「MRIは苦手！」

という人がCTは苦手！という人より圧倒的に多いのはそのためです。

今回はMRIの原理を簡単にわかりやすくまとめてみました。

MRIって何を見てるの？信号源は何？

結局MRIは一体何を見てるんですか？

¹Hを見ています。

これは陽子（プロトン）１個から構成されており、プロトンとも呼ばれています。

このプロトンは、人の体の中に含まれている量も多く、信号にするにはもってこいなのです。

ところで、人の体の組織の実に約70%は水です。そしてその水は他の体の中の成分の影響を受けて、存在する状態が変わります。（さらに脂肪もプロトンを含み、ほとんどを液体とみなすことができます。）

という流れで、何かしろの病気があるのかを知ることができるのです。

つまり、人にたくさん含まれ好都合なプロトンの核磁気共鳴（NMR：Nuclear Magnetic Resonance）を利用して、画像化したものが、MRI（Magnetic Resonance Imaging）です。

難しいですが、プロトンを画像化したものがMRIということなんですね？

その通りです。画像化するには以下の過程を経ます。

プロトンのMR信号を取得するということですね。

パルスシークエンスを走らせるとはどういうことですか？

患者さんが磁石に入るだけでは、何も起こりません。

意味のある画像を得るには、電磁波や勾配磁場を与える必要があります。また与える順番にも決まりがあります。この与え方の順番のことをパルスシーケンスといいます。

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パルスシーケンスとは、GRE法とSE法の違いは？

パスルスーケンスには大きく、

• gradient echo法
• spin echo法

があります。

この原理的な違いは、180度パルスの有無にあります。これに関連して、以下の違いがあります。

ここからはちょっと難しいので飛ばしていただいても結構です。

磁化率効果

spin echo法は局所的な磁場の不均一による磁化率効果の影響を受けないために基本的な検査法として好まれます。

逆に、gradient echo法は磁化率効果に鋭敏であることを逆手にとって、組織内の鉄沈着を検出する場合に、用いられます。

撮影時間

spin echo法では、TR間隔をあまり短縮できないという制約があるのに対して、gradient echo法はTR間隔を短縮することができます。

この点を利用して、3D撮影など高速撮影が必要な場合は、gradient echo法を用います。

フロー（流れ）の影響

比較的速いフロー（流れ）のあるところで、信号消失現象というのがspin echo法では起こってしまいますが、gradient echo法では起こらないため、流れを見る脳の血管の検査MRAではgradient echo法が用いられます。

一度に全身を見られる検査として、がん検診として注目を集めるFDG-PET検査ですが、決して万能ではありません。PETでも見つけにくいがん、弱いがんが存在するのです。

つまり、それらの部位やがんについては別の検査を行う必要があります。

PET検査だけ受けておけば、がん健診は大丈夫というわけではないということです。

そこで今回は、

• PET検査の基礎
• PET検査が弱い、見つけにくいがんの種類と具体例、SUVとは

についてまとめました。

PET検査とは？原理は？

原子核は陽子と中性子から構成されます。

このとき、不釣り合いの陽子が多いと中性子になり、余った＋の電荷、つまり陽電子(positron)が出されます。

この陽電子(positron)は非常に不安定なので、周りにある陰電子と衝突して消失します。

その際に消滅放射線のエネルギーが180°の方向に2本出ます。

それを対向する2つの検出器で計測します、これがPETです。

FDGとは？

PET検査で用いられる放射性薬剤のことで、糖(グルコース)と似ているけど少しだけ異なります。

下のようにOHの一つが18Fに変わっていますね。

この少しの違いが、検査にどのように役立つのでしょうか？

以下に説明します。

下のように、グルコースつまり、糖は細胞の中に入ったあとは、代謝されていきますが、FDGの場合は途中で6リン酸化されたところで代謝が止まってしまい、細胞内にとどまる事になります。

