画像診断学 · 08
核医学
Nuclear medicine
🧠 全体像:核医学は「どこが働いているか」を写す。臓器・細胞・分子に選択的に集まる化合物へ放射性核種 radionuclide 放射性核種(radionuclide) radionuclide(放射性核種) を付けた放射性医薬品radiopharmaceutical放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品)を投与し、体内から出てくるガンマ線 gamma ray ガンマ線(gamma ray) gamma ray(ガンマ線) を体外で数える。単一光子を出す核種はガンマカメラ gamma camera ガンマカメラ(gamma camera) gamma camera(ガンマカメラ) とSPECTSPECT(single-photon emission computed tomography)、陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) を出す核種はPETPET(positron emission tomography)で撮る。機能画像は感度が高いが解像度 resolution 解像度(resolution) resolution(解像度) と位置情報 positional information 位置情報(positional information) positional information(位置情報) に劣るため、CTCT(computed tomography)・MRIMRI(magnetic resonance imaging)と重ねるハイブリッド hybrid ハイブリッド(hybrid) hybrid(ハイブリッド) 画像(SPECT-CT、PET-CTPET-CT(positron emission tomography–computed tomography)、PET-MR)で「何が・どこで」を同時に答える。同じ標的にβ線 beta radiationβ線(beta radiation) beta radiation(β線)・α線を出す核種を載せれば治療になり、診断と治療を一体化したセラノスティクスtheranosticsセラノスティクス(theranostics)theranostics(セラノスティクス)に発展している。
1. 核医学とは何か
定義:密封されていない放射性核種を使う医療
核医学は、非密封の放射性核種 radionuclide放射性核種(radionuclide) radionuclide(放射性核種)を体内に投与して、疾患の診断・治療・研究を行う医療分野である。X線撮影やCTが「外からX線を当てて透過した量を見る(透過)」のに対し、核医学は「体内に入れた核種から出る放射線を拾う(放出)」。したがって写るのは臓器の形ではなく、放射性医薬品radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) を取り込む機能の分布である。
たとえば頭部で、造影MRIの冠状断 coronal plane 冠状断(coronal plane) coronal plane(冠状断) にトルコ鞍 sella turcica トルコ鞍(sella turcica) sella turcica(トルコ鞍) 〜頭蓋底付近の病変が写っていても、MRIだけではそれが「機能している組織か」は分からない。同じ断面に核医学画像を重ねると、病変に一致して強い集積があり、そこが放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) を取り込む活動的な組織だと分かる。核医学の問いは常に「機能している組織はどこか」である。
トレーサー原理とヘヴェシー
ハンガリー生まれの化学者ヘヴェシー(George de Hevesy、1885〜1966)は、放射性同位体radioisotope (radioactive isotope) 放射性同位体(radioisotope (radioactive isotope))radioisotope (radioactive isotope)(放射性同位体) を生体内 in vivo 生体内(in vivo) in vivo(生体内) の過程を調べる目印として使い、トレーサーtracer トレーサー(tracer)tracer(トレーサー) 原理を確立した。1943年にノーベル化学賞を受け、「核医学の父」と呼ばれる。下宿の女主人が前の週の残り物を料理に使い回していると疑い、残した肉にごく微量の放射性物質を混ぜておき、翌週の料理から放射能 activity 放射能(activity) activity(放射能) を検出して確かめた、という逸話がよく語られる。
- トレーサーtracer トレーサー(tracer)tracer(トレーサー) 原理:放射性の化合物は、放射性でない同じ化合物と同じように生理的過程に参加する。核種が付いていても体はそれを区別しない。
- 放射性標識:物質の化学構造の中に放射性核種 radionuclide 放射性核種(radionuclide) radionuclide(放射性核種) を組み込んで「目印を付ける」。核種が崩壊すると放射線が出るので、それを検出すればその物質がどこにあるかが分かり、進行中の生化学的過程の情報が得られる。
💡 投与する物質の量はきわめて微量(トレーサーtracer トレーサー(tracer)tracer(トレーサー) 量)なので、薬理作用pharmacological action 薬理作用(pharmacological action)pharmacological action(薬理作用) はほとんど起こさず、生理的な分布を乱さずに観察できる。これがヨード造影剤 iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast) iodinated contrast(ヨード造影剤) のように大量投与する検査との大きな違いである。
2. 放射性医薬品:核種+特異的化合物
放射性医薬品radiopharmaceutical放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) = 放射性核種radionuclide放射性核種(radionuclide)radionuclide(放射性核種) + 特異的化合物。化合物(担体)が「どこへ行くか」を決め、核種が「外から見えるようにする」。
- 臓器・組織・細胞・分子に特異的な化合物を核種で標識したもの
- 標的特異的にでき、体外から追跡できる
- 機能画像であり、正常な組織機能と異常な機能を同定・特徴づけられる
- 生化学的過程を定量できる
診断と治療の全体図
flowchart TD
A["核医学"] --> B["診断"]
A --> C["治療<br>α線・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='beta radiation'>β線</span>を出す核種<br>例:131I、177Lu、223Ra"]
B --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='in vitro diagnostics'>体外診断</span><br>検体中の物質を測る"]
B --> E["体<span class='jp-term jp-term-diagram' title='vaginal examination'>内診</span>断<br>患者に投与して撮像"]
E --> F["単一光子法(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='scintigraphy'>シンチグラフィ</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='single-photon emission computed tomography'>SPECT</span>)<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='gamma ray'>ガンマ線</span>を出す核種<br>例:99mTc、123I、111In"]
E --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='positron emission tomography'>PET</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='positron'>陽電子</span>を出す核種<br>例:18F、68Ga、11C"]
F -.-> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='theranostics'>セラノスティクス</span><br>同じ標的を診断核種で写し<br>治療核種で叩く"]
G -.-> H
C -.-> H
⭐ 臨床で最も多く使われる核種は、単一光子法では99mTc、PETでは18Fである。
機能ごとの特異的化合物と集積機序
| 組織・臓器 | 見ている機能 | 特異的化合物 | 集積の機序 |
|---|---|---|---|
| 骨 | 骨芽細胞活性 | ジホスホネート(MDPMDP(methylene diphosphonate)、HDPHDP(hydroxymethylene diphosphonate)など) | 骨表面への吸着 |
| 甲状腺 | ヨウ素取り込み | 過テクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) 酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウム | イオン輸送(ナトリウム・ヨウ素共輸送体 cotransporter共輸送体(cotransporter) cotransporter(共輸送体)) |
| 腎 | 尿細管分泌tubular secretion尿細管分泌(tubular secretion)tubular secretion(尿細管分泌) | MAG3MAG3(mercaptoacetyltriglycine)、EC | 能動輸送 |
| 肺(換気) | 換気 | エアロゾルaerosolエアロゾル(aerosol)aerosol(エアロゾル) | 拡散による受動輸送 passive transport受動輸送(passive transport) passive transport(受動輸送) |
| 肺(血流) | 血流 | 大凝集アルブミンmacroaggregated albumin 大凝集アルブミン(macroaggregated albumin)macroaggregated albumin(大凝集アルブミン) (MAAMAA, macroaggregated albumin) | 毛細血管の一時的な塞栓 |
| 肝・脾 | 細網内皮系reticuloendothelial system (RES) 細網内皮系(reticuloendothelial system (RES))reticuloendothelial system (RES)(細網内皮系) の機能 | コロイドcolloidコロイド(colloid)colloid(コロイド) | 貪食 |
| 神経内分泌系neuroendocrine system神経内分泌系(neuroendocrine system)neuroendocrine system(神経内分泌系) | ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) の発現 | ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) 作動薬・拮抗薬 | 受容体‐リガンド結合 ligand bindingリガンド結合(ligand binding) ligand binding(リガンド結合) |
| あらゆる臓器・組織 | 解糖 | デオキシグルコース(FDGFDG, fluorodeoxyglucose) | 代謝:糖輸送体で取り込まれ、ヘキソキナーゼhexokinase ヘキソキナーゼ(hexokinase)hexokinase(ヘキソキナーゼ) でリン酸化される |
| あらゆる臓器・組織 | 抗原発現 | 抗体 | 抗原抗体複合体の形成 |
💡 表の右端の「機序」を押さえると、所見の意味が読める。骨シンチbone scintigraphy 骨シンチ(bone scintigraphy)bone scintigraphy(骨シンチ) の集積は「骨があること」ではなく「骨芽細胞が働いていること」、肺血流pulmonary blood flow 肺血流(pulmonary blood flow)pulmonary blood flow(肺血流) シンチの欠損は「その区域に血流が届いていないこと」を意味する。
放射性医薬品が違えば全身分布が違う
同じ人の全身像でも、何を投与したかで写るものがまったく変わる。全身前面像で見える典型的な分布を覚えておくと、生理的集積physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake)physiologic uptake(生理的集積) を病変と誤らない。
| 放射性医薬品radiopharmaceutical放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) | 全身像で目立つ部位 | 何を反映しているか |
|---|---|---|
| 131I | 頸部の非常に強い集積(放射状のアーチファクト artifact アーチファクト(artifact) artifact(アーチファクト) を伴う)、胃、膀胱 | ヨウ素を取り込む甲状腺組織。胃粘膜gastric mucosa 胃粘膜(gastric mucosa)gastric mucosa(胃粘膜) にも生理的に集まり、尿へ排泄される |
| 67Ga | 肝、腸管、頭頸部が淡く描出 | 炎症・一部の腫瘍に集まる。全体にコントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) が低く、多くの用途がFDG PETに置き換わった |
| 123I-MIBGMIBG(metaiodobenzylguanidine) | 肝が強く、全身は淡い | ノルアドレナリン類似物質。交感神経・副腎髄質系の腫瘍や心臓交感神経 cardiac sympathetic 心臓交感神経(cardiac sympathetic) cardiac sympathetic(心臓交感神経) を評価する(MIBGシンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)) |
| 99mTc-HDP | 全身の骨格(脊椎・肋骨・骨盤・四肢骨)、腎・膀胱 | 骨芽細胞活性。尿へ排泄される |
| 99mTc標識抗体 | 骨髄(脊椎・骨盤・長管骨long bone 長管骨(long bone)long bone(長管骨) 近位)、肝・脾 | 白血球(顆粒球)に対する抗体なら骨髄と炎症巣に集まる |
| 99mTc-MIBIMIBI(methoxyisobutylisonitrile) | 心筋、肝、胆道・腸管、膀胱、頭頸部 | 血流とミトコンドリアに依存。心筋血流や副甲状腺の検査に使う |
