画像診断学 · 01
画像診断学入門
Introduction to medical imaging
🧠 全体像:画像診断は「画像を読む」ことではなく、臨床の問いに画像で答えることである。そのために、①信号の出どころ(透過・反射・放出)でモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) を分け、②空間分解能 spatial resolution 空間分解能(spatial resolution) spatial resolution(空間分解能) とコントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) 分解能という2つの物差しで得意・不得意を比べ、③電離放射線 ionizing radiation電離放射線(ionizing radiation) ionizing radiation(電離放射線)・造影剤・金属などの安全性を確かめ、④その問いに最も適した検査を選ぶ。この入口のノートでは各モダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) を俯瞰し、詳しい原理と臨床は兄弟ノート(02〜08)へ渡す。
1. 放射線科医の仕事
放射線科医の役割は、フィルムの前に座って所見を書くことにとどまらない。
| 役割 | 中身 |
|---|---|
| 検査を選ぶ | 臨床の問いに対して最も適した撮影法を選ぶ(不要な検査・被ばくを避ける) |
| プロトコルを最適化する | 撮像条件、造影の有無と時相 phase時相(phase) phase(時相)、撮影範囲を問いに合わせる |
| 病態を理解する | 疾患の生物学・病理を知っていて初めて、画像所見の意味を解釈できる |
| 不確実性を伝える | 「どの程度確からしいか」「次に何をすべきか」を依頼医に伝える |
| 画像下治療を行う | 血管内治療endovascular treatment血管内治療(endovascular treatment)endovascular treatment(血管内治療)、生検、ドレナージなど |
| 多職種チームmultidisciplinary team 多職種チーム(multidisciplinary team)multidisciplinary team(多職種チーム) に参加する | 腫瘍カンファレンスなどで治療方針 treatment strategy 治療方針(treatment strategy) treatment strategy(治療方針) の決定に加わる |
| AIを補助として使う | 検出・優先度付け・計測measuring 計測(measuring)measuring(計測) の自動化(下記8節) |
⭐ 画像診断医は、パターン・痕跡・徴候を探す探偵にたとえられる。ただし答えるべきは常に「依頼医の臨床的な問い」であり、画像だけで診断が完結するわけではない。
2. 画像診断の歴史
| 年 | 出来事 |
|---|---|
| 1794 | スパランツァーニがコウモリの反響定位 stereotactic 定位(stereotactic) stereotactic(定位) を研究し、超音波研究の始まりとされる |
| 1880 | キュリー兄弟が圧電効果 piezoelectric effect 圧電効果(piezoelectric effect) piezoelectric effect(圧電効果) を発見(超音波探触子 transducer 探触子(transducer) transducer(探触子) の原理) |
| 1895 | レントゲンがX線を発見し、放射線医学の父と呼ばれる |
| 1943 | ヘヴェシーが放射性トレーサー radiotracer 放射性トレーサー(radiotracer) radiotracer(放射性トレーサー) 研究でノーベル化学賞を受け、核医学の父と呼ばれる |
| 1972 | ハウンズフィールドとコーマックによる最初のCTCT(computed tomography) |
| 1977 | ダマディアンによる最初の全身(体幹)MRIMRI(magnetic resonance imaging) |
| 2000年前後 | タウtau (protein) タウ(tau (protein))tau (protein)(タウ) ンゼントとナットによる最初の商用PET-CTPET-CT(positron emission tomography–computed tomography) |
| 2011 | 最初の商用PETPET(positron emission tomography)-MRI |
| 2020年代 | 光子計数 counting 計数(counting) counting(計数) 型検出器CT(2021年)、7 T 超高磁場MRIの臨床利用 |
💡 1枚目のCT画像は粗いモザイク状 mosaic pattern モザイク状(mosaic pattern) mosaic pattern(モザイク状) の頭部断面で、現在の光子計数 counting 計数(counting) counting(計数) 型CTは臓器・血管を立体的に色分けして描出できる。約50年で空間分解能 spatial resolution 空間分解能(spatial resolution) spatial resolution(空間分解能) とデータ量が桁違いに増えた(AIが必要とされる背景、8節)。
3. 信号の出どころで分ける3つの画像
どのモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) も「体に何かを当てる(または入れる)→ 戻ってきた信号を画像にする」という点は共通で、画像の濃淡が何を反映しているかが違う。
flowchart TD
A["医用画像"] --> B["透過画像<br>X線を体に通す"]
A --> C["反射画像<br>超音波を当てて反射を受け取る"]
A --> D["放出画像<br>体の中から出る信号を受け取る"]
B --> B1["濃淡=減弱・密度<br>単純X線・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mammography'>マンモグラフィ</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fluoroscopy'>透視</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='computed tomography'>CT</span>"]
C --> C1["濃淡=<span class='jp-term jp-term-diagram' title='acoustic impedance'>音響インピーダンス</span>の差<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='B-mode ultrasonography'>Bモード</span>・ドプラ・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='elastography'>エラストグラフィ</span>"]
D --> D1["核医学<br>投与した<span class='jp-term jp-term-diagram' title='radioisotope'>放射性同位元素</span>からの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='gamma radiation'>γ線</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='positron'>陽電子</span>"]
D --> D2["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='magnetic resonance imaging'>MRI</span><br>水素原子核からのラジオ波信号"]