つまり糖代謝が活発な細胞では、FDGが多くとどまることになります。

そして、以下のことが知られています。

つまり、悪性の腫瘍ほど、糖代謝が高い＝FDGが集積する＝PETで光るということです。

もちろん例外もありますが、一般的には悪いものが光るという認識で問題ありません。

がんがあるのにPET検査で検出しにくい(偽陰性を呈しやすい)悪性腫瘍とは？

PET検査をするとどんながんでもわかるのでしょうか？

検査には得意不得意があります。
PET検査にも苦手ながんがあります。
がんがあるのに、PET検査を受けても検出しにくいがんは以下の通りです。

• 細胞密度が低い癌
• G6Paseを持つ癌
• 等代謝の少ない癌
• 見えにくい場所に存在する悪性腫瘍
• 小さな癌

細胞密度が低い癌

• 癌性胸水
• 癌性腹水
• スキルス癌：ただし、胃がんの中では集積が強い傾向にあり。
• 白血病
• 嚢胞性の腫瘍
• 粘液性の腫瘍
• 壊死性病変

これらの癌は水などで薄められるため、細胞密度が低くなり、FDG-PET検査では検出しにくくなります。

G6Paseを持つ癌

• 分化型肝癌
• 一部の腎癌

Hexokinase活性は多くの腫瘍で活性亢進しているが、これらの腫瘍は亢進していないためです。

等代謝の少ない癌

• 分化型甲状腺乳頭癌の多発肺転移
• 肺腺癌(GGO主体のものは集積しにくい)

Hexolinase活性やGLUT活性の低いもの、つまり増殖が穏やかな悪性腫瘍がこれに該当しします。

症例　60 歳台の女性

2009年放射線科診断専門医試験70より引用改変

胸部CTで右の上葉にすりガラス影（GGO）主体の腫瘤を認めていますが、FDG PETでは集積は軽度のみです。

高分化型肺腺癌を疑う所見です。

見えにくい場所に存在する悪性腫瘍

例としては、

• 腎臓や膀胱などの生理的集積に埋もれてしまう腫瘍。
• 脳の生理的集積に比較して等代謝の低い脳腫瘍、
• 慢性胃炎の中に生じている小さな胃癌。

小さな癌

小さな癌でも見つけられるのが他の検査と比べてFDG-PETの強いところではありますが、当然小さすぎる癌は見つけられません。

これらは、最新のPET検査をもってしてでも見つけにくいがんなんです。

SUVとは？(standardized uptake value)

体の比重を1とみなし、投薬した薬剤がすべて均一に体内に分布したと考えた場合の放射線濃度を1とした場合、組織の単位重量あたりの集積はその何倍にあたるかを示したものです。

SUV値を左右する因子は？

SUVが高いほど悪性のがんである可能性は高くなりますが、安易にSUVの値だけをみるのはよくありません。

というのは、この値は腫瘍の悪性度だけではなく、以下の要素によっても値が変わってしまうからです。

特に体格や血糖値、インスリン値は重要です。

参考記事）PET検査の食事制限は？お酒は？

SUVが高い値なら悪性？がん？

このように、SUVは、さまざまな因子により値が変わってしまいます。

ですので、望ましい活用方法としては、人間ドックで経年変化を見る場合は、同じ施設で撮影したほうがよいですし、治療効果判定をチェックしたいときにも、同じ施設の同じ装置で撮影することです。

SUVは数値が高くなるほど、悪性の可能性は高くなりますが、SUVがいくらだから悪性と判断するのはダメだということです。

一緒ではありません。SUVが一緒でも意味が全く異なります。

また医師側の話になりますが、FDG-PETの画像を見る際には、SUVの値を絞ってみることが大事で、0-6SUVで見ることが多いようです。かといって0-3SUVと絞ると偽陽性が増えてしまいます。

逆に脳についてはもともとの生理的な集積が強いのでSUVを広げないと見れないといわれます。

PETでは生理的集積に注意

便利な検査ですが、いろいろ制約もあります。まず、検査前には4時間以上の絶食が重要です。

血糖値上昇するとインスリン分泌増加し、筋肉、脂肪のGLUT活性上昇し、筋肉に集積してしまい、相対的に腫瘍集積が低下してしまうからです。これでは、腫瘍があってもそれを検出できません。

また、生理的集積には注意が必要です。咳発作による、斜角筋や肋間筋に集積することがあるり、リンパ節と間違えないように注意することが必要です。

反回神経麻痺ある場合、逆の声帯運動が過剰となり、集積します。

症例　60 歳代の男性。食道癌の治療前精査を目的に FDG-PET/CT が施行された。

2016年放射線科診断専門医試験問題79より引用。

右頸部にリンパ節転移を認めており、それに伴う右反回神経麻痺→その結果左の声帯への集積が亢進しています。

また、褐色細胞組織(brown adipose tissue)にも集積します。頸部、鎖骨上部、縦隔、胸椎、肋骨周囲、腎周囲脂肪組織に含まれる。冬季、やせ形の若年者において時に集積するので注意が必要です。