| 111In-ソマトスタチン類似体 somatostatin analogueソマトスタチン類似体(somatostatin analogue) somatostatin analogue(ソマトスタチン類似体) | 肝、脾、腎、膀胱 | ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR)ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体)。神経内分泌腫瘍neuroendocrine tumor, NET 神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET)neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍) の検出(ソマトスタチン受容体イメージングsomatostatin receptor imagingソマトスタチン受容体イメージング(somatostatin receptor imaging)somatostatin receptor imaging(ソマトスタチン受容体イメージング)) |
| 18F-FDG | 脳が最も強く、心筋、腎、膀胱。四肢・肝は淡い | ブドウ糖代謝。尿中へ排泄される |
3. 放射性核種の物理
同位体と原子核の安定性
- 同位体isotope同位体(isotope)isotope(同位体):原子番号 atomic number 原子番号(atomic number) atomic number(原子番号) (陽子数)が同じで、質量数(核子数=陽子数+中性子数)が異なる原子。
- 原子核は、ある質量数のもとで、小さな原子核では中性子数と陽子数が等しいとき、大きな原子核では中性子数が陽子数より多いときに安定する(安定核:p=n または p<n)。
- この釣り合いから外れた不安定な原子核が放射性同位体radioisotope (radioactive isotope)放射性同位体(radioisotope (radioactive isotope))radioisotope (radioactive isotope)(放射性同位体)であり、放射性崩壊を起こして安定に向かう。
崩壊の型と出てくる放射線
| 原子核の状態 | 崩壊の型 | 出るもの | 核医学での意味 |
|---|---|---|---|
| 陽子が不足(中性子過剰) | β⁻崩壊 | β粒子(電子)+ガンマ線 gamma rayガンマ線(gamma ray) gamma ray(ガンマ線) | 組織内で短い距離にエネルギーを落とすので治療向き(131I、177Lu) |
| 陽子が過剰 | 陽電子放出positron emission 陽電子放出(positron emission)positron emission(陽電子放出) (β⁺崩壊) | 陽電子positron陽電子(positron)positron(陽電子) → 電子と対消滅annihilation対消滅(annihilation)annihilation(対消滅)し、ガンマ光子2個 | PETの原理 |
| 陽子が過剰 | 電子捕獲 capture (electron/neutron capture)捕獲(capture (electron/neutron capture)) capture (electron/neutron capture)(捕獲) | 特性X線 | 単一光子の核種の一部(123I、111In、201Tl など) |
| 大きな原子核 | α崩壊 | α粒子 | 飛程range (of radiation in matter) 飛程(range (of radiation in matter))range (of radiation in matter)(飛程) がきわめて短く強力なので治療向き(223Ra) |
電離放射線ionizing radiation 電離放射線(ionizing radiation)ionizing radiation(電離放射線) は、粒子線(α、β、陽電子positron陽電子(positron)positron(陽電子)。崩壊の型で決まる)と電磁波electromagnetic wave電磁波(electromagnetic wave)electromagnetic wave(電磁波)(ガンマ線gamma rayガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線)、X線)に分けられる。どの崩壊にも通常ガンマ線 gamma ray ガンマ線(gamma ray) gamma ray(ガンマ線) が伴う。
透過力と遮蔽 shield 遮蔽(shield) shield(遮蔽) の違いは被ばく管理の基本になる。
| 放射線 | 止めるもの |
|---|---|
| α粒子 | 紙1枚 |
| β粒子 | 衣服1枚、または数mmのアルミニウム |
| ガンマ線gamma rayガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) | 厚いコンクリート concrete コンクリート(concrete) concrete(コンクリート) (数フィート)、または数インチの鉛 lead鉛(lead) lead(鉛) |
💡 体外から撮像できるのは、組織を通り抜けて出てくるガンマ線gamma ray ガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) (と対消滅 annihilation 対消滅(annihilation) annihilation(対消滅) 光子)だけである。逆に、α線・β線beta radiation β線(beta radiation)beta radiation(β線) は体外へ出ずに近くの細胞にエネルギーを落とすので、診断には不向きで治療に向く。
代表的な核種
| 核種 | ガンマ線エネルギーkeVガンマ線エネルギー(keV)keV(ガンマ線エネルギー) | 物理的半減期physical half-life物理的半減期(physical half-life)physical half-life(物理的半減期) | 主な用途の例 |
|---|---|---|---|
| ガンマ線gamma ray ガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) を出す核種 | |||
| 99mTc | 140 | 6時間 | 骨・甲状腺・腎・肺・心筋などシンチグラフィ scintigraphy シンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) 全般 |
| 131I | 364 | 8日 | 甲状腺の治療、治療後の全身撮像 |
| 123I | 159 | 13時間 | 甲状腺、MIBG |
| 67Ga | 93、185、296 | 78時間 | 炎症・腫瘍(多くはFDG PETに置き換わった) |
| 111In | 172、247 | 2.8日 | ソマトスタチン受容体シンチグラフィsomatostatin receptor scintigraphyソマトスタチン受容体シンチグラフィ(somatostatin receptor scintigraphy)somatostatin receptor scintigraphy(ソマトスタチン受容体シンチグラフィ) |
| 201Tl | 31、135、167 | 73.5時間 | 心筋血流(タリウム-201 SPECTthallium-201 SPECTタリウム-201 SPECT(thallium-201 SPECT)thallium-201 SPECT(タリウム-201 SPECT)) |
| 陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) を出す核種 | |||
| 18F | 511 | 109.7分 | FDG、フッ化ナトリウムsodium fluorideフッ化ナトリウム(sodium fluoride)sodium fluoride(フッ化ナトリウム)、コリンなど |
| 68Ga | 511 | 1.2時間 | PSMAPSMA(prostate-specific membrane antigen)、ソマトスタチン類似体somatostatin analogueソマトスタチン類似体(somatostatin analogue)somatostatin analogue(ソマトスタチン類似体) |
| 124I | 511 | 4.2日 | 甲状腺 |
| 11C | 511 | 20.4分 | メチオニンmethionineメチオニン(methionine)methionine(メチオニン)、酢酸、チミジン |
| 13N | 511 | 9.96分 | アンモニア(心筋血流) |
| 15O | 511 | 2.07分 | 水(血流) |
⭐ 陽電子放出positron emission 陽電子放出(positron emission)positron emission(陽電子放出) 核種のガンマ線 gamma ray ガンマ線(gamma ray) gamma ray(ガンマ線) エネルギーがすべて511 keVなのは、核種の性質ではなく電子と陽電子 positron 陽電子(positron) positron(陽電子) の対消滅 annihilation対消滅(annihilation) annihilation(対消滅)でできる光子だからである。11C・13N・15Oは半減期が数分〜20分とごく短く、院内のサイクロトロン cyclotron サイクロトロン(cyclotron) cyclotron(サイクロトロン) が近くにないと使えない。
テクネチウム99m:単一光子核医学の主役
- 物理的性質physical nature物理的性質(physical nature)physical nature(物理的性質):ほぼ純粋なガンマ線 gamma ray ガンマ線(gamma ray) gamma ray(ガンマ線) を出す。半減期6時間(検査には十分長く、被ばくが残らない程度に短い)。ガンマ線gamma ray ガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) 140 keVはガンマカメラ gamma camera ガンマカメラ(gamma camera) gamma camera(ガンマカメラ) での検出に最適。
- 化学的性質:非常に多くの化合物をテクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) で標識でき、錯体coordination complex 錯体(coordination complex)coordination complex(錯体) を作って骨・腎・心筋・脳などへ送り分けられる。
- 入手しやすさ:親核種の99Moを詰めたジェネレータを院内に置き、生理食塩水saline 生理食塩水(saline)saline(生理食塩水) で99mTcを溶出して使う。原子炉やサイクロトロン cyclotron サイクロトロン(cyclotron) cyclotron(サイクロトロン) が院内になくても毎日使える。
4. 撮像装置と撮像法
ガンマカメラの検出の流れ
flowchart TD
A["患者の体内から<br>あらゆる方向へガンマ光子が出る"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='collimator'>コリメータ</span><br>決まった方向の光子だけを通し<br>斜めの光子は隔壁で吸収する"]
B --> C["正しく位置づけられたガンマ光子"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='scintillation crystal'>シンチレーション結晶</span><br>光子のエネルギーを光に変える"]
D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='photomultiplier'>光電子増倍管</span><br>光を電子に変えて増幅する"]
E --> F["信号処理<br>位置とエネルギーを計算する"]
F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='PSP, postsynaptic potential'>電気信号</span>から画像を作る"]
💡 コリメータcollimator コリメータ(collimator)collimator(コリメータ) が要ることがガンマカメラ gamma camera ガンマカメラ(gamma camera) gamma camera(ガンマカメラ) の弱点である。方向をそろえるために大半の光子を捨てるので感度が下がり、解像度resolution 解像度(resolution)resolution(解像度) も穴の大きさで制限される。PETはこの物理的なコリメータ collimator コリメータ(collimator) collimator(コリメータ) を使わないため感度が高い。
平面像(プラナー像)
ガンマカメラgamma camera ガンマカメラ(gamma camera)gamma camera(ガンマカメラ) (検出器ヘッド1つ)で撮る平面像は、体の厚み方向の放射能 activity 放射能(activity) activity(放射能) をすべて足し合わせた二次元の重積像である。単純X線写真と同じく前後の構造が重なる。
| 撮像法 | やり方 | 例 |
|---|---|---|
| 静態static (steady-state) 静態(static (steady-state))static (steady-state)(静態) 検査 | 投与後、分布が平衡状態に達して撮像中に変化しなくなってから撮る | 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) (前面像・後面像)、甲状腺シンチグラフィthyroid scintigraphy甲状腺シンチグラフィ(thyroid scintigraphy)thyroid scintigraphy(甲状腺シンチグラフィ) |
| 動態検査 | 投与直後から短い収集時間の画像を連続して撮り、代謝・排泄などの過程の各相 phase 各相(phase) phase(各相) を記録する | 動態腎シンチグラフィ renal scintigraphy 腎シンチグラフィ(renal scintigraphy) renal scintigraphy(腎シンチグラフィ) (MAG3レノグラフィ) |
全身骨シンチ bone scintigraphy 骨シンチ(bone scintigraphy) bone scintigraphy(骨シンチ) の前面像・後面像では、骨格全体が左右対称に写り、腎と膀胱も写る。動態腎シンチでは、一定間隔の連続画像で、はじめ両腎実質が明るく、時間とともに腎が暗くなって膀胱が明るくなる。この時間変化を曲線にしたものがレノグラムである(後述)。
SPECT
SPECTは、1つ以上の検出器ヘッドを患者の周りに回転させて多方向から投影像を集め、コンピュータで再構成して断層像を得る。ガンマ線gamma ray ガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) を出す核種を使い、三方向の断面像と三次 tertiary 三次(tertiary) tertiary(三次) 元像を作れるので、平面像で重なっていた病変を分離できる。
PET
陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) を出す核種から出た陽電子 positron 陽電子(positron) positron(陽電子) は、数mm進んで電子と出会い対消滅annihilation対消滅(annihilation)annihilation(対消滅)し、511 keVのガンマ光子2個を互いにほぼ180°反対方向へ放出する。患者を取り囲むリング状ring-shaped リング状(ring-shaped)ring-shaped(リング状) の検出器が、反対側の2つの検出器で同時に光子を捉えたとき(同時計数true coincidence同時計数(true coincidence)true coincidence(同時計数))だけを事象として記録し、その2点を結ぶ線上に発生源があると判断する。多方向の情報から断層像・三次tertiary 三次(tertiary)tertiary(三次) 元像を再構成する。
💡 同時計数true coincidence 同時計数(true coincidence)true coincidence(同時計数) そのものが方向を決めるため、PETは物理的なコリメータ collimator コリメータ(collimator) collimator(コリメータ) が要らない。これが感度の高さの理由である。一方、陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) が対消滅 annihilation 対消滅(annihilation) annihilation(対消滅) までに数mm飛ぶことが、解像度resolution 解像度(resolution)resolution(解像度) の理論的な下限になる。
PETとSPECTの比較
| 項目 | PET | SPECT |
|---|---|---|
| トレーサーtracer トレーサー(tracer)tracer(トレーサー) の物理的性質 physical nature物理的性質(physical nature) physical nature(物理的性質) | 2光子(対消滅annihilation対消滅(annihilation)annihilation(対消滅)) | 単一光子 |
| 感度 | 高い(コリメータcollimator コリメータ(collimator)collimator(コリメータ) なし) | PETより低い |
| 空間分解能spatial resolution空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) | 約4〜5 mm | 約10 mm(約1 cm) |
| 定量(mL/min/g、mol/min/g など) | 可能 | 可能 |
なぜ核医学が必要か:CTとの相補性
| 核医学PET/SPECT核医学(PET/SPECT)PET/SPECT(核医学) | 放射線診断(CT) | |
|---|---|---|
| 感度 | 機能を見る画像法の中で最も感度が高い。形の異常より先に機能の異常を見つけられる。正常組織と異常組織の生物学的コントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) が高い | 形が変わるまで検出できない |
| 特異度 | 病的組織に特異的に集まる放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) を使えば高い | 形態だけでは特異度が低い |
| 情報 | 代謝情報。壊死(生存していない)組織と生存腫瘍組織を区別できる | 形態情報、病変の位置と広がり |
| 弱点 | 解像度resolution 解像度(resolution)resolution(解像度) が低い、正確な位置が分かりにくい、撮像時間が長い | 機能が分からない |
| 撮像時間 | 長い | 短い |
画像法を「解剖 → 生理 → 代謝 → 分子」という情報の軸に並べると、X線・CT、MRI、超音波は主に解剖、機能的MRIfunctional MRI (fMRI) 機能的MRI(functional MRI (fMRI))functional MRI (fMRI)(機能的MRI) は生理、MRスペクトロスコピーMR spectroscopy MRスペクトロスコピー(MR spectroscopy)MR spectroscopy(MRスペクトロスコピー) は生理〜代謝を受け持ち、PET/SPECTは生理から分子までを担う。ハイブリッドhybrid ハイブリッド(hybrid)hybrid(ハイブリッド) 画像(SPECT-CT、PET-CT、PET-MR)はこの軸の全体をひとつの検査で覆う。
| 核医学 | 放射線診断 |
|---|---|
| 機能 | 形態 |
| (病態)生理 | (病態)解剖 |
| 線源は放射性核種 radionuclide 放射性核種(radionuclide) radionuclide(放射性核種) (静注・経口など) | 線源はX線管球 tube (X-ray)管球(tube (X-ray)) tube (X-ray)(管球) |
| 放出(体内から出る放射線を検出) | 透過(体外から当てて通り抜けた量を検出) |
| ガンマカメラgamma cameraガンマカメラ(gamma camera)gamma camera(ガンマカメラ) | フィルム・増感sensitization 増感(sensitization)sensitization(増感) 紙、デジタル検出器 |
| 空間分解能spatial resolution 空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) が限られる:SPECT約1 cm、PET 4〜5 mm | 空間分解能spatial resolution 空間分解能(spatial resolution)spatial resolution(空間分解能) が優れる:CTで約1 mm |
ハイブリッド画像
- SPECT/PETとCT(またはMR)の長所Strengths 長所(Strengths)Strengths(長所) を組み合わせる。
- 1台の装置に2つのモダリティ modality モダリティ(modality) modality(モダリティ) を載せる:SPECT-CT、PET-CT、PET-MR、さらにSPECT-PET-CTの三重装置もある。
- 同じ体位のまま続けて撮像し、ソフトウェアで画像を位置合わせ(レジストレーション)して融合する。
- CTの役割:
- 位置決め(解剖学的な場所を示す)
- 減弱補正(体の深部から出た光子ほど組織で吸収されて弱く写るのを補正する)
- PET/SPECTの特異度を上げる(生理的集積physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake)physiologic uptake(生理的集積) か病変かを形で判断する)
- 条件によっては診断用CTとして読影 image interpretation 読影(image interpretation) image interpretation(読影) し、放射線治療計画にも使う
💡 たとえ話:大勢の人や車が細かく描き込まれた絵から特定の1人を探すとき、CTは「絵の細部は全部見えるが、誰を探せばよいか分からない」、PET/SPECTは「絵はぼやけて何も分からないが、探している1人だけが光っている」状態である。重ねると「その1人が絵のどこにいるか」がすぐに分かる。
実例として、SPECT単独の横断像 axial image 横断像(axial image) axial image(横断像) では、真っ暗な背景に小さな集積が1つだけ見え、前後左右の向きしか分からない(何が機能しているかは分かるが、どこか分からない)。同じ断面をCTと融合すると、その集積が左腋窩付近の胸壁外側の軟部組織にあると分かる(CTが場所を答える)。
5. 通常の核医学検査(シンチグラフィ)
検査の一覧
| 領域 | 検査 |
|---|---|
| 骨 | 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) (3相骨シンチグラフィ bone scintigraphy 骨シンチグラフィ(bone scintigraphy) bone scintigraphy(骨シンチグラフィ) を含む) |
| 甲状腺・副甲状腺 | 甲状腺シンチグラフィthyroid scintigraphy甲状腺シンチグラフィ(thyroid scintigraphy)thyroid scintigraphy(甲状腺シンチグラフィ)、副甲状腺シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、ヨウ素全身像(ヨウ素を取り込む腫瘍の検索、治療後撮像) |
| 腎・尿路 | 静態static (steady-state) 静態(static (steady-state))static (steady-state)(静態) 腎シンチグラフィ renal scintigraphy腎シンチグラフィ(renal scintigraphy) renal scintigraphy(腎シンチグラフィ)、動態腎シンチグラフィ renal scintigraphy腎シンチグラフィ(renal scintigraphy) renal scintigraphy(腎シンチグラフィ) |
| 脳・中枢神経 | 脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流(cerebral blood flow, CBF)cerebral blood flow, CBF(脳血流) シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、脳脊髄液シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) |
| 肺・静脈 | 肺換気血流シンチグラフィ ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy換気血流シンチグラフィ(ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy) ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy(換気血流シンチグラフィ)、核種静脈造影 contrast venography静脈造影(contrast venography) contrast venography(静脈造影) |
| 心臓 | 心筋血流シンチグラフィmyocardial perfusion scintigraphy心筋血流シンチグラフィ(myocardial perfusion scintigraphy)myocardial perfusion scintigraphy(心筋血流シンチグラフィ)、心プールシンチグラフィ scintigraphy シンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) (核種心室造影) |
| 内分泌腫瘍 | ソマトスタチン受容体シンチグラフィsomatostatin receptor scintigraphyソマトスタチン受容体シンチグラフィ(somatostatin receptor scintigraphy)somatostatin receptor scintigraphy(ソマトスタチン受容体シンチグラフィ)、副腎皮質シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、副腎髄質シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) |
| 消化器 | 唾液腺シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、胃食道逆流gastroesophageal reflux, GER胃食道逆流(gastroesophageal reflux, GER)gastroesophageal reflux, GER(胃食道逆流)・胃排出gastric emptying胃排出(gastric emptying)gastric emptying(胃排出)の評価、コロイドcolloid コロイド(colloid)colloid(コロイド) 肝脾シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、肝血液プールシンチグラフィ blood pool scintigraphy血液プールシンチグラフィ(blood pool scintigraphy) blood pool scintigraphy(血液プールシンチグラフィ)、肝胆道シンチグラフィhepatobiliary scintigraphy肝胆道シンチグラフィ(hepatobiliary scintigraphy)hepatobiliary scintigraphy(肝胆道シンチグラフィ) |
| その他 | センチネルリンパ節sentinel lymph node センチネルリンパ節(sentinel lymph node)sentinel lymph node(センチネルリンパ節) シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、炎症シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)、(精巣シンチグラフィtesticular scintigraphy精巣シンチグラフィ(testicular scintigraphy)testicular scintigraphy(精巣シンチグラフィ)、卵管シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)) |
以下、頻度と試験上の重要度が高いものを機序から説明する。症例の読み方は 核医学の症例検討 で扱う。
骨シンチグラフィ
- 99mTc-ジホスホネート(MDP、HDP)を静注すると、骨芽細胞の活性に比例して骨に吸着する(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))。
- ほとんどすべての骨疾患は骨芽細胞活性を上げるので、放射性医薬品radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) の集積が増える。
- 感度がきわめて高い:X線で見える前に骨病変 bone lesions 骨病変(bone lesions) bone lesions(骨病変) を検出できる。骨シンチbone scintigraphy 骨シンチ(bone scintigraphy)bone scintigraphy(骨シンチ) 陽性・X線陰性の組み合わせは、骨転移bone metastasis 骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) を強く疑わせる。
- 特異度は低い:骨折、炎症、原発性骨腫瘍primary bone tumor原発性骨腫瘍(primary bone tumor)primary bone tumor(原発性骨腫瘍)、転移のいずれも集積する。
| 適応 | ポイント |
|---|---|
| 骨転移bone metastasis骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) | 診断、病期(単発か多発か)、経過観察。全身を一度に撮れる。X線より約半年早く転移を示し得る |