3.1 透過画像(X線系)
高エネルギーの光子線を体に通すと、一部が減弱・遮られる。検出器に届いた量の差が濃淡になるので、灰色の濃淡は減弱(密度)を反映する。
- 単純X線撮影:胸部・腹部・骨の静止画。詳しくはX線撮影の基礎
- マンモグラフィmammography マンモグラフィ(mammography)mammography(マンモグラフィ) :低エネルギーX線で乳腺を撮る。脂肪性乳房では乳腺の線状構造が暗い脂肪を背景に浮かび上がる(乳房画像診断)
- 透視fluoroscopy 透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視) :連続X線による動画。造影剤の流れや嚥下を動的に見る
- CT:多方向からの透過データを再構成した断面像。CTの原理、CTの臨床応用 clinical applications臨床応用(clinical applications) clinical applications(臨床応用)
3.2 反射画像(超音波系)
探触子transducer 探触子(transducer)transducer(探触子) から出た音波は、音響インピーダンスacoustic impedance 音響インピーダンス(acoustic impedance)acoustic impedance(音響インピーダンス) の異なる組織の境界で一部が反射する。戻ってきたエコーから画像を作るので、灰色の濃淡は音響インピーダンス acoustic impedance 音響インピーダンス(acoustic impedance) acoustic impedance(音響インピーダンス) の差を反映する。
- BモードB-mode ultrasonography Bモード(B-mode ultrasonography)B-mode ultrasonography(Bモード) :通常の白黒の断層像。画面上で構造物の径をそのまま計測 measuring 計測(measuring) measuring(計測) できる
- ドプラ:血流の向きと速度をカラー表示し、パルスドプラpulsed-wave Doppler パルスドプラ(pulsed-wave Doppler)pulsed-wave Doppler(パルスドプラ) で流速波形を得る(例:頸動脈)
- エラストグラフィelastography エラストグラフィ(elastography)elastography(エラストグラフィ) :組織の硬さを色分けして表示する(例:肝臓の硬さをkPaで評価)
詳しくは臨床超音波検査 ultrasound (US)超音波検査(ultrasound (US)) ultrasound (US)(超音波検査)と超音波実習。
3.3 放出画像(核医学とMRI)
| 核医学 | MRI | |
|---|---|---|
| 信号の源 | 体内に投与した放射性同位元素 radioisotope 放射性同位元素(radioisotope) radioisotope(放射性同位元素) から出るγ線 gamma radiationγ線(gamma radiation) gamma radiation(γ線)・陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) 消滅放射線 | 強い磁場の中で水素原子核が出すラジオ波信号 |
| 代表例 | 骨シンチグラフィbone scintigraphy 骨シンチグラフィ(bone scintigraphy)bone scintigraphy(骨シンチグラフィ) (全身の骨代謝 Renal Osteodystrophy骨代謝(Renal Osteodystrophy) Renal Osteodystrophy(骨代謝))、FDG-PET/CT(ブドウ糖代謝。正常でも尿路へ排泄されるため腎・膀胱に強く集積する) | T2強調像T2-weighted imageT2強調像(T2-weighted image)T2-weighted image(T2強調像)、造影剤なしで血流を描く3D TOF MRアンギオグラフィ(例:内頸動脈瘤 internal carotid artery aneurysm内頸動脈瘤(internal carotid artery aneurysm) internal carotid artery aneurysm(内頸動脈瘤)) |
| 電離放射線ionizing radiation電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) | あり | なし |
| 詳しく | 核医学 | MRIの基礎 |
画像で確かめる
モダリティmodality モダリティ(modality)modality(モダリティ) ごとの「濃淡が何を意味するか」は、最初の6症例で一通り確かめられる。
- EI-01-01 右胸水:透過画像の代表。PA像と側面像で、右肺底部 lung base 肺底部(lung base) lung base(肺底部) の透過性低下がメニスカス状の上縁を作り、右横隔膜と肋骨横隔膜角 costophrenic angle 肋骨横隔膜角(costophrenic angle) costophrenic angle(肋骨横隔膜角) が追えなくなる。120〜140 kV の高圧撮影である。
- EI-01-04 頸部膿瘍neck abscess頸部膿瘍(neck abscess)neck abscess(頸部膿瘍):CTの例。ヨード造影で厚い壁だけが造影され、内部の液体(0〜10 HUHU(Hounsfield unit))は造影されない。軸位断axial plane 軸位断(axial plane)axial plane(軸位断) に冠状断再構成 coronal reconstruction 冠状断再構成(coronal reconstruction) coronal reconstruction(冠状断再構成) を組み合わせて広がりを見る。
- EI-01-05 虫垂周囲膿瘍を伴う急性虫垂炎 acute appendicitis急性虫垂炎(acute appendicitis) acute appendicitis(急性虫垂炎):反射画像の代表。高周波high frequency 高周波(high frequency)high frequency(高周波) リニア探触子 transducer 探触子(transducer) transducer(探触子) のBモード B-mode ultrasonography Bモード(B-mode ultrasonography) B-mode ultrasonography(Bモード) で、厚さ12 mmの圧迫しても潰れない低エコー hypoechoic 低エコー(hypoechoic) hypoechoic(低エコー) の管状 tubular 管状(tubular) tubular(管状) 構造と、先端周囲の低エコー hypoechoic 低エコー(hypoechoic) hypoechoic(低エコー) の液体貯留を見る。
- EI-01-03 小範囲の急性脳梗塞 cerebral infarction脳梗塞(cerebral infarction) cerebral infarction(脳梗塞):MRIの例。右内包 internal capsule 内包(internal capsule) internal capsule(内包) の膝部 genu (of the internal capsule) 膝部(genu (of the internal capsule)) genu (of the internal capsule)(膝部) 後方の病変がFLAIRFLAIR(fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR))で高信号(浮腫)、DWIDWI(diffusion-weighted imaging)で高信号(拡散制限diffusion restriction拡散制限(diffusion restriction)diffusion restriction(拡散制限))を示す。いずれも造影剤を使わない撮像である。
