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エックス線



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X線検査
X線は電磁波の一種ですが、波長が極めて短いため、物質を透過する性質があります。そして、その透過性は人体を構成する器官や組織の電子密度(比重)によって様々に減弱されます

人体の一方向からX線を照射すると、体内の器官や比重によって通過するX線量が変わるため、反対側に置いた蛍光板の感光に違いが出ます。比重が大きい[骨]などは白く、比重が小さい[肺]などでは黒く写ります。

検査する部位や病気の種類によって
  • [単純X線撮影]
    [X線断層撮影]
    [X線造影]
    などを使い分けします。


X線造影

調べたい臓器に造影剤を投与して、周囲のコントラストを強調し、より鮮明に映し出す方法で、たとえば、
  1. X線を阻止する造影剤である硫酸バリウムを経口投与して[食道][胃][十二指腸]などを調べる上部消化管造影
  2. カテーテル(細い管)を目的の血管まで挿入し、X線を阻止するヨード造影剤を注入する血管造影


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2008年8月、三菱電機は、超小型X線発生装置を開発した。健康診断で使う装置とはX線の発生原理が異なり、従来は見ることが出来なかった体内の組織の様子まで分かる。
一般病院でも精密検査が可能になる。
開発した装置は直径15cmの円形で10kg。[加速器]を小型化した。
健康診断では臓器の形は分かるが、細部は鮮明に観察できない。今回の装置は今までもX線とMRIの中間に位置する精度。





X線を使う治療装置
初期のガンに

2012年、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と北海道大学などのチームは、直径1cm程度の小さなガンもピンポイントで治療できるX線装置を開発した。

ガン患者が入院しないで、1回の照射で治療が終える可能性もある。
装置は患者を寝かせたベッドの周囲を、小型の加速器の載せたロボットアームが動き回り、全方向からX線を照射する。

治療前に患部のそばに直径2mmの金粒子を埋め込み、その粒子を目印にガン細胞の位置を正確に割り出す

呼吸で肺や胃が動いても対応できる。





軟X線
  • 2008年11月、理化学研究所は細胞を生きたまま観察するのに役立つ小型のX線発生装置(2b四方)を開発した。波長が長く、水に吸収されにくい「軟X線」を効率よく発生させる。新しい装置は、瞬間的に強い光を出す赤外線レーザーをネオンのガスに当て、波長約3ナノbの軟エックス線を発生させる。可視光レーザーを使った従来のものより発生効率が約100倍高まった。


加熱機構が不要
  • 2009年、消費電力が従来の1/4というX線発生装置を開発した。5月にサンプル出荷。
    従来の装置はX線を発生させる電子を作るのにフィラメントなど加熱機構が必要だった。同社は電流を流すだけで電子を発生する炭素棒を封入した真空管を開発。加熱機構が不要となり小型化が可能になった。
    炭素棒の先端はギザギザ形状で、電流を流すと、それぞれの先端から電子が飛び出す。飛び出した電子が金属板に当たり、金属の原子がイオン化する際にX線が発生する。
    鬼塚硝子は炭素棒をガラス管に封入する際、独自の真空技術を活用。電子が飛びやすいように10の−8乗(10−8)程度の真空状態を実現した。フィラメントを使う既存製品は2500℃の高温にならないと電子が発生しないため、40hの電力が必要。
    開発品は10h以下で可能なため電池でも稼働する。
    X線は静電気を除去する性質もある。


電力1/100
  • 2009年、産業技術総合研究所は単三電池2本で動く高性能なX線発生装置をダイヤライトジャパンとライフ技術研究所とで共同開発した。
    持ち運びが容易で迅速な診断が可能になる。
    新装置はX線を発生させるための電子の放出にカーボンアノチューブや微少なダイヤモンド結晶などが複合したカーボンナノ構造体を利用した。
    ヒーターなどで予熱する必要がない。
    単三乾電池2本で300枚の撮影が可能。実用的な100`電子ボルト以上のX線が発生できる。
    1/1000秒という高速撮影も可能。





携帯できるデジタル
  • 2010年、コニカミノルタエムジーは持ち運び容易な軽量タイプの無線対応のデジタルX線撮影装置(DR)を開発。フィルム代わりにセンサーでX線を検出し撮影する。
    撮影範囲は35cm×45cm。


弁当箱の大きさ
  • 2011年、最大20`ボルトのX線発生装置。20cm×20cm×7cm、2kg。鬼塚硝子。


被爆に狭心症薬
  • 2011年、福井大学の松本英樹准教授らは、狭心症の治療薬がエックス線による医療被曝を防ぎ、治癒を促進する作用を持つことを動物実験で明らかにした。
  • エックス線照射後に狭心症治療薬を投与したマウスは、投与していないマウスに比べて生存確率が2倍以上になった。
  • 100匹のマウスに積算6.5Sv(シーベルト)のX線を照射。
  • 狭心症治療薬を投与しなかったマウスの生存率が40%以下だったのに対し、被爆後治療薬を投与したマウスは80%程度が生き残った。
  • 研究グループは、狭心症治療薬に含まれる一酸化窒素がX線に因って組織が傷つけられる程度を軽減しているとみている。
  • また、エックス線照射後14日間のマウスの血液を採取し、白血球と血小板数の推移を測定。
  • 治療薬と投与しないと白血球と血小板数は被爆直後にほぼゼロになったが、治療薬を数回投与すると。それぞれ正常値の1/2、1/10にまで改善した。


常に3D
  • 2009年3/26、島津製作所は、脳外科向けX線血管撮影システムを発売。脳血管を撮影した画像を再構成した3Dのコンピューグラフィックスで、血管に挿入したカテーテルの進み具合をリアルタイムで確認できる。
    2方向から常時撮影可能。
    手術中でも常に2方向から血管の状況を確認できる。


3Dで検査画像を診断できる簡易システム
  • 2011年、P・S・PはX線装置で撮影した2次元画像を高精細に3D化できる。400万円。MRIを導入できない診療所向け。


撮ったその場で、即確認
  • 2011年、コニカミノルタエムジーはX線を自動検出する機能を搭載した携帯型デジタルX線撮影装置を開発。
  • 重篤な入院患者や救急搬送患者に対して、その場ですぐに、様々な角度から各部位を撮影できる。
  • X線撮影装置は「CR(コンピューテッドラジオグラフィー)」と呼ばれる機種が主流だが、X線の検出版に記録した撮影データを専用スキャナで読み取る必要があった。


軟骨を映す
  • 2012年、コニカミノルタエムジーが東京大学と共同で、既存のX線撮影措置を改良して軟骨の画像を見やすくする基礎技術を確立した。
  • 試作機は2台製作し、埼玉医科大学と国立病院機構名古屋医療センターで臨床研究を開始した。

2方向から同時に血管を撮影
  • 2013年、島津製作所は2方向から同時に撮影できる血管撮影システムを発売。
  • 頭部や心臓、腹部など全身に対応できる。
  • カテーテルを使う治療や心筋梗塞などの検査に役立つ。



エックス線を使う構造解析に新手法

有機化合物の結晶化が不要という手法を開発したのが東京大学の藤田誠教授。

エックス線構造解析は原子が周期的に配列した結晶にエックス線を当てたときに起きる回折という現象を使う。

有機化合物は結晶することが難しかった。

新しい手法である「結晶スポンジ法」は、まず分子などが特定の構造を作る事故組織化現象を利用し、カゴのような構造が並んだ結晶スポンジ材料を作る。調べたい有機化合物溶液をしみこませると、その分子が各カゴ構造にうまく収まる。
分子が周期的に並んだ格好になり、エックス線解析が可能になる。





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