| 骨転移bone metastasis 骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) の多い癌 | 前立腺癌、乳癌、肺癌。造骨性osteoblastic造骨性(osteoblastic)osteoblastic(造骨性)・硬化性病変(造骨性病変osteoblastic lesion造骨性病変(osteoblastic lesion)osteoblastic lesion(造骨性病変))で特に感度が高い |
| 感度が下がる病変 | 集積しない「冷たい」溶骨性病変 osteolytic lesion 溶骨性病変(osteolytic lesion) osteolytic lesion(溶骨性病変) (溶骨性病変osteolytic lesion溶骨性病変(osteolytic lesion)osteolytic lesion(溶骨性病変)):甲状腺癌thyroid cancer甲状腺癌(thyroid cancer)thyroid cancer(甲状腺癌)、腎細胞癌renal cell carcinoma (RCC)腎細胞癌(renal cell carcinoma (RCC))renal cell carcinoma (RCC)(腎細胞癌)、リンパ腫、多発性骨髄腫multiple myeloma, MM多発性骨髄腫(multiple myeloma, MM)multiple myeloma, MM(多発性骨髄腫) |
| その他 | 原発性骨腫瘍primary bone tumor原発性骨腫瘍(primary bone tumor)primary bone tumor(原発性骨腫瘍)、骨折、人工関節のゆるみ(3相骨シンチグラフィ bone scintigraphy骨シンチグラフィ(bone scintigraphy) bone scintigraphy(骨シンチグラフィ))、骨髄炎、関節炎 |
骨転移bone metastasis 骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) の全身像では、正常例の左右対称な骨格像と違い、脊椎・肋骨・骨盤・大腿骨近位などの体軸骨 axial skeleton 体軸骨(axial skeleton) axial skeleton(体軸骨) に、大小不ぞろいの集積が非対称に多発する。膀胱の強い集積は尿へ排泄された生理的なもので、病変ではない。
⚠️ 多発性骨髄腫multiple myeloma, MM 多発性骨髄腫(multiple myeloma, MM)multiple myeloma, MM(多発性骨髄腫) は骨シンチ bone scintigraphy 骨シンチ(bone scintigraphy) bone scintigraphy(骨シンチ) で見逃されやすい。 骨芽細胞がほとんど反応しない純粋な溶骨性病変 osteolytic lesion 溶骨性病変(osteolytic lesion) osteolytic lesion(溶骨性病変) だからである。骨髄腫の骨病変 bone lesions 骨病変(bone lesions) bone lesions(骨病変) 評価には全身低線量CT whole-body low-dose CT全身低線量CT(whole-body low-dose CT) whole-body low-dose CT(全身低線量CT)、MRI、FDG PET-CTを使う。
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- EI-06-02 多発骨転移 bone metastasis 骨転移(bone metastasis) bone metastasis(骨転移) (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)):前立腺癌の既往とPSAPSA(prostate-specific antigen)上昇がある患者の99mTc-MDP全身像(前面像・後面像)。脊椎、肋骨、肩、骨盤、大腿骨femur 大腿骨(femur)femur(大腿骨) に多数の限局性集積増加が散らばり、正常の左右対称な分布と明らかに違う。多発骨転移 bone metastasis 骨転移(bone metastasis) bone metastasis(骨転移) の典型で、側弯scoliosis (lateral spinal curvature) 側弯(scoliosis (lateral spinal curvature))scoliosis (lateral spinal curvature)(側弯) も伴う。
甲状腺シンチグラフィ
- 99mTc-過テクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) 酸を静注すると、ヨウ素と同じく甲状腺細胞のナトリウム・ヨウ素共輸送体 cotransporter共輸送体(cotransporter) cotransporter(共輸送体)から取り込まれる。
- ヨウ素取り込みを検出して甲状腺の機能を地図にする。99mTcの取り込み率(ヨウ素取り込みとほぼ同等)は定量できる。
- 正常像では、左右の葉が蝶のような形で、ほぼ均一に集積する。
| 主な適応 | 読み方 |
|---|---|
| 甲状腺結節thyroid nodule 甲状腺結節(thyroid nodule)thyroid nodule(甲状腺結節) の機能評価 | 冷結節cold nodule冷結節(cold nodule)cold nodule(冷結節)(周囲より集積が低い)は機能がなく、悪性の可能性を否定できないので超音波と細胞診へ進む。熱結節(ホット結節hot noduleホット結節(hot nodule)hot nodule(ホット結節))は自律的に機能する結節で、ほとんどが良性(中毒性腺腫toxic adenoma中毒性腺腫(toxic adenoma)toxic adenoma(中毒性腺腫)) |
| 甲状腺機能亢進症の鑑別 | バセドウ病Graves diseaseバセドウ病(Graves disease)Graves disease(バセドウ病)はびまん性に集積が増加、中毒性腺腫toxic adenoma 中毒性腺腫(toxic adenoma)toxic adenoma(中毒性腺腫) は単一結節に集積して残りの腺が抑制される、破壊性甲状腺炎destructive thyroiditis 破壊性甲状腺炎(destructive thyroiditis)destructive thyroiditis(破壊性甲状腺炎) は取り込みが低下する |
| その他 | 異所性甲状腺組織ectopic thyroid tissue 異所性甲状腺組織(ectopic thyroid tissue)ectopic thyroid tissue(異所性甲状腺組織) の検出 |
パターンの詳細は 甲状腺シンチグラフィ集積パターンthyroid scintigraphy uptake pattern甲状腺シンチグラフィ集積パターン(thyroid scintigraphy uptake pattern)thyroid scintigraphy uptake pattern(甲状腺シンチグラフィ集積パターン)、結節の扱いは 甲状腺結節thyroid nodule甲状腺結節(thyroid nodule)thyroid nodule(甲状腺結節) を参照。
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- EI-04-02 甲状腺シンチグラフィthyroid scintigraphy 甲状腺シンチグラフィ(thyroid scintigraphy)thyroid scintigraphy(甲状腺シンチグラフィ) の冷結節 cold nodule 冷結節(cold nodule) cold nodule(冷結節) と熱結節:超音波で見つかった甲状腺腫瘤に対する99mTc-過テクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) 酸シンチグラフィ scintigraphyシンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ)。左図では右葉下部に周囲より集積の抜けた円形の欠損があり、冷結節cold nodule冷結節(cold nodule)cold nodule(冷結節)として悪性の疑いを残す。右図では左葉の結節だけが強く光り、ほかの甲状腺はほとんど写らない。熱結節が正常甲状腺の機能を抑えている像で、多くは良性である。
動態腎シンチグラフィ
- 糸球体濾過glomerular filtration糸球体濾過(glomerular filtration)glomerular filtration(糸球体濾過)(DTPAなど)や尿細管分泌tubular secretion尿細管分泌(tubular secretion)tubular secretion(尿細管分泌)(MAG3、EC)で尿中へ出ていく放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) を使う。
- 尿がどの経路をどれだけの時間で流れるかを追え、腎実質の機能と尿の流れ(排泄)を別々に評価できる。
正常のレノグラム(時間放射能曲線time-activity curve時間放射能曲線(time-activity curve)time-activity curve(時間放射能曲線))は次の形になる。
| 曲線 | 正常の形 | 意味 |
|---|---|---|
| 左腎・右腎 | 投与後数分以内に急峻 steep (dose gradient) 急峻(steep (dose gradient)) steep (dose gradient)(急峻) に立ち上がって頂点に達し、その後なだらかに指数関数的 exponentially 指数関数的(exponentially) exponentially(指数関数的) に下がり、30分でかなり低くなる。左右の曲線はほぼ重なる | 前半の立ち上がり upstroke 立ち上がり(upstroke) upstroke(立ち上がり) が取り込み(実質機能)、頂点後の下降が排泄 |
| 膀胱 | 腎の頂点よりやや遅れて上がり始め、30分まで上がり続ける | 尿が膀胱にたまっていく |
💡 腎の曲線が頂点を過ぎても下がらずに上がり続ければ、尿路の通過障害 obstruction to passage 通過障害(obstruction to passage) obstruction to passage(通過障害) (腎盂尿管移行部狭窄UPJ obstruction腎盂尿管移行部狭窄(UPJ obstruction)UPJ obstruction(腎盂尿管移行部狭窄)など)を考え、利尿薬負荷で機能的な停滞か閉塞かを分ける。左右の取り込みの割合から分腎機能が分かる。静態static (steady-state) 静態(static (steady-state))static (steady-state)(静態) 腎シンチグラフィ renal scintigraphy 腎シンチグラフィ(renal scintigraphy) renal scintigraphy(腎シンチグラフィ) (DMSADMSA, dimercaptosuccinic acid)は皮質に留まる製剤で、腎瘢痕renal scarring腎瘢痕(renal scarring)renal scarring(腎瘢痕)を評価する。
心筋血流シンチグラフィ(核医学心臓病学)
- 虚血性心疾患ischemic heart disease (IHD) 虚血性心疾患(ischemic heart disease (IHD))ischemic heart disease (IHD)(虚血性心疾患) では、冠動脈の動脈硬化性狭窄のため、負荷時に心筋の血流が低下する(虚血)。
- 心筋血流シンチグラフィmyocardial perfusion scintigraphy 心筋血流シンチグラフィ(myocardial perfusion scintigraphy)myocardial perfusion scintigraphy(心筋血流シンチグラフィ) は、心筋内の相対的な血流分布を調べる検査である。
- 心筋への放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) (99mTc-MIBI・テトロホスミン、201Tl)の取り込みは血流に比例するので、血流が低下・途絶した領域では集積も低下・欠損する。
| 負荷時 | 安静時 | 解釈 |
|---|---|---|
| 欠損 | 回復(集積あり) | 可逆性欠損:負荷誘発性の虚血 |
| 欠損 | 欠損のまま | 固定性欠損:梗塞・瘢痕(生存心筋viable myocardium 生存心筋(viable myocardium)viable myocardium(生存心筋) の評価は 心筋バイアビリティmyocardial viability心筋バイアビリティ(myocardial viability)myocardial viability(心筋バイアビリティ)) |
| 正常 | 正常 | 有意な血流制限なし |
肺換気血流シンチグラフィ
血流像は99mTc-MAAの粒子が肺の毛細血管に一時的に引っかかる(毛細血管塞栓)ことで血流の分布を写し、換気像はエアロゾルaerosolエアロゾル(aerosol)aerosol(エアロゾル)や放射性ガスを吸入させて換気の分布を写す。肺血栓塞栓症pulmonary embolism, PE肺血栓塞栓症(pulmonary embolism, PE)pulmonary embolism, PE(肺血栓塞栓症)では、換気は保たれるのに区域性 segmental 区域性(segmental) segmental(区域性) の血流欠損がある換気血流ミスマッチ mismatch (base-pair mismatch)ミスマッチ(mismatch (base-pair mismatch)) mismatch (base-pair mismatch)(ミスマッチ)が特徴になる(換気血流シンチグラフィventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy換気血流シンチグラフィ(ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy)ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy(換気血流シンチグラフィ)、楔状wedge-shaped 楔状(wedge-shaped)wedge-shaped(楔状) の血流欠損)。ヨード造影剤iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast)iodinated contrast(ヨード造影剤) が使いにくい患者や妊婦で、CT肺動脈造影 pulmonary angiography 肺動脈造影(pulmonary angiography) pulmonary angiography(肺動脈造影) の代わりになる。
脳の核医学
脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流(cerebral blood flow, CBF)cerebral blood flow, CBF(脳血流) シンチグラフィ scintigraphy シンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) (SPECT)は脳局所の血流を写し、変性型認知症の血流低下パターンやてんかん焦点の評価に使う。パーキンソン症候群parkinsonian syndrome パーキンソン症候群(parkinsonian syndrome)parkinsonian syndrome(パーキンソン症候群) では線条体のドパミン神経終末 dopaminergic nerve terminal ドパミン神経終末(dopaminergic nerve terminal) dopaminergic nerve terminal(ドパミン神経終末) を写すドパミントランスポーターSPECTdopamine transporter SPECT (DAT-SPECT)ドパミントランスポーターSPECT(dopamine transporter SPECT (DAT-SPECT))dopamine transporter SPECT (DAT-SPECT)(ドパミントランスポーターSPECT)が、パーキンソン病と本態性振戦 essential tremor 本態性振戦(essential tremor) essential tremor(本態性振戦) などの鑑別に役立つ。脳脊髄液シンチグラフィ scintigraphy シンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) は髄液の流れや髄液漏 CSF leak 髄液漏(CSF leak) CSF leak(髄液漏) を調べる。
神経内分泌腫瘍とソマトスタチン受容体
- 神経内分泌腫瘍neuroendocrine tumor, NET 神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET)neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍) の分子的性質(表現型)を画像化する機能的(分子)診断である(神経内分泌腫瘍neuroendocrine tumor, NET神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET)neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍))。
- 標的特異性:ソマトスタチン受容体 somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR)) somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) を持つ腫瘍細胞にだけ集積が見える。
- セラノスティクスtheranosticsセラノスティクス(theranostics)theranostics(セラノスティクス):ソマトスタチン受容体 somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR)) somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) を過剰発現 overexpression 過剰発現(overexpression) overexpression(過剰発現) する腫瘍細胞にだけ特異的に結合するので、同じ標的に治療核種を載せれば腫瘍細胞だけを治療し、周囲の正常細胞は保たれる。
ソマトスタチン受容体PETsomatostatin receptor PET ソマトスタチン受容体PET(somatostatin receptor PET)somatostatin receptor PET(ソマトスタチン受容体PET) -CTの全身最大値投影像では、骨格が淡く背景に写るなかで、右上腹部(肝の領域)に多発する強い集積がまとまって見え、腫瘍の広がりが一目で分かる。
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- EI-13-02 小腸神経内分泌腫瘍 neuroendocrine tumor, NET 神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET) neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍) の肝転移 liver metastasis肝転移(liver metastasis) liver metastasis(肝転移):治療経過観察中の小腸神経内分泌腫瘍 neuroendocrine tumor, NET神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET) neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍)。造影CT静脈相の軟部組織条件では、肝右葉right lobe of the liver 肝右葉(right lobe of the liver)right lobe of the liver(肝右葉) 辺縁の小さなリング状 ring-shaped リング状(ring-shaped) ring-shaped(リング状) に強く増強する病変は、かろうじて疑える程度である。同じ位置のSPECT(99mTc標識ソマトスタチン類似体 radiolabeled somatostatin analog標識ソマトスタチン類似体(radiolabeled somatostatin analog) radiolabeled somatostatin analog(標識ソマトスタチン類似体))では限局性の集積増加がはっきり見え、受容体を発現する転移と分かる。形で迷う小病変 small lesion 小病変(small lesion) small lesion(小病変) を機能で確かめる典型例である。
6. PET
PETが重要な理由
- 感度:機能を見る画像法の中で最も感度が高く、形の異常より先に機能の異常を見つけられる。
- 特異度:病的組織に特異的に集まるPET製剤を使えば高く、正常組織と異常組織の生物学的コントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) が高い。
- 非侵襲的な病変の性状評価ができる。
FDG PETの全身冠状断 coronal plane 冠状断(coronal plane) coronal plane(冠状断) では、脳と頸部に強い生理的集積 physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake) physiologic uptake(生理的集積) があり、腎・腸管・膀胱にも生理的な集積が見える。そのなかで体幹に孤立した強い集積が1か所あれば、それが生理的集積 physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake) physiologic uptake(生理的集積) の分布に当てはまらない異常所見として浮かび上がる。
腫瘍領域のPET製剤
| 放射性医薬品radiopharmaceutical放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) | 見ているもの |
|---|---|
| 18F-FDG | ブドウ糖の輸送と利用 |
| 18F-フッ化ナトリウム sodium fluorideフッ化ナトリウム(sodium fluoride) sodium fluoride(フッ化ナトリウム) | 骨代謝Renal Osteodystrophy骨代謝(Renal Osteodystrophy)Renal Osteodystrophy(骨代謝) |
| 68Ga-PSMA | 前立腺腫瘍(前立腺特異的膜抗原) |
| 18F-フルオロコリン | 前立腺腫瘍(細胞膜合成) |
| 124I | 甲状腺機能 |
| 15O-水 | 血流 |
| 18F-ミソニダゾール | 腫瘍の低酸素 |
| 11C-メチオニン methionineメチオニン(methionine) methionine(メチオニン) | アミノ酸(蛋白)合成 |
| 11C-チミジン | DNADNA(deoxyribonucleic acid)合成 |
| 18F-FLT | DNA合成 |
| 68Ga-ソマトスタチン類似体 somatostatin analogueソマトスタチン類似体(somatostatin analogue) somatostatin analogue(ソマトスタチン類似体) | 腫瘍の受容体(ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR)ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体)) |
| 18F-フルオロウラシル fluorouracil (5-FU)フルオロウラシル(fluorouracil (5-FU)) fluorouracil (5-FU)(フルオロウラシル) | 化学療法薬chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug) 化学療法薬(chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug))chemotherapeutic agent (chemotherapeutic drug)(化学療法薬) の分布 |
FDG PETの原理
18F-フルオロデオキシグルコース fluorodeoxyglucose (FDG) フルオロデオキシグルコース(fluorodeoxyglucose (FDG)) fluorodeoxyglucose (FDG)(フルオロデオキシグルコース) (FDG)は、ブドウ糖の2位の水酸基 hydroxyl group 水酸基(hydroxyl group) hydroxyl group(水酸基) を18Fに置き換えたブドウ糖類似体である。腫瘍は好気的 aerobic好気的(aerobic) aerobic(好気的)・嫌気的解糖anaerobic glycolysis 嫌気的解糖(anaerobic glycolysis)anaerobic glycolysis(嫌気的解糖) が盛んで代謝活性が高いので、FDGで腫瘍のブドウ糖代謝を画像化できる(FDG-PET)。
flowchart TD
A["血中のブドウ糖と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fluorodeoxyglucose'>FDG</span>"] --> B["糖輸送体(GLUT)で細胞質へ取り込まれる"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hexokinase'>ヘキソキナーゼ</span>でリン酸化<br>ブドウ糖 → ブドウ糖-6-リン酸<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='fluorodeoxyglucose'>FDG</span> → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='FDG-6-phosphate'>FDG-6-リン酸</span>"]
C --> D["ブドウ糖-6-リン酸は<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycolysis'>解糖系</span>へ進んで消費される"]
C --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='FDG-6-phosphate'>FDG-6-リン酸</span>は<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glycolysis'>解糖系</span>へ進めず<br>細胞外にも戻りにくい"]
E --> F["細胞内に閉じ込められて蓄積する<br>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='metabolic trapping'>代謝的捕捉</span>)"]
F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glucose metabolism'>糖代謝</span>の盛んな細胞ほど強く光る"]
⚠️ FDGは腫瘍特異的ではない。
- 多くの悪性腫瘍に集まるが、炎症と腫瘍を区別できない(活性化した炎症細胞も糖を大量に使う)。
- 脳は生理的にブドウ糖取り込みが非常に高いので、脳の小病変 small lesion 小病変(small lesion) small lesion(小病変) はコントラスト contrast コントラスト(contrast) contrast(コントラスト) が付きにくい。
- FDGは尿中へ排泄されるので、腎・尿管・膀胱に強い生理的集積 physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake) physiologic uptake(生理的集積) が出る。骨盤部の病変が膀胱に隠れることがある。
- 心筋、腸管、褐色脂肪Brown, BAT褐色脂肪(Brown, BAT)Brown, BAT(褐色脂肪)、運動直後の筋も集積し得る。高血糖では腫瘍への取り込みが下がるため、撮像前の絶食と血糖確認が要る。
集積の強さ:SUV
集積の強さはSUV(体重と投与量で正規化した集積値)で半定量的に表す。腫瘍の種類でおおよその傾向がある。
| 集積 | 目安のSUVSUV(standardized uptake value) | 代表的な腫瘍 |
|---|---|---|
| 高い | おおむね10〜15前後 | 悪性黒色腫、高悪性度high-grade (aggressive) 高悪性度(high-grade (aggressive))high-grade (aggressive)(高悪性度) 非ホジキンリンパ腫 non-Hodgkin lymphoma, NHL非ホジキンリンパ腫(non-Hodgkin lymphoma, NHL) non-Hodgkin lymphoma, NHL(非ホジキンリンパ腫)、ホジキンリンパ腫Hodgkin lymphoma, HLホジキンリンパ腫(Hodgkin lymphoma, HL)Hodgkin lymphoma, HL(ホジキンリンパ腫)、大腸癌、非小細胞肺癌non-small cell lung cancer非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer)non-small cell lung cancer(非小細胞肺癌)、食道癌esophageal cancer食道癌(esophageal cancer)esophageal cancer(食道癌)、頭頸部癌head and neck cancer頭頸部癌(head and neck cancer)head and neck cancer(頭頸部癌)、高悪性度肉腫high-grade sarcoma高悪性度肉腫(high-grade sarcoma)high-grade sarcoma(高悪性度肉腫) |