- EI-01-02 大腸癌の肝転移 liver metastasis 肝転移(liver metastasis) liver metastasis(肝転移) (FDGFDG(fluorodeoxyglucose) PET-CT):核医学の例。肝の限局性FDG集積が転移を示し、右腎の強い集積は生理的集積 physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake) physiologic uptake(生理的集積) である。同じ断面の非造影CT non-contrast CT 非造影CT(non-contrast CT) non-contrast CT(非造影CT) で解剖学的位置を合わせる。
- EI-01-06 頸動脈狭窄carotid stenosis 頸動脈狭窄(carotid stenosis)carotid stenosis(頸動脈狭窄) に対する血管形成術 angioplasty血管形成術(angioplasty) angioplasty(血管形成術)・ステント留置stentingステント留置(stenting)stenting(ステント留置):透視 fluoroscopy 透視(fluoroscopy) fluoroscopy(透視) とDSAの例。動脈内ヨード造影で内頸動脈 internal carotid artery, ICA 内頸動脈(internal carotid artery, ICA) internal carotid artery, ICA(内頸動脈) の高度狭窄 high-grade stenosis 高度狭窄(high-grade stenosis) high-grade stenosis(高度狭窄) を描出し、透視fluoroscopy 透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視) 下にバルーン拡張 balloon dilation バルーン拡張(balloon dilation) balloon dilation(バルーン拡張) とステント留置 stenting ステント留置(stenting) stenting(ステント留置) を行い、再度の造影で血流の改善を確認する。
4. 分解能:モダリティを比べる2つの物差し
4.1 空間分解能
空間分解能spatial resolution 空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) は、細かい解剖構造をどこまで描き分けられるかを表す。画素(格子grating格子(grating)grating(格子))が小さいほど、元の形の輪郭を忠実になぞれる。格子grating 格子(grating)grating(格子) が粗いと、同じ形がカクカクした大まかな塊になってしまう。
空間分解能spatial resolution 空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) はおおむね次の順に高くなる。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='gamma camera'>ガンマカメラ</span>(核医学)<br>最も粗い"] --> B["超音波"]
B --> C["MRI"]
C --> D["CT"]
D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fluoroscopy'>透視</span>"]
E --> F["単純X線撮影<br>最も細かい"]
- ⭐ 単純X線(特にマンモグラフィ mammographyマンモグラフィ(mammography) mammography(マンモグラフィ))は1 mm未満の微小石灰化 microcalcification 微小石灰化(microcalcification) microcalcification(微小石灰化) を描出できる。 これは乳癌検出の土台になる(マンモグラフィmammography マンモグラフィ(mammography)mammography(マンモグラフィ) の石灰化)。
- 核医学の空間分解能 spatial resolution 空間分解能(spatial resolution) spatial resolution(空間分解能) は比較的低い。 全身骨シンチグラフィ bone scintigraphy 骨シンチグラフィ(bone scintigraphy) bone scintigraphy(骨シンチグラフィ) では骨の輪郭がぼんやりとしか分からないが、代わりに代謝・機能の情報が得られる。
- CTは高分解能CThigh-resolution CT 高分解能CT(high-resolution CT)high-resolution CT(高分解能CT) (HRCTHRCT, high-resolution computed tomography)で空間分解能 spatial resolution 空間分解能(spatial resolution) spatial resolution(空間分解能) を上げられる。例えば側頭骨 temporal bone 側頭骨(temporal bone) temporal bone(側頭骨) では、同じ120 kVの撮影でもスライス厚 slice thickness スライス厚(slice thickness) slice thickness(スライス厚) を1.00 mmから0.80 mmへ薄くしたHRCTのほうが、耳小骨や乳突蜂巣 mastoid air cells 乳突蜂巣(mastoid air cells) mastoid air cells(乳突蜂巣) の細かい輪郭が明瞭になる。
- 研究段階では、階層的位相コントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) トモグラフィーで摘出したヒトの脳全体を細胞レベル Cellular 細胞レベル(Cellular) Cellular(細胞レベル) に近い局所分解能で撮像した報告(2021年)もある。
4.2 コントラスト分解能
コントラストcontrast コントラスト(contrast)contrast(コントラスト) 分解能は、似た性質をもつ組織どうしを見分ける能力である。高いほど、正常組織と異常組織のわずかな違いを検出しやすい。
- 体内の物体そのものの物理的コントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) には高低がある。軟部組織・液体どうしの差は小さく、骨・弾丸bullet弾丸(bullet)bullet(弾丸)・バリウムbarium (contrast) バリウム(barium (contrast))barium (contrast)(バリウム) と周囲の差は大きい。
- 撮影法のコントラスト感度 contrast sensitivity コントラスト感度(contrast sensitivity) contrast sensitivity(コントラスト感度) が高いと、差の小さい対象も1つずつ区別して描けるが、低いと差の小さい対象は背景に埋もれる。
- ⭐ 単純X線と透視 fluoroscopy 透視(fluoroscopy) fluoroscopy(透視) が区別できる濃度は、金属・骨・水(軟部組織)・脂肪・空気の5つだけである(詳しくはX線撮影の基礎)。
- ⭐ MRIはコントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) 分解能が最も高く、軟部組織の描き分けに優れる。 同じ前立腺でも、CTでは腺全体がほぼ均一な灰色の塊にしか見えないが、T2強調T2-weighted imaging T2強調(T2-weighted imaging)T2-weighted imaging(T2強調) MRIでは辺縁域と移行域の違いまで区別できる。
- 造影剤は、組織・血管・体腔のあいだのコントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) を人工的に高めるために使う。
