結合して消滅する際に生じるガンマ線を撮影する検査装置。体外からX線を照射して画像を撮影するレントゲンとは反対の仕組みで検査することになる。
    放射性同位元素は『フッ素18』『窒素13』などを利用する。
    ガン検査の場合、フッ素18と疑似ブドウ糖を合成したFDGという薬剤を使う。
    代謝が活発で糖分を大量に消費するガン細胞に
    ブドウ糖が集まるため、放射するガンマ線も強くなるという特性を利用する。
    注射以外に苦痛はともなわず、洋服も着用したまま検査できる。
    放射線量が半分になる半減期はフッ素18が110分、窒素13が9分と短い。薬剤は検査センター内で製造しなければならないため、画像装置のほかに加速器(サイクロトン)など付属施設も必要になる。」
    「2000年時点では保険診療の適用外であるため、国内では約40台が稼働しているにすぎない」
  2. 2004年2月。PETは患者に放射性薬剤を注射し、薬剤が患部に集まる様子を検出する機器。従来の装置で発見が難しかった小さなガンをとらえることができる。
    ガンの転移状況を詳しく検査できる。
    健康診断に使えば、初期ガンを見つけやすい。ただ、PET画像を正確に読み取れる医師の確保が難しかったり、付帯設備を含めると10億円以上の投資が必要になるのでこれまで大学病院などの公的機関の60カ所で、近畿地方では10カ所にとどまっていた。それが2002年度に一部検査に保険適用が認められたため、導入に拍車がかかりそう




腫瘍の有無、転移を発見
  • ガンなどの腫瘍の早期発見や心臓、脳の働きを精密に調べるのに役立つのが陽電子放射断層撮影装置(PET)だ。ポジトロンという放射線を出す特殊な薬剤を患者に注射し、患部に集まる様子を撮影して診断し利用する


放射性薬剤
  • 日本酸素は2004年8/24、陽電子放射断層撮影装置(PET)に使用する放射性薬剤(FDG)の原料となる酸素同位体の販売を開始した。
    酸素同位体と水素を反応させて水にした『Water-18O』を販売する。
    PETはFDGを患者に投与し、ガン細胞に集まる薬剤が発する放射線を断層撮影する装置。FDGはサイクロトロンと呼ばれる装置にかけた酸素同位体と
    ブドウ糖を反応させて作る。従来は、イスラエルのメーカーが製造しており、国内の医療機関は輸入に頼っていた。

(FDG)
  • =18F-FDG(フルオロデオキシグルコース)
  • PET検査のため人体に投与する薬剤のこと。
  • 正確には18F-FDG(フルオロデオキシグルコース)と呼び、グルコースに放射能を出す成分(ポジトロン核種)を組み込んだものです。
  • 具体的にはグルコースの水酸基のひとつをポジトロン核種「18-F」に置き換えた構造となっています。
  • FDGはポジトロン核種を組みこんだ化合物のなかでも、PET検査で最もよく使われています




半減期が2時間
  • PET検査には、ブドウ糖に放射性同位元素を結合させた診断薬を注射し、ブドウ糖の集まり具合を検出する。
  • 放射性同位元素の半減期は約2時間と短いことから、検査装置の近くで製造する必要がある。





検査薬の合成装置
  • 2012年、JFEテクノスはPETで心臓病を診断するための検査薬をつくる合成装置を山口県の病院に納入した。
  • 検査薬は心筋梗塞 などの診断に使用する。微量の放射性物質を含んだ薬剤を注射し、発生するガンマ線を測定する。
  • 2012年4月から、PETが心臓病の診断で保険適用になった。


検出器
  • 放射線医学総合研究所と島津製作所、浜松ホトニクス、日立化成、千葉大学などの研究チームは2005年6/16、マウスなどの実験用動物の体内を詳細に撮影できるPET用検出器を開発したと発表。
    解像度は1.5mm。
    開発したのはタテ1.4mmヨコ1.4mm高さ4.5mmの微小放射線検出器。
    容積は従来の1/5以下。
    2008年度の実用化を目指す




陽電子・・・・消滅を1日で計算
  • 2010年、横浜市立大学の立川仁典教授と北幸海助教らは、英国ケンブリッジ大学と共同で、陽電子と電子が衝突して消滅する現象を短時間でシミュレーションする計算手法を開発した。
    陽電子消滅を利用する医療用のPET(陽電子放射断層撮影装置)の高度化に役立つ成果。
    成果は日本化学会の英文論文で発表。
    開発したのは、陽電子と電子が衝突して消滅するまでの時間と、消滅した際に発生する2個のガンマ線の方向を短時間でシミュレーションする手法。
    陽電子消滅にはこれまで原子の電子軌道を計算する手法が使われることが多かったが、今回は分子や固体を対象とする手法に変えた。
    シミュレーションにはパソコン約100台を並列につないで使用。
    水素とリチウムに陽電子を衝突させるシミュレーションでは、従来手法では1年以上必要だった計算を1日に短縮した。
    PETを使ったガン診断では、放射性物質を含む薬剤を
    ブドウ糖に溶かして注射する。
    ブドウ糖はガンに優先的に集まる性質がある。放射性物質から陽電子が発生し、細胞の分子にある電子と結合して消滅してガンマ線が発生する。
    細胞の分子の種類によって電子の状態が異なり、発生するガンマ線に特徴が現れる。
    現在使われているPETではガンが存在する大まかな場所しか分からない。今回開発された手法を使うと、ガン再発・ガン転移などの違いが区別できるようになる。






検査薬が大切
PETの性能は
  • 装置だけで無く、病変を画像化するのに使う検査薬によって左右される。
  • PETは陽子を放出するフッ素18がついた化学物質を体内に入れ、その動きを追跡する。
  • この化学物質を病変とどのよう反応させるかが検査薬開発の決め手。
  • ガンの検診に使われているPET検査薬は糖が主成分だ。
  • ガン細胞が腫瘍の内部にできた血管からブドウ糖を取り込む性質を利用して病変に集まる。
  • しかし、脳はもともと糖分を多く必要とするため、脳腫瘍を観察しようとしても脳全体が光ってしまう。そこで、糖の代わりにアミノ酸を使う。
  • アミノ酸は脳ではあまり消費されなず、炎症がおきた場所にも集まらない、
  • 浜松ホトニクス中央研究所のPETセンターの金沢奨勝研究員らは、放射線治療の効果を調べる検査薬を開発。
  • 放射線を浴びると、ガン細胞内のミトコンドリアでエネルギーを作るようになり、増殖できずに死ぬ。変化したガン細胞のミトコンドリアにだけくっつく化合物を開発した

ヘルメット型で・・・認知症を検査
  • 2015年、高性能で小型のヘルメット型PETを放射線医学総合研究所とアトックスが開発した。新型は頭にかぶり座った状態で検査できる。
  • アルツハイマー病の早期発見につながる。






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