| 中等度 | おおむね5〜10前後 | 浸潤性乳管癌invasive carcinoma of no special type浸潤性乳管癌(invasive carcinoma of no special type)invasive carcinoma of no special type(浸潤性乳管癌)、低分化甲状腺癌 thyroid cancer甲状腺癌(thyroid cancer) thyroid cancer(甲状腺癌)、精巣腫瘍testicular cancer精巣腫瘍(testicular cancer)testicular cancer(精巣腫瘍)、膵癌pancreatic cancer膵癌(pancreatic cancer)pancreatic cancer(膵癌)、再発卵巣癌、低悪性度非ホジキンリンパ腫 non-Hodgkin lymphoma, NHL非ホジキンリンパ腫(non-Hodgkin lymphoma, NHL) non-Hodgkin lymphoma, NHL(非ホジキンリンパ腫)、細気管支肺胞上皮癌bronchioloalveolar carcinoma (BAC)細気管支肺胞上皮癌(bronchioloalveolar carcinoma (BAC))bronchioloalveolar carcinoma (BAC)(細気管支肺胞上皮癌)、子宮頸癌cervical cancer子宮頸癌(cervical cancer)cervical cancer(子宮頸癌)、腎癌renal cell carcinoma腎癌(renal cell carcinoma)renal cell carcinoma(腎癌) |
| 低い | おおむね5未満 | 浸潤性小葉癌invasive lobular carcinoma浸潤性小葉癌(invasive lobular carcinoma)invasive lobular carcinoma(浸潤性小葉癌)、粘液癌mucinous carcinoma粘液癌(mucinous carcinoma)mucinous carcinoma(粘液癌)、前立腺癌、原発卵巣癌、高分化甲状腺癌 thyroid cancer甲状腺癌(thyroid cancer) thyroid cancer(甲状腺癌)、低悪性度肉腫、肝細胞癌hepatocellular carcinoma, HCC肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)hepatocellular carcinoma, HCC(肝細胞癌) |
「細気管支肺胞上皮癌bronchioloalveolar carcinoma (BAC)細気管支肺胞上皮癌(bronchioloalveolar carcinoma (BAC))bronchioloalveolar carcinoma (BAC)(細気管支肺胞上皮癌)」は旧分類の名称で、現在の分類では置換性増殖を主体とする腺癌(上皮内腺癌adenocarcinoma in situ上皮内腺癌(adenocarcinoma in situ)adenocarcinoma in situ(上皮内腺癌)・微少浸潤性腺癌 invasive adenocarcinoma 浸潤性腺癌(invasive adenocarcinoma) invasive adenocarcinoma(浸潤性腺癌) など)に相当する。SUVは装置・撮像条件・血糖で変わるので、表の値は相対的な目安として使う。
FDGを取り込みにくい腫瘍
⭐ すべての腫瘍がFDGを取り込むわけではない。 次の腫瘍はFDG PETで偽陰性になりやすい。
- 前立腺癌
- 肝細胞癌hepatocellular carcinoma, HCC肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)hepatocellular carcinoma, HCC(肝細胞癌)
- 高分化型神経内分泌腫瘍well-differentiated neuroendocrine tumor高分化型神経内分泌腫瘍(well-differentiated neuroendocrine tumor)well-differentiated neuroendocrine tumor(高分化型神経内分泌腫瘍)
- 粘液癌mucinous carcinoma粘液癌(mucinous carcinoma)mucinous carcinoma(粘液癌)
- 浸潤性小葉癌invasive lobular carcinoma 浸潤性小葉癌(invasive lobular carcinoma)invasive lobular carcinoma(浸潤性小葉癌) (乳腺)
こうした腫瘍には、標的の違うPET製剤を選ぶ。たとえば前立腺癌では、FDG PET-CTの骨盤横断像 axial image 横断像(axial image) axial image(横断像) で前立腺にほとんど集積がないのに、11C-酢酸PET-CTでは同じ前立腺に限局した明瞭な集積が見える。現在は68Ga・18F標識のPSMA製剤が前立腺癌の病期診断 staging 病期診断(staging) staging(病期診断) と再発検索の中心であり、高分化型神経内分泌腫瘍well-differentiated neuroendocrine tumor 高分化型神経内分泌腫瘍(well-differentiated neuroendocrine tumor)well-differentiated neuroendocrine tumor(高分化型神経内分泌腫瘍) にはソマトスタチン受容体PET somatostatin receptor PET ソマトスタチン受容体PET(somatostatin receptor PET) somatostatin receptor PET(ソマトスタチン受容体PET) を使う。
腫瘍領域でのPET-CTの使い道
| 目的 | 内容 |
|---|---|
| 病期診断staging 病期診断(staging)staging(病期診断) (TNMTNM, tumor, node, metastasis) | 手術可能性operability手術可能性(operability)operability(手術可能性)、所属リンパ節、遠隔転移の評価。形態画像anatomic imaging 形態画像(anatomic imaging)anatomic imaging(形態画像) より成績がよく、PET-CTで病期が変わる割合は20〜40%とされる(癌種と比較する検査で大きく変わる) |
| 治療効果判定 | 化学療法・放射線治療に対する代謝の反応を見る |
| 治療後変化と残存腫瘍 residual tumor 残存腫瘍(residual tumor) residual tumor(残存腫瘍) の区別 | 化学療法・放射線治療後に残った塊が瘢痕か生きた腫瘍か |
| 再発の診断 | 腫瘍マーカーtumor markers 腫瘍マーカー(tumor markers)tumor markers(腫瘍マーカー) 上昇時の再発巣検索など |
| 良性と悪性の鑑別 | 孤立性肺結節solitary pulmonary nodule 孤立性肺結節(solitary pulmonary nodule)solitary pulmonary nodule(孤立性肺結節) の鑑別 |
| その他 | 放射線治療計画、最適な生検部位の決定、大きな病変のうち最も代謝活性の高い部分の特定、悪性度の推定 |
💡 病期が変わると治療方針 treatment strategy 治療方針(treatment strategy) treatment strategy(治療方針) も変わる。米国の大規模 genome mutation 大規模(genome mutation) genome mutation(大規模) 登録研究 registry study 登録研究(registry study) registry study(登録研究) (約2万3千件、8割以上がPET-CT)では、PETの結果を見て主治医が予定していた方針を変えた割合が36.5%で、生検を予定していた患者の約7割で生検が不要になった。1 「病期の変化」と「方針の変化」は別の指標だが、どちらも3割前後の患者でPET-CTが判断を動かすという桁の感覚を示している。
⚠️ 高集積は悪性の証明ではなく、低集積photopenic (cold) area 低集積(photopenic (cold) area)photopenic (cold) area(低集積) は良性の証明ではない。炎症・感染・治療後変化は偽陽性に、小病変small lesion 小病変(small lesion)small lesion(小病変) (部分容積効果partial volume effect部分容積効果(partial volume effect)partial volume effect(部分容積効果))・低集積photopenic (cold) area 低集積(photopenic (cold) area)photopenic (cold) area(低集積) 型の腫瘍は偽陰性になる。必要なら生検で確定する。
画像で確かめる
- EI-01-02 大腸癌の肝転移 liver metastasis 肝転移(liver metastasis) liver metastasis(肝転移) (FDG PET-CT):CEACEA(carcinoembryonic antigen)上昇がある大腸癌の病期診断 staging病期診断(staging) staging(病期診断)。上腹部横断の融合像で、肝右葉right lobe of the liver 肝右葉(right lobe of the liver)right lobe of the liver(肝右葉) 辺縁に限局性の強い集積があり、隣の非造影CT non-contrast CT 非造影CT(non-contrast CT) non-contrast CT(非造影CT) で同じ場所を見比べ、集積の位置を解剖に当てはめる。右腎の集積は尿へ排泄されたFDGによる生理的なものである。「代謝の変化を全身で拾う」ことと「生理的集積physiologic uptake 生理的集積(physiologic uptake)physiologic uptake(生理的集積) を病変と誤らない」ことを同時に学べる。
- EI-02-02 乳癌の多発転移(肝・恥骨):乳癌の病期診断 staging 病期診断(staging) staging(病期診断) のFDG PET-CT冠状断 coronal plane冠状断(coronal plane) coronal plane(冠状断)。肝の病変は辺縁がリング状 ring-shaped リング状(ring-shaped) ring-shaped(リング状) に強く光り中心が抜けており、中心壊死comedo necrosis 中心壊死(comedo necrosis)comedo necrosis(中心壊死) を示す。恥骨にも集積があり、骨転移bone metastasis 骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) を示す。膀胱の強い集積は正常の尿中排泄 urinary excretion 尿中排泄(urinary excretion) urinary excretion(尿中排泄) である。
- EI-03-02 パンコースト腫瘍Pancoast tumor パンコースト腫瘍(Pancoast tumor)Pancoast tumor(パンコースト腫瘍) と肺針生検 needle biopsy針生検(needle biopsy) needle biopsy(針生検):長年の喫煙者で右肩痛 shoulder pain 肩痛(shoulder pain) shoulder pain(肩痛) がある患者。FDG PET-CT融合像で右肺尖 apex of lung 肺尖(apex of lung) apex of lung(肺尖) の腫瘤に強い集積があり、骨条件bone window 骨条件(bone window)bone window(骨条件) の非造影CT non-contrast CT 非造影CT(non-contrast CT) non-contrast CT(非造影CT) でその腫瘤へCTガイド下 -guided (image-guided) ガイド下(-guided (image-guided)) -guided (image-guided)(ガイド下) 針生検 needle biopsy 針生検(needle biopsy) needle biopsy(針生検) を行っている。PETで「生検すべき代謝の高い病変」を示し、組織で確定する流れである(肺癌)。
- EI-12-02 FDG集積を示す転移疑いリンパ節:大腸癌の経過観察。造影CTで右腸骨動脈 iliac artery 腸骨動脈(iliac artery) iliac artery(腸骨動脈) 沿いに短径16 mmの腫大リンパ節があり、10日後のFDG PET-CTで同じ位置に集積増加がある。形(大きさ)と機能(代謝)の両方が異常で、転移を強く疑う。経口造影剤の入った腸管を病変と取り違えない。
7. 核医学治療とセラノスティクス
治療には、組織内で短い距離にエネルギーを落とすβ線beta radiationβ線(beta radiation)beta radiation(β線)・α線を出す核種を使う。標的に集まる担体に載せれば、腫瘍や機能亢進組織に選択的に大線量を与えられる。
| 治療 | 核種・製剤 | 主な対象 |
|---|---|---|
| 放射性ヨウ素治療radioactive iodine therapy放射性ヨウ素治療(radioactive iodine therapy)radioactive iodine therapy(放射性ヨウ素治療) | 131I-ヨウ化ナトリウム(経口) | バセドウ病Graves diseaseバセドウ病(Graves disease)Graves disease(バセドウ病)、中毒性toxic 中毒性(toxic)toxic(中毒性) 結節、分化型甲状腺癌differentiated thyroid cancer (DTC) 分化型甲状腺癌(differentiated thyroid cancer (DTC))differentiated thyroid cancer (DTC)(分化型甲状腺癌) の術後の残存甲状腺・転移 |
| ペプチド受容体放射性核種療法peptide receptor radionuclide therapy, PRRTペプチド受容体放射性核種療法(peptide receptor radionuclide therapy, PRRT)peptide receptor radionuclide therapy, PRRT(ペプチド受容体放射性核種療法) | 177Lu-DOTATATE177Lu-DOTATATE(lutetium-177 DOTATATE) | ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) 陽性の神経内分泌腫瘍 neuroendocrine tumor, NET神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET) neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍) |
| PSMA標的放射性リガンド療法 | 177Lu-PSMA-617PSMA-617(PSMA-targeting ligand 617 (vipivotide tetraxetan)) | PSMA陽性の転移性去勢抵抗性前立腺癌 metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)転移性去勢抵抗性前立腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)) metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)(転移性去勢抵抗性前立腺癌) |