4.3 造影剤の種類
造影剤は診断精度を上げるための道具 tool 道具(tool) tool(道具) で、モダリティmodality モダリティ(modality)modality(モダリティ) ごとに使うものが違う。
| 造影剤 | 使うモダリティ modalityモダリティ(modality) modality(モダリティ) | 代表的な使い方 |
|---|---|---|
| マイクロバブルmicrobubble マイクロバブル(microbubble)microbubble(マイクロバブル) (微小気泡 air bubble気泡(air bubble) air bubble(気泡)) | 超音波(造影超音波contrast-enhanced ultrasound造影超音波(contrast-enhanced ultrasound)contrast-enhanced ultrasound(造影超音波)) | 肝腫瘤の血流動態 hemodynamics 血流動態(hemodynamics) hemodynamics(血流動態) を評価する |
| 空気+バリウム barium (contrast) バリウム(barium (contrast)) barium (contrast)(バリウム) (二重造影) | 透視fluoroscopy透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視) | 大腸の粘膜面 mucosal surface 粘膜面(mucosal surface) mucosal surface(粘膜面) を描出し、憩室などを見る |
| ヨード造影剤iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast)iodinated contrast(ヨード造影剤) (動脈内) | 血管造影angiography血管造影(angiography)angiography(血管造影)・DSA | 腎動脈瘤renal artery aneurysm 腎動脈瘤(renal artery aneurysm)renal artery aneurysm(腎動脈瘤) などの血管病変 |
| ヨード造影剤iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast)iodinated contrast(ヨード造影剤) (静脈内intravenous静脈内(intravenous)intravenous(静脈内)) | CT | 大動脈解離aortic dissection 大動脈解離(aortic dissection)aortic dissection(大動脈解離) などを3D再構成で描出する |
| ガドリニウム造影剤gadolinium-based contrast agentガドリニウム造影剤(gadolinium-based contrast agent)gadolinium-based contrast agent(ガドリニウム造影剤) | MRI | 硬膜外膿瘍epidural abscess 硬膜外膿瘍(epidural abscess)epidural abscess(硬膜外膿瘍) など、炎症・腫瘍の造影効果 contrast enhancement 造影効果(contrast enhancement) contrast enhancement(造影効果) を見る |
5. 画像の見え方を表す用語
同じ「黒い/白い」でも、モダリティmodality モダリティ(modality)modality(モダリティ) ごとに呼び方が違う。所見の記載ではこの用語を正確に使い分ける。
| モダリティmodalityモダリティ(modality)modality(モダリティ) | 黒い(信号が少ない)側 | 中間 | 白い(信号が多い)側 |
|---|---|---|---|
| 単純X線 | 透過性亢進、放射線透過性radiolucency放射線透過性(radiolucency)radiolucency(放射線透過性)、低減弱(透亮像lucency透亮像(lucency)lucency(透亮像)) | — | 透過性低下、放射線不透過性radiopacity放射線不透過性(radiopacity)radiopacity(放射線不透過性)、高減弱(陰影) |
| CT | 低吸収(低減弱) | 中等度吸収 | 高吸収high attenuation 高吸収(high attenuation)high attenuation(高吸収) (高減弱) |
| 超音波 | 無エコーanechoic無エコー(anechoic)anechoic(無エコー) → 低エコーhypoechoic低エコー(hypoechoic)hypoechoic(低エコー) | — | 高エコーhyperechoic高エコー(hyperechoic)hyperechoic(高エコー) → 強エコー |
| MRI | 低信号 | 中間信号 | 高信号 |
| 核医学 | 放射性医薬品radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) の集積低下 reduced uptake集積低下(reduced uptake) reduced uptake(集積低下) | — | 集積亢進increased uptake 集積亢進(increased uptake)increased uptake(集積亢進) (表示色は装置・カラーマップで異なる) |
💡 超音波の用語は「どれだけ反射するか」、MRIは「信号強度」、CTは「減弱の程度」、単純X線は「どれだけ透けるか」を言っている。濃淡の物理的な意味が違うので、「CTで高信号」「MRIで高吸収 high attenuation高吸収(high attenuation) high attenuation(高吸収)」のような混用は誤りである。詳しくは超音波のエコー輝度 echogenicityエコー輝度(echogenicity) echogenicity(エコー輝度)、CTの高吸収 high attenuation高吸収(high attenuation) high attenuation(高吸収)。
6. 電離放射線と放射線防護
6.1 電離放射線を使うモダリティ
本科目で扱う主なモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) のうち、単純X線・マンモグラフィmammographyマンモグラフィ(mammography)mammography(マンモグラフィ)・透視fluoroscopy 透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視) (DSAを含む)・CT・核医学が電離放射線 ionizing radiation 電離放射線(ionizing radiation) ionizing radiation(電離放射線) を使う。超音波とMRIは使わない。
| X線系(単純X線・透視fluoroscopy透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視)・CT) | 核医学 | |
|---|---|---|
| 被ばくのタイミング | 撮影している間だけ | 投与した放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) が崩壊・排泄されるまで |
| 検査後 | 患者は放射線源にならない | 患者自身が一時的に放射線源になる(多くの診断検査 diagnostic testing 診断検査(diagnostic testing) diagnostic testing(診断検査) で数時間〜約1日) |
電離放射線ionizing radiation 電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) は原子から電子をはぎ取るだけのエネルギーをもち、細胞やDNADNA(deoxyribonucleic acid)を傷つける可能性がある。
6.2 代表的な線量
線量は「胸部X線何枚分か」で比べると桁の感覚がつかみやすい。下の表の「線量の幅」と「胸部X線に換算」は、胸部X線1回を0.02 mSvとしたときの成人の値で、「代表値の例」は北米の患者向け情報(RSNARSNA(Radiological Society of North America)・ACR)が示す値である。1
| 検査 | 成人の実効線量 effective dose 実効線量(effective dose) effective dose(実効線量) の幅 | 胸部X線に換算 | 代表値の例(自然放射線に換算) |
|---|---|---|---|
| 歯科X線 | 0.005〜0.01 mSv | 0.25〜0.5枚 | — |
| 四肢X線 | — | — | 0.001 mSv未満(3時間未満) |
| 胸部X線 | 0.02 mSv | 1枚 | 0.1 mSv(約10日) |
| マンモグラフィmammographyマンモグラフィ(mammography)mammography(マンモグラフィ) | 0.4 mSv | 20枚 | スクリーニングのデジタル撮影で0.28 mSv |
| CT | 2〜16 mSv | 100〜800枚 | 頭部1.6 mSv(約7か月)、肺癌検診の低線量CT low-dose CT低線量CT(low-dose CT) low-dose CT(低線量CT) 1.5 mSv、胸部6.1 mSv、腹部骨盤7.7 mSv(約2.6年) |
| 核医学 | 0.2〜41 mSv | 10〜2,050枚 | 検査と放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) で大きく違う(核医学) |
| インターベンション透視 fluoroscopy透視(fluoroscopy) fluoroscopy(透視) | 5〜70 mSv | 250〜3,500枚 | 手技の長さで大きく違う |
自然放射線は世界平均でおよそ年2.4 mSvとされ(地域差が大きい)、米国の推定では年約3 mSvである。1 そこで、胸部X線はほぼ無視 neglect 無視(neglect) neglect(無視) できる量、頭部CThead CT 頭部CT(head CT)head CT(頭部CT) は自然放射線の1年分弱、腹部CTは数年分と覚える。
💡 胸部X線1枚の値を0.02 mSvと置くか0.1 mSvと置くかで「何枚分」は5倍変わる。CT 1回の線量も、どこを何相撮るかで一桁近く動く(1相の頭部CT head CT 頭部CT(head CT) head CT(頭部CT) と多相の腹部CTでは大きく違う)。CT全般を「5〜20 mSv」とする資料もあり(CTの原理)、表の値はどれも桁の感覚をつかむための目安である。線量の物理量は実効線量effective dose実効線量(effective dose)effective dose(実効線量)を参照。
6.3 防護の2原則
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionizing radiation'>電離放射線</span>を使う検査の依頼"] --> B{"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='justification (radiological protection principle)'>正当化</span><br>臨床的に必要か"}
B -->|"不要"| C["行わない<br>または非電離の検査で代える"]
B -->|"必要"| D["最適化<br>診断に足る<span class='jp-term jp-term-diagram' title='image quality'>画質</span>を保つ最小線量<br>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='as low as reasonably achievable'>ALARA</span>)"]
D --> E["撮影範囲・条件・回数を絞る"]
- 正当化justification (radiological protection principle)正当化(justification (radiological protection principle))justification (radiological protection principle)(正当化):臨床的に必要なときだけ検査する。
- 最適化:診断に十分な画質 image quality 画質(image quality) image quality(画質) が得られる最小の線量を使う(ALARAALARA(as low as reasonably achievable):合理的に達成できる限り低く)。
撮影室では、照射中は扉の上の赤ランプが点灯し、赤ランプが点いているときは入室しない。扉や機器には放射線ハザード hazard (vs. risk) ハザード(hazard (vs. risk)) hazard (vs. risk)(ハザード) 標識(黄色の三角に三つ葉のマーク)が掲示される。透視fluoroscopy透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視)・血管造影angiography 血管造影(angiography)angiography(血管造影) に立ち会うスタッフは鉛 lead 鉛(lead) lead(鉛) 入りのプロテクター(エプロン・頸部の甲状腺防護)を着ける。
特に注意する対象は、妊娠の可能性がある女性と乳幼児・小児である。
⚠️ 患者の生殖腺 gonad 生殖腺(gonad) gonad(生殖腺) 遮蔽 shield 遮蔽(shield) shield(遮蔽) は、かつては日常的 routine 日常的(routine) routine(日常的) に行われていた(歴史的)。 現在は、利益が小さいうえに遮蔽 shield 遮蔽(shield) shield(遮蔽) 具が診断に必要な解剖を覆い隠したり、再撮影を招いてかえって線量を増やしたりする恐れがあるため、日常的routine 日常的(routine)routine(日常的) な患者遮蔽 shield 遮蔽(shield) shield(遮蔽) をやめる施設が欧米を中心に多い。2 遮蔽shield 遮蔽(shield)shield(遮蔽) の要否は施設の方針に従う。
6.4 妊娠と電離放射線
原則は「母体の健康が優先」である。診断されないまま進む母体の重い病気のほうが、正当化justification (radiological protection principle) 正当化(justification (radiological protection principle))justification (radiological protection principle)(正当化) された画像検査より胎児にとって危険になり得る。
- 妊娠可能年齢reproductive age / childbearing age 妊娠可能年齢(reproductive age / childbearing age)reproductive age / childbearing age(妊娠可能年齢) の女性には、電離放射線ionizing radiation 電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) を使う検査の前に必ず妊娠の可能性を尋ねる。
- 母体の診断・治療に必要な検査は、妊娠を理由に控えない。
- 同じくらい問いに答えられるなら、非電離の超音波・MRIを選ぶ。
- X線・CTを行うなら線量を最適化する(ALARA)。
| モダリティmodalityモダリティ(modality)modality(モダリティ) | 妊娠中の扱い |
|---|---|
| 超音波 | 適切なら第一選択 |