| α線治療 | 223Ra(塩化ラジウム) | 骨転移bone metastasis 骨転移(bone metastasis)bone metastasis(骨転移) のある去勢抵抗性前立腺癌 castration-resistant prostate cancer (CRPC)去勢抵抗性前立腺癌(castration-resistant prostate cancer (CRPC)) castration-resistant prostate cancer (CRPC)(去勢抵抗性前立腺癌)。ラジウムはカルシウムに似て骨転移 bone metastasis 骨転移(bone metastasis) bone metastasis(骨転移) 部に集まる |
flowchart TD
A["診断用の核種で標的を写す<br>例:68Ga-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='prostate-specific membrane antigen'>PSMA</span> <span class='jp-term jp-term-diagram' title='positron emission tomography'>PET</span>、<span class='jp-term jp-term-diagram' title='somatostatin receptor PET'>ソマトスタチン受容体PET</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='single-photon emission computed tomography'>SPECT</span><br>123I・131Iの全身像"] --> B{"病変に十分な集積があるか"}
B -->|"あり"| C["同じ標的に治療用核種を載せて投与<br>例:177Lu-<span class='jp-term jp-term-diagram' title='PSMA-targeting ligand 617 (vipivotide tetraxetan)'>PSMA-617</span>、<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lutetium-177 DOTATATE'>177Lu-DOTATATE</span>、131I"]
B -->|"なし"| D["この治療の効果は見込みにくい<br>他の治療を選ぶ"]
C --> E["治療後の撮像・画像で分布と効果を確認"]
- ⭐ ソマトスタチン受容体somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR))somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) 陽性の中腸 midgut 中腸(midgut) midgut(中腸) 神経内分泌腫瘍 neuroendocrine tumor, NET神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET) neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍)では、177Lu-DOTATATE(7.4 GBqを8週ごとに4回)が高用量オクトレオチド octreotide オクトレオチド(octreotide) octreotide(オクトレオチド) 単独に比べて20か月無増悪生存率 progression-free survival rate 無増悪生存率(progression-free survival rate) progression-free survival rate(無増悪生存率) を65.2%対10.8%へ改善した。重い骨髄抑制は10%未満だった。2
- ⭐ PSMA陽性の転移性去勢抵抗性前立腺癌 metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)転移性去勢抵抗性前立腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)) metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC)(転移性去勢抵抗性前立腺癌)(アンドロゲン受容体経路阻害薬androgen receptor pathway inhibitor, ARPI アンドロゲン受容体経路阻害薬(androgen receptor pathway inhibitor, ARPI)androgen receptor pathway inhibitor, ARPI(アンドロゲン受容体経路阻害薬) とタキサン系 taxanes タキサン系(taxanes) taxanes(タキサン系) の治療後)では、68Ga-PSMA-11PSMA-11(PSMA-targeting ligand 11 (gozetotide)) PET-CTで陽性を確かめたうえで177Lu-PSMA-617を標準治療に加えると、全生存期間overall survival, OS 全生存期間(overall survival, OS)overall survival, OS(全生存期間) 中央値が15.3か月対11.3か月に延長した。3 「診断用PETで標的があることを確かめてから治療する」というセラノスティクス theranostics セラノスティクス(theranostics) theranostics(セラノスティクス) の考え方そのものである。
- 分化型甲状腺癌differentiated thyroid cancer (DTC) 分化型甲状腺癌(differentiated thyroid cancer (DTC))differentiated thyroid cancer (DTC)(分化型甲状腺癌) では、131Iの治療後にヨウ素全身像を撮り、ヨウ素を取り込む残存組織・転移の分布を確かめる。
⚠️ 妊娠は放射性ヨウ素治療 radioactive iodine therapy 放射性ヨウ素治療(radioactive iodine therapy) radioactive iodine therapy(放射性ヨウ素治療) の絶対禁忌 absolute contraindication 絶対禁忌(absolute contraindication) absolute contraindication(絶対禁忌) である。 妊娠可能な女性では投与前72時間以内の血清hCGhCG(human chorionic gonadotropin)で妊娠を除外し、早期妊娠が疑われれば延期する。治療後はおよそ4〜6か月妊娠を避ける。授乳中の女性は、乳腺がヨウ素を強く取り込んで被ばくするのを避けるため、治療の少なくとも6週間前に授乳をやめておく。4
💡 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) の前にはヨウ素を体に入れない。 甲状腺が非放射性のヨウ素で満たされていると、投与した131Iが取り込まれず治療が効きにくくなる。EANMの指針は、腎機能が正常なら水溶性のヨード造影剤 iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast) iodinated contrast(ヨード造影剤) から6〜8週、甲状腺ホルモン薬(サイロキシンthyroxine, T4 サイロキシン(thyroxine, T4)thyroxine, T4(サイロキシン) 製剤)から3〜4週、抗甲状腺薬antithyroid drug 抗甲状腺薬(antithyroid drug)antithyroid drug(抗甲状腺薬) から数日〜数週、ヨウ素を含む消毒薬 disinfectant 消毒薬(disinfectant) disinfectant(消毒薬) や海藻由来の食品から2〜3週、アミオダロンamiodarone アミオダロン(amiodarone)amiodarone(アミオダロン) からは3〜6か月以上空けるとしている。4 ヨード造影剤iodinated contrast ヨード造影剤(iodinated contrast)iodinated contrast(ヨード造影剤) の側から見た休止期 telogen (phase) 休止期(telogen (phase)) telogen (phase)(休止期) 間はCTの原理で扱う。
8. 放射線防護・妊娠・授乳
外部被ばくを減らす3原則
放射線防護の基本は時間・距離・遮蔽shield遮蔽(shield)shield(遮蔽)である。線源のそばにいる時間を短くし、距離を取り(線量率dose rate 線量率(dose rate)dose rate(線量率) は距離の2乗に反比例して下がる)、鉛lead 鉛(lead)lead(鉛) やコンクリート concrete コンクリート(concrete) concrete(コンクリート) で遮る。放射性医薬品radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) を投与された患者自身が線源になる点が、X線検査と違う核医学特有の事情である。
線量の目安
日常生活と医療の実効線量 effective dose 実効線量(effective dose) effective dose(実効線量) はおおよそ次の桁にある。線量限度は国際放射線防護委員会(ICRP)の2007年勧告(Publication 103)に基づき、国際原子力機関(IAEA)の国際基本安全基準が各国の規制 Regulation 規制(Regulation) Regulation(規制) の基準として取り入れている。5
| 状況 | 実効線量mSv実効線量(mSv)mSv(実効線量) |
|---|---|
| 胸部X線1枚 | 0.05 |
| 香港から北米への航空機移動 | 0.08 |
| マンモグラフィmammographyマンモグラフィ(mammography)mammography(マンモグラフィ) | 0.13 |
| 腹部X線1枚 | 0.6 |
| 一般公衆の年間線量限度(医療被ばくを除く) | 1(特別な場合は5年平均で年1) |
| 自然放射線(年間:食物・飲料、地面からのラドン radonラドン(radon) radon(ラドン)、宇宙線、建物・土壌) | 2.4 |
| 年800時間飛行する航空機乗務員(年間) | 5 |
| CT1回の平均 | 6.6 |
| 自然放射線が特に高い地域(ブラジルのグアラパリ市街、年間) | 10 |
| 放射線業務従事者の線量限度 | 5年平均で年20(5年で100)、どの1年も50を超えない |
検査ごとの成人の平均的な実効線量 effective dose 実効線量(effective dose) effective dose(実効線量) を並べると、核医学検査isotope scintigraphy 核医学検査(isotope scintigraphy)isotope scintigraphy(核医学検査) は「CTと同じ桁」にある。下の表は2000年代の文献値で、桁の比較に使う(現行の代表値は画像診断学入門の線量表にまとめてある)。
| 放射線診断 | mSv | 核医学 | mSv |
|---|---|---|---|
| 胸部X線(2方向) | 0.1 | 肺換気血流シンチグラフィ ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy換気血流シンチグラフィ(ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy) ventilation-perfusion (V/Q) scintigraphy(換気血流シンチグラフィ) | 2.2 |
| 腹部X線 | 0.7 | 腎シンチグラフィrenal scintigraphy腎シンチグラフィ(renal scintigraphy)renal scintigraphy(腎シンチグラフィ) | 2.6 |
| 頭部CThead CT頭部CT(head CT)head CT(頭部CT) | 2.0 | 肝胆道シンチグラフィhepatobiliary scintigraphy肝胆道シンチグラフィ(hepatobiliary scintigraphy)hepatobiliary scintigraphy(肝胆道シンチグラフィ) | 3.1 |
| 骨盤CT | 6.0 | 甲状腺シンチグラフィthyroid scintigraphy甲状腺シンチグラフィ(thyroid scintigraphy)thyroid scintigraphy(甲状腺シンチグラフィ) | 4.8 |
| 胸部CT | 7.0 | 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) | 6.3 |
| 注腸造影contrast enema注腸造影(contrast enema)contrast enema(注腸造影) | 8.0 | 心筋血流シンチグラフィmyocardial perfusion scintigraphy 心筋血流シンチグラフィ(myocardial perfusion scintigraphy)myocardial perfusion scintigraphy(心筋血流シンチグラフィ) (99mTc、負荷) | 9.4 |
| 腹部骨盤CT | 14.0 | 全身FDG PET | 14.1 |
| 肺塞栓評価の胸部CT | 15.0 | ||
| 胸腹部骨盤CT | 21.0 |
⚠️ 線量限度は患者の医療被ばくには適用されない。 患者の被ばくは限度で縛るのではなく、検査の正当化 justification (radiological protection principle) 正当化(justification (radiological protection principle)) justification (radiological protection principle)(正当化) と線量の最適化で管理する。限度が守るのは放射線業務従事者と一般公衆(付き添い・周囲の人を含む)である。5
💡 核医学の線量は投与した放射能 activity 放射能(activity) activity(放射能) 量に比例し、PET-CTではCT部分の線量が上乗せ add-on (incremental benefit) 上乗せ(add-on (incremental benefit)) add-on (incremental benefit)(上乗せ) される。上の値は2000年代の代表的な文献値で、同じ検査でも資料によって値が違う(たとえば北米の患者向け資料の最新値は頭部CT head CT 頭部CT(head CT) head CT(頭部CT) 約1.6 mSv、胸部CT約6.1 mSv、全身PET-CTはCT部分を含めて約22.7 mSv)。6 成人の平均的な実効線量 effective dose 実効線量(effective dose) effective dose(実効線量) はCTでおよそ2〜20 mSv、多くの核医学検査 isotope scintigraphy 核医学検査(isotope scintigraphy) isotope scintigraphy(核医学検査) で0.3〜20 mSvの範囲にある。7数値を覚えるより「核医学検査isotope scintigraphy 核医学検査(isotope scintigraphy)isotope scintigraphy(核医学検査) も1回あたりCTと同程度の線量がある」「必要な検査を正当化 justification (radiological protection principle) 正当化(justification (radiological protection principle)) justification (radiological protection principle)(正当化) し、量を最適化する」という原則を押さえる。