| MRI | 一般に安全。ガドリニウム造影gadolinium enhancement ガドリニウム造影(gadolinium enhancement)gadolinium enhancement(ガドリニウム造影) は明確な必要がない限り避ける |
| 単純X線・CT | 臨床的に正当化 justification (radiological protection principle) 正当化(justification (radiological protection principle)) justification (radiological protection principle)(正当化) される場合に限り行い、線量を最適化する |
- 胎児の奇形・発育不全・流産は、50 mGy未満の被ばくでは報告されていない。これは通常の診断検査 diagnostic testing 診断検査(diagnostic testing) diagnostic testing(診断検査) の線量域より上である。腹部骨盤CT 1回で奇形や流産は予想されない。3
- 主に懸念されるのは将来の小児がんリスクのわずかな上昇である。腹部骨盤CT程度の胎児被ばくで、被ばくした胎児1,000人あたり小児がんが2〜3人増えるという見積もりがある。別の見積もりでは、10〜20 mGyの胎児被ばくで白血病リスクが背景(約3,000人に1人)の1.5〜2倍になり得ると見積もられるが、絶対的absolute 絶対的(absolute)absolute(絶対的) な上乗せ add-on (incremental benefit) 上乗せ(add-on (incremental benefit)) add-on (incremental benefit)(上乗せ) はごく小さい。診断的被ばくだけを理由に妊娠中絶 termination of pregnancy 妊娠中絶(termination of pregnancy) termination of pregnancy(妊娠中絶) を勧めない。3
- 授乳中にヨード造影剤 iodinated contrastヨード造影剤(iodinated contrast) iodinated contrast(ヨード造影剤)・ガドリニウム造影剤gadolinium-based contrast agent ガドリニウム造影剤(gadolinium-based contrast agent)gadolinium-based contrast agent(ガドリニウム造影剤) を使っても、授乳を中断する必要はない。3
7. モダリティの長所と短所
検査を選ぶときは、空間分解能spatial resolution空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能)、コントラストcontrast コントラスト(contrast)contrast(コントラスト) 分解能、到達深度、アーチファクトartifactアーチファクト(artifact)artifact(アーチファクト)、撮像速度、重なり(重積)、電離放射線ionizing radiation電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線)、禁忌、費用、利用しやすさ、体内異物、肥満、患者の協力、緊急かどうか、を総合して考える。
| モダリティmodalityモダリティ(modality)modality(モダリティ) | 長所Strengths長所(Strengths)Strengths(長所) | 短所 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 単純X線 | 速い、安い | 構造が重なる(重積) | 胸部、骨(石灰化した組織)、金属、空気 |
| 透視fluoroscopy 透視(fluoroscopy)fluoroscopy(透視) (DSAを含む) | 機能的・リアルタイム、治療ができる | 電離放射線ionizing radiation 電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) (線量が大きい) | 血管・非血管のインターベンション、嚥下造影videofluoroscopic swallowing study (VFSS)嚥下造影(videofluoroscopic swallowing study (VFSS))videofluoroscopic swallowing study (VFSS)(嚥下造影) |
| 超音波 | リアルタイム、被ばくなし、安い、ベッドサイドで可能 | 術者operator (person performing the procedure) 術者(operator (person performing the procedure))operator (person performing the procedure)(術者) 依存、ガス・骨・肥満で見えにくい | 腹部、表在病変、血管、妊娠 |
| CT | 解剖が非常によく分かる、速い | 電離放射線ionizing radiation電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) | 救急、腫瘍 |
| MRI | コントラストcontrast コントラスト(contrast)contrast(コントラスト) 分解能が最高、被ばくなし(妊婦・小児) | 時間がかかる、高価 | 軟部組織、骨髄、脳、関節 |
| 核医学 | 代謝・生理の情報、早期に異常を捉える | 空間分解能spatial resolution 空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) が低い | 機能画像 |
⭐ どのモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) も万能ではない。 例えば骨折は単純X線、軟部・骨髄はMRI、救急の全身評価はCT、妊婦や小児の腹部はまず超音波、というように問いで選ぶ。
8. 人工知能と放射線科
1990年代初めには1検査30〜50枚だったCTが、今は1検査で2,000〜10,000枚の画像を生む。データ量が爆発的に増えた一方で、放射線科医の数はそれに見合うほど増えていない。AIはこの増え続ける読影 image interpretation 読影(image interpretation) image interpretation(読影) 負荷を支える道具 tool道具(tool) tool(道具)として導入されつつある(詳しくは医用画像の人工知能)。
| AIが今できること | AIにできないこと |
|---|---|
| 異常の検出(例:胸部CTの肺結節 pulmonary nodule 肺結節(pulmonary nodule) pulmonary nodule(肺結節) を枠で示す) | 複雑な臨床状況 clinical setting 臨床状況(clinical setting) clinical setting(臨床状況) の評価 |
| 緊急検査の優先度付け | 患者個人の背景の理解 |
| 画像再構成の補助 | 診断の責任を負うこと |
| 計測measuring 計測(measuring)measuring(計測) とセグメンテーションの自動化 | 依頼医・患者とのコミュニケーション communication コミュニケーション(communication) communication(コミュニケーション) の代替 |
| 被ばく線量と撮像時間の低減 | 多職種での意思決定への参加 |
9. 検査前の患者準備
⭐ 検査の種類ごとに確認事項が違う。依頼の段階で押さえておくと、当日の中止や事故を防げる。
9.1 電離放射線を使う検査
- 画質image quality 画質(image quality)image quality(画質) を妨げる装身具・金属・衣類を外す。
- 適切な場合は妊娠を除外する(6.4節)。
- 放射線防護を行う(ALARAに沿った最適化。遮蔽shield 遮蔽(shield)shield(遮蔽) は施設方針に従う)。
9.2 ヨード造影剤の静注・動注(CT、DSA)
- 腎機能(eGFReGFR, estimated glomerular filtration rate)を確認する。 eGFR 30 mL/min/1.73 m² 未満などの高リスクの扱いと予防輸液はCTの原理の「ヨード造影剤iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast)iodinated contrast(ヨード造影剤) の安全性」で扱う(造影剤腎症contrast-induced nephropathy造影剤腎症(contrast-induced nephropathy)contrast-induced nephropathy(造影剤腎症)も参照)。
- 以前にヨード造影剤 iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast) iodinated contrast(ヨード造影剤) でアレルギー様反応 anaphylactoid (allergy-like) reaction アレルギー様反応(anaphylactoid (allergy-like) reaction) anaphylactoid (allergy-like) reaction(アレルギー様反応) を起こしたかを尋ねる。
- 現在の低浸透圧・等浸透圧の非イオン性 nonionic 非イオン性(nonionic) nonionic(非イオン性) ヨード造影剤 iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast) iodinated contrast(ヨード造影剤) では、日常的routine 日常的(routine)routine(日常的) な絶食は不要である。4
- 未治療の甲状腺機能亢進症を除外する。 ヨウ素の負荷で甲状腺中毒症 thyrotoxicosis 甲状腺中毒症(thyrotoxicosis) thyrotoxicosis(甲状腺中毒症) が誘発され得る。甲状腺クリーゼthyroid storm 甲状腺クリーゼ(thyroid storm)thyroid storm(甲状腺クリーゼ) では避け、放射性ヨウ素radioactive iodine, RAI 放射性ヨウ素(radioactive iodine, RAI)radioactive iodine, RAI(放射性ヨウ素) の治療・検査を控えた患者では造影剤のヨウ素が取り込みを妨げる。4
- 腎機能が低下した患者ではメトホルミン metformin メトホルミン(metformin) metformin(メトホルミン) の扱いを確認する。 造影剤そのものではなく、造影後postcontrast 造影後(postcontrast)postcontrast(造影後) の急性腎障害 acute kidney injury, AKI 急性腎障害(acute kidney injury, AKI) acute kidney injury, AKI(急性腎障害) でメトホルミン metformin メトホルミン(metformin) metformin(メトホルミン) が蓄積して乳酸アシドーシス lactic acidosis 乳酸アシドーシス(lactic acidosis) lactic acidosis(乳酸アシドーシス) を起こすことが問題になる。eGFR 30以上で急性腎障害 acute kidney injury, AKI 急性腎障害(acute kidney injury, AKI) acute kidney injury, AKI(急性腎障害) がなければ中止は不要である。4
休薬drug holiday (treatment interruption) 休薬(drug holiday (treatment interruption))drug holiday (treatment interruption)(休薬) の条件、甲状腺の休止期 telogen (phase) 休止期(telogen (phase)) telogen (phase)(休止期) 間、妊娠・授乳の扱いの詳細はCTの原理にまとめてある。
9.3 MRI
- 金属類(装身具、ピアス、時計、ヘアピン)と電子機器(補聴器、インスリンポンプ、携帯電話)をすべて外す。
- MRI非対応の植込み物・異物を確認する(一部の脳動脈瘤 cerebral aneurysm 脳動脈瘤(cerebral aneurysm) cerebral aneurysm(脳動脈瘤) クリップ、人工内耳cochlear implant人工内耳(cochlear implant)cochlear implant(人工内耳)、眼窩内intraorbital 眼窩内(intraorbital)intraorbital(眼窩内) の金属異物 metallic foreign body 金属異物(metallic foreign body) metallic foreign body(金属異物) など)。
- 心臓植込み型電子機器(ペースメーカーpacemakersペースメーカー(pacemakers)pacemakers(ペースメーカー)、植込み型除細動器implantable cardioverter-defibrillator, ICD植込み型除細動器(implantable cardioverter-defibrillator, ICD)implantable cardioverter-defibrillator, ICD(植込み型除細動器))は、MRI対応かどうかを確かめ、必要なら検査前に設定を変更する。
- ガドリニウム造影剤gadolinium-based contrast agentガドリニウム造影剤(gadolinium-based contrast agent)gadolinium-based contrast agent(ガドリニウム造影剤):重い腎機能低下(eGFR 30 mL/min/1.73 m² 未満)、透析、急性腎障害acute kidney injury, AKI 急性腎障害(acute kidney injury, AKI)acute kidney injury, AKI(急性腎障害) では腎性全身性線維症nephrogenic systemic fibrosis腎性全身性線維症(nephrogenic systemic fibrosis)nephrogenic systemic fibrosis(腎性全身性線維症)の危険があるため、製剤を選ぶ。発症が集中した高リスク製剤(グループI)はこれらの患者で禁忌で、低リスク製剤(グループII)を使う。グループIIなら標準量以下での危険は非常に低く、腎機能だけを理由に必要な造影MRIを拒まない。4 製剤の分類と腎機能別の扱い、脳内沈着はMRIの基礎で扱う。
- 骨盤のMRIでは膀胱を適度に充満させる。
- 妊娠はMRIの禁忌ではないが、ガドリニウムgadolinium ガドリニウム(gadolinium)gadolinium(ガドリニウム) は明確な必要がない限り避ける。4
- MRIやガドリニウム gadolinium ガドリニウム(gadolinium) gadolinium(ガドリニウム) 静注の前に、日常的routine 日常的(routine)routine(日常的) な絶食は不要である。4
9.4 画像下治療(IVR)
- 中〜高リスクの手技の前に凝固能(INRINR(international normalized ratio)、血小板数platelet count血小板数(platelet count)platelet count(血小板数))を確認する。
- 鎮静を伴う待機的手技 elective procedures 待機的手技(elective procedures) elective procedures(待機的手技) の前は絶食させる。誤嚥を防ぐために胃を空にするのが目的で、施設では「4時間以上」のように指示されることがある。鎮静の一般的な目安では、清澄水は2時間、トーストなどの軽食は6時間、肉・揚げ物・脂肪の多い食事は8時間以上あける。5 実際の時間は施設と麻酔の指針に従う。