妊娠
診断用の核医学検査 isotope scintigraphy 核医学検査(isotope scintigraphy) isotope scintigraphy(核医学検査) は、妊娠そのものを理由に一律には中止しない。母体の病気を診断しないことの危険と胎児線量を比べ、超音波・非造影unenhanced imaging 非造影(unenhanced imaging)unenhanced imaging(非造影) MRIで代われるならそちらを優先し、行う場合は投与量を最適化する。肺血栓塞栓症pulmonary embolism, PE 肺血栓塞栓症(pulmonary embolism, PE)pulmonary embolism, PE(肺血栓塞栓症) の疑いでは、血流像だけの低用量シンチグラフィ scintigraphy シンチグラフィ(scintigraphy) scintigraphy(シンチグラフィ) を選ぶことがある。一方、131Iによる治療は妊娠中は絶対に行わない(前節)。胎児の甲状腺は妊娠第1三半期 first trimester of pregnancy 妊娠第1三半期(first trimester of pregnancy) first trimester of pregnancy(妊娠第1三半期) の終わりごろからヨウ素を取り込み始め、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) で破壊され得るためである。
授乳
母乳へ出る放射性医薬品 radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical) radiopharmaceutical(放射性医薬品) の量は製剤によって大きく違う。乳児の実効線量 effective dose 実効線量(effective dose) effective dose(実効線量) を1 mSv以下に抑えることを目安にした推奨は次のとおりである。8
| 放射性医薬品radiopharmaceutical放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) | 授乳の扱い |
|---|---|
| 131I-ヨウ化ナトリウム | 授乳を中止する(その子への授乳は再開しない)。投与量の約半分が母乳へ出る |
| 99mTc-過テクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) 酸(甲状腺シンチなど) | 12時間中断。その間に少なくとも3回搾乳して捨てる |
| 99mTc-MAA(肺血流pulmonary blood flow 肺血流(pulmonary blood flow)pulmonary blood flow(肺血流) シンチ) | 12時間中断。同上 |
| 125I・131I-ヨードヒプル酸 | 12時間中断 |
| この研究で扱ったその他の製剤(多くの99mTc製剤など) | 中断不要 |
⚠️ 授乳中の患者には、検査予約の時点で授乳の有無を確認し、中断が必要な製剤では事前に搾乳して保存しておくよう説明する。中断が不要な製剤でも、投与後しばらくは乳児と密着する時間を短くするなど、施設の指示に従う。
9. まとめ
- 核医学は非密封の放射性核種 radionuclide 放射性核種(radionuclide) radionuclide(放射性核種) で機能を写し、治療も行う。トレーサーtracer トレーサー(tracer)tracer(トレーサー) 原理(ヘヴェシー)が土台にある。
- 放射性医薬品radiopharmaceutical 放射性医薬品(radiopharmaceutical)radiopharmaceutical(放射性医薬品) =核種+特異的化合物。化合物が行き先(骨=骨芽細胞活性、甲状腺=ナトリウム・ヨウ素共輸送体 cotransporter共輸送体(cotransporter) cotransporter(共輸送体)、肺血流pulmonary blood flow 肺血流(pulmonary blood flow)pulmonary blood flow(肺血流) =毛細血管塞栓、FDG=糖輸送体とヘキソキナーゼ hexokinaseヘキソキナーゼ(hexokinase) hexokinase(ヘキソキナーゼ))を決める。
- ガンマ線gamma ray ガンマ線(gamma ray)gamma ray(ガンマ線) の核種(99mTc:140 keV、6時間、ジェネレータ)はガンマカメラ gamma cameraガンマカメラ(gamma camera) gamma camera(ガンマカメラ)・SPECT、陽電子positron 陽電子(positron)positron(陽電子) の核種(18F:511 keV、約110分)はPETで撮る。PETは同時計数 true coincidence 同時計数(true coincidence) true coincidence(同時計数) で感度が高く、分解能は約4〜5 mm、SPECTは約1 cm。
- 核医学は感度が高く形より先に異常を捉えるが、位置と解像度 resolution 解像度(resolution) resolution(解像度) に弱い。ハイブリッドhybrid ハイブリッド(hybrid)hybrid(ハイブリッド) 画像のCTは位置決め・減弱補正・特異度向上を担う。
- 骨シンチbone scintigraphy 骨シンチ(bone scintigraphy)bone scintigraphy(骨シンチ) は感度が高く特異度が低い。溶骨性病変osteolytic lesion 溶骨性病変(osteolytic lesion)osteolytic lesion(溶骨性病変) (骨髄腫など)は見逃しやすい。甲状腺の冷結節 cold nodule 冷結節(cold nodule) cold nodule(冷結節) は悪性の除外が要り、熱結節はほぼ良性。
- FDGは腫瘍特異的ではない(炎症、脳・心筋・尿路の生理的集積 physiologic uptake生理的集積(physiologic uptake) physiologic uptake(生理的集積))。前立腺癌・肝細胞癌hepatocellular carcinoma, HCC肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)hepatocellular carcinoma, HCC(肝細胞癌)・高分化神経内分泌腫瘍 neuroendocrine tumor, NET神経内分泌腫瘍(neuroendocrine tumor, NET) neuroendocrine tumor, NET(神経内分泌腫瘍)・粘液癌mucinous carcinoma粘液癌(mucinous carcinoma)mucinous carcinoma(粘液癌)・小葉癌は低集積 photopenic (cold) area 低集積(photopenic (cold) area) photopenic (cold) area(低集積) になりやすく、PSMAやソマトスタチン受容体 somatostatin receptor (SSTR) ソマトスタチン受容体(somatostatin receptor (SSTR)) somatostatin receptor (SSTR)(ソマトスタチン受容体) 製剤を使い分ける。
- セラノスティクスtheranostics セラノスティクス(theranostics)theranostics(セラノスティクス) :同じ標的を診断核種で写し、治療核種(131I、177Lu、223Ra)で叩く。
- 被ばくは時間・距離・遮蔽shield 遮蔽(shield)shield(遮蔽) で減らす。131I治療は妊娠で絶対禁忌 absolute contraindication絶対禁忌(absolute contraindication) absolute contraindication(絶対禁忌)、授乳は治療前に中止。診断検査diagnostic testing 診断検査(diagnostic testing)diagnostic testing(診断検査) 後の授乳は、99mTc-過テクネチウム technetium, Tc テクネチウム(technetium, Tc) technetium, Tc(テクネチウム) 酸・MAAで12時間中断、131Iでは中止。
出典
- 1.Impact of positron emission tomography/computed tomography and positron emission tomography (PET) alone on expected management of patients with cancer: initial results from the National Oncologic PET Registry(Journal of Clinical Oncology・2008)抄録で確認した。米国の全国腫瘍PET登録の1年分22,975件(83.7%がPET-CT)で、PETの結果を受けて主治医が予定していた治療方針を変えた割合が36.5%(95%信頼区間35.9〜37.2%)であり、生検を予定していた患者の約70%で生検が回避されたこと。閲覧 2026-09-26
- 2.Phase 3 Trial of 177Lu-Dotatate for Midgut Neuroendocrine Tumors(New England Journal of Medicine・2017)抄録で確認した。ソマトスタチン類似体治療中に進行した、ソマトスタチン受容体陽性の高分化型転移性中腸神経内分泌腫瘍229人で、177Lu-DOTATATE 7.4 GBqを8週ごとに4回投与(オクトレオチドLAR 30 mg併用)した群は、高用量オクトレオチドLAR単独群に比べ20か月時点の無増悪生存率が65.2%対10.8%、奏効率が18%対3%だった。グレード3〜4の好中球減少・血小板減少・リンパ球減少はそれぞれ1%・2%・9%で、観察期間中に腎毒性はみられなかった。閲覧 2026-09-25
- 3.Lutetium-177-PSMA-617 for Metastatic Castration-Resistant Prostate Cancer(New England Journal of Medicine・2021)抄録で確認した。アンドロゲン受容体経路阻害薬とタキサン系の治療歴があり、68Ga-PSMA-11 PET-CTでPSMA陽性の転移性去勢抵抗性前立腺癌831人を2対1で割り付けた。177Lu-PSMA-617(7.4 GBqを6週ごとに4〜6サイクル)を標準治療に加えると、画像上の無増悪生存期間中央値8.7か月対3.4か月、全生存期間中央値15.3か月対11.3か月と延長した。グレード3以上の有害事象は52.7%対38.0%だった。閲覧 2026-09-25
- 4.The EANM guideline on radioiodine therapy of benign thyroid disease(European Association of Nuclear Medicine・2023)PMC全文(PMC10542302)で確認した。妊娠は放射性ヨウ素治療の絶対禁忌で、妊娠可能な女性では投与前72時間以内の血清hCGで除外し、早期妊娠が疑われれば延期する。治療後は約4か月(別の節では4〜6か月)妊娠を避ける。乳腺への高い集積と被ばくを避けるため、授乳は治療の少なくとも6週間前に中止しておく。表1(SNMMI 2012年手順基準から改変)の休止期間として、腎機能正常を前提に水溶性ヨード造影剤6〜8週、脂溶性ヨード造影剤3〜6か月、サイロキシン3〜4週、トリヨードサイロニン10〜14日、ヨウ化物を含む栄養補助食品7〜10日、昆布・寒天・カラギーナン・ルゴール液・飽和ヨウ化カリウム液・外用ヨウ素(術野消毒など)2〜3週、アミオダロン3〜6か月以上、抗甲状腺薬は治療法により数日〜8週であること。閲覧 2026-09-25
- 5.Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards (General Safety Requirements Part 3)(International Atomic Energy Agency・2014)発行元PDFの本文(序文とSchedule III)で確認した。ICRPの2007年勧告(Publication 103)を踏まえて改訂された国際基本安全基準であること。計画被ばく状況の線量限度が、18歳超の職業被ばくで5年平均の実効線量年20 mSv(5年で100 mSv)かつどの1年も50 mSv、公衆被ばくで実効線量年1 mSv(特別な場合は5年平均で年1 mSvを超えない範囲で単年の超過を認める)であること。閲覧 2026-09-26
- 6.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頭部CT 1.6 mSv、胸部CT 6.1 mSv、全身プロトコルのPET/CT 22.7 mSvであり、値は体格や装置で大きく変わること。閲覧 2026-09-26
- 7.Effective doses in radiology and diagnostic nuclear medicine: a catalog(Radiology・2008)抄録で確認した。CT検査の平均実効線量はおよそ2〜20 mSv、多くの核医学検査の平均実効線量は0.3〜20 mSv、一般撮影は0.01〜10 mSvと1000倍以上の幅があり、自然放射線の年間平均実効線量約3 mSvと比較できること。閲覧 2026-09-26
- 8.Excretion of radionuclides in human breast milk after nuclear medicine examinations. Biokinetic and dosimetric data and recommendations on breastfeeding interruption(European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging・2016)授乳婦53人・16種類の放射性医薬品で母乳中の放射能を測定した研究の抄録で確認した。乳児の実効線量1 mSvを上限とし通常の投与量を前提にすると、131I-ヨウ化ナトリウムは授乳の中止、99mTc-過テクネチウム酸と99mTc-MAA(および125I/131I-ヨードヒプル酸)は12時間の授乳中断を勧め、その12時間に母乳を少なくとも3回搾って捨てる。この研究で扱ったそれ以外の製剤では授乳中断は不要とした。母乳へ出る割合は99mTc-過テクネチウム酸で投与量の19%、131I-ヨウ化ナトリウムで48%だった。閲覧 2026-09-25