- 抗凝固薬・抗血小板薬antiplatelet drugs抗血小板薬(antiplatelet drugs)antiplatelet drugs(抗血小板薬)を確認し、施設の指針に沿って調整する。
- 手技の内容・利益・危険・合併症を説明し、インフォームド・コンセントを得る。
9.5 超音波
- 腹部超音波の前は絶食させる。 胆嚢を十分に拡張させ、腸管ガスを減らすためである。「6時間以上」と指示されることもあるが、米国の実践指針は、待機的elective 待機的(elective)elective(待機的) な検査なら少なくとも4時間の絶食で正常に機能する胆嚢は多くの場合十分に拡張するとしている(乳幼児・小児は年齢に応じた時間にする)。6
- 骨盤の超音波では膀胱を適度に充満させる(膀胱が音響窓 acoustic window 音響窓(acoustic window) acoustic window(音響窓) になる)。
- その他の多くの超音波検査 ultrasound (US) 超音波検査(ultrasound (US)) ultrasound (US)(超音波検査) と造影超音波 contrast-enhanced ultrasound 造影超音波(contrast-enhanced ultrasound) contrast-enhanced ultrasound(造影超音波) には特別な準備は要らない。
10. まとめ
画像診断は診断というパズルの1ピースである。病歴、身体診察physical examination身体診察(physical examination)physical examination(身体診察)、検査値Labs検査値(Labs)Labs(検査値)、病理、その他の情報(遺伝情報、過去の画像、多職種の意見)と組み合わせてはじめて、正確な診断 → 適切な治療 → よりよい転帰につながる。
flowchart TD
A["臨床の問い"] --> B["問いに答えられる<span class='jp-term jp-term-diagram' title='modality'>モダリティ</span>を選ぶ<br>分解能・安全性・利用しやすさ"]
B --> C["患者準備<br>妊娠・腎機能・金属・絶食"]
C --> D["撮影と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='image interpretation'>読影</span>"]
D --> E["病歴・診察・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Labs'>検査値</span>・病理と統合"]
E --> F["正確な診断と適切な治療"]
- どの検査も臨床の問いに答えるために行う。
- 万能なモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) はない。各モダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) の長所 Strengths 長所(Strengths) Strengths(長所) と限界を知る。
- 診断上の利益と放射線のリスクを天秤にかける。
- 画像は臨床評価を補うものであり、置き換えるものではない。
出典
- 1.Radiation Dose(Radiological Society of North America, American College of Radiology・2025)2025年4月15日最終レビューのページで確認した。成人の代表的な実効線量が胸部X線0.1 mSv(自然放射線の約10日分)、頭部CT 1.6 mSv(約7か月分)、腹部骨盤CT 7.7 mSv(約2.6年分)、胸部CT 6.1 mSv、肺癌検診用低線量CT 1.5 mSv、スクリーニングのデジタルマンモグラフィ0.28 mSv、四肢X線0.001 mSv未満であり、米国の自然放射線が年約3 mSvと見積もられること。閲覧 2026-09-26
- 2.APQS consensus regarding patient shielding during routine radiographic imaging(The British Journal of Radiology・2021)抄録で確認した。生殖腺を中心とする患者遮蔽は長く日常的に行われてきたが、利益は小さく、解剖を覆い隠したり再撮影を招いて逆に線量を増やすなど害になり得るという考えが広がり、欧米では多くの施設が日常的な遮蔽をやめていること、アジア太平洋の専門家合意も概ねこれに沿うこと。閲覧 2026-09-26
- 3.Guidelines for Diagnostic Imaging During Pregnancy and Lactation(American College of Obstetricians and Gynecologists・2017)発行元ページ(Committee Opinion 723、2026年に再確認済みの表示)で確認した。超音波とMRIが妊婦の第一選択であること、単純X線・CT・核医学の被ばくはほとんどの場合胎児への害が生じる線量より十分低く、必要なら妊婦に対して控えるべきでないこと、50 mGy未満では奇形・発育不全・流産は報告されていないこと、10〜20 mGyの胎児被ばくで白血病リスクが背景(約3,000人に1人)の1.5〜2倍になり得るが、診断的被ばくだけを理由に妊娠中絶を勧めるべきでないこと、ヨード造影剤・ガドリニウム投与後も授乳を中断しなくてよいこと。閲覧 2026-09-26
- 4.ACR Manual on Contrast Media(American College of Radiology・2026)発行元が配信している現行PDF(表紙と著作権表示が2026年版)の本文で確認した。現在の低・等浸透圧非イオン性ヨード造影剤とガドリニウム造影剤の通常の血管内投与前に絶食は不要であること。甲状腺機能亢進症の既往だけを理由に造影剤使用を制限・前投薬することは推奨されず、急性の甲状腺クリーゼでは避けること、放射性ヨウ素治療・甲状腺ヨウ素シンチの予定があれば造影後に休止期間(機能亢進症で3〜4週、機能低下症で6週)を置くこと。メトホルミンは急性腎障害がなくeGFR 30以上なら造影前後に中止不要、急性腎障害・eGFR 30未満・腎動脈への塞栓が起こり得る動脈カテーテル検査では検査時に休止し48時間後に腎機能を再評価してから再開すること。腎性全身性線維症はeGFR 30未満(特に末期腎不全・透析)でグループIのガドリニウム造影剤に集中し、グループIIでは標準量以下での危険が十分に低いとされ、透析中・eGFR 30未満・急性腎障害の患者ではグループIが禁忌でグループIIが強く推奨されること。妊娠中はガドリニウムの日常的な投与を避け、投与前の妊娠確認体制を整えること。閲覧 2026-09-26
- 5.Sedation and Analgesia for the Interventional Radiologist(Seminars in Interventional Radiology・2023)PMC全文(PMC10275663)で確認した。鎮静前の絶食は胃を空にして誤嚥の危険を減らすためであり、清澄水(果肉のない果汁、炭酸飲料、ブラックコーヒー)は2時間、母乳のみの乳児は4時間、人工乳・人以外の乳は6時間、軽食(プレーンなトーストと清澄水)は6時間、肉・揚げ物・脂肪の多い食事は8時間以上の絶食が必要であること。閲覧 2026-09-26
- 6.ACR–AIUM–SPR–SRU Practice Parameter for the Performance of an Ultrasound Examination of the Abdomen and/or Retroperitoneum(American College of Radiology・2026)発行元が配信するPDF(改訂履歴の最新がRevised 2026)の本文で確認した。胆嚢の検査は可能な限り十分に拡張した胆嚢で行い、多くの場合、待機的な検査の前に少なくとも4時間絶食すれば正常に機能する胆嚢は十分に拡張すること、乳幼児・小児では絶食時間を年齢に応じたものにすること。閲覧 2026-09-26