女性の場合は、月経周期との関係にも注意が必要です。月経期は子宮に排卵期は卵巣、子宮に集積するからです。

以上は生理的な集積ですが、PETは良性疾患にも集積します。以下良性疾患への集積をまとめます。

最後に

今回は、PET検査の原理から、メリット・デメリット、注意すべき点までまとめました。

非常に便利で優秀な検査ですが、万全ではありません。

他の検査と使い分けて総合的に判断していくことが重要です。

また、SUVや集積を過信してもいけません。

生理的な集積があったり、集積しにくいがんもあるので注意が必要ですね。

肺は、私たちの命を維持する為に欠かす事の出来ない呼吸を司る重要な臓器です。

その肺の呼吸機能を検査するために用いられている計測機器が『スパイロメーター』ですが、このスパイロメーターを用いた生理検査を「スパイロメトリー(spirometry)」といいます。

この測定機器を使う事で、何が調べられるのでしょうか？

そんな疑問を解決するために！

今回はスパイロメーター（英語表記で「Spirometer」）について

• どんなものなのか
• 検査でわかる項目
• 原理
• 使い方

などを説明していきます。

スパイロメーターとは？

スパイロメーターとは、呼吸機能を検査する為の医療機器のことです。

この呼吸機能検査（測定方法）のことを、スパイロメトリー（英語表記で「 spirometry」）ともいいます。

スパイロメトリーは、呼吸機能の全体像を把握することができる基本的な検査であり、人間ドックなどでも行われる検査です。

具体的には、肺に出入りする空気の換気機能のレベルを調べ、

• 肺の働き
• 気管支喘息
• 肺気腫

など、肺の病気が疑われる疾患がないかを調べる検査にスパイロメーターは用いられます。

メーカーによって多少形は異なりますが、スパイロメーターの本体部分には、流量計・マイクロコンピュータ・プリンター・液晶ディスプレイなどがあり、それに付属したチューブとマウスピースがあります。

スパイロメーターの種類

スパイロメーターには、種類があります。

• 上記でご説明した本体とチューブ、マウスピースがついたもの
• スマホのような形状のものにマウスピースがついたもの
• パソコンと繋がったもの

など、さまざまです。

ですが、形状は異なっても、上記のような原理・方法で行われるというのはほとんど変わりません。

スパイロメーターでわかる(測定できる)項目は？

以下の項目がスパイロメーターをすることでわかります。

• 肺活量
• ％肺活量
• 努力性肺活量
• 一秒量
• 一秒率

それぞれ、詳しく説明します。

肺活量(VC)

空気を胸一杯に深く吸い込んだ後に、それをすべて吐き出し、それによりどれ程の空気を吐き出したかをチェックします。

VC(vital capacity)と呼ばれます。

努力性肺活量(FVC)

空気を肺一杯に吸い込み、最大の速度で一気に吐き出した空気の量を調べるもので、FVC(forced vital capacity)と呼ばれます。

一秒量(FEV1)

努力性肺活量で、最初の1秒間に吐き出された空気の量を調べるもので、FEV1(forced expiratory volume in 1 sec)と呼ばれます。

一秒率(FEV1%)

努力性肺活量(FVC)に対しての一秒量(FEV1)の比率を調べます。

FEV1/FVCで計算され、Ganslerの1秒率やFEV1%と呼ばれます。

この値が70%を切る場合、慢性閉塞性肺疾患(COPD)のような閉塞性換気障害があると診断されます^1）。

％肺活量(%VC)・%FEV1・%PEF

性別と年齢、体格（身長、体重、体表面積）などから予測値を求め、

• ％肺活量(%VC)
• %FEV1(対標準1秒量)
• %PEF

などの対標準指標を計算することができます。

とくに%FEV1と%PEFは、気管支喘息や慢性閉塞性肺疾患(COPD)の長期管理において重要な指標となります。

以上の項目を調べていく事で、肺の病気の可能性を診断でき、その重症度などの判断にも役立ちます。

また、治療過程においては、その治療効果を調べる事にも使用されます。

換気機能の異常をチェックするのに重要な項目は？

色々項目が出てきて、ややこしいと思いますが、換気機能異常の有無を測定にするには、

• %肺活量(%VC)
• 1秒率(FEV1%)

の2項目が重要です。

• %肺活量(%VC)が80%未満→拘束性換気障害（間質性肺炎・じん肺・結核後遺症・肺切除後・胸水・腹水・妊娠など）
• 1秒率(FEV1%)が70%未満→閉塞性換気障害（気管支喘息・肺気腫・慢性気管支炎など）
• 両方当てはまる→混合性換気障害（上記の混合疾患）

と判断します^2）。

スパイロメーターで測定できない項目は？

逆に、スパイロメーターでは測定できない項目が以下です。

• 残気量
• 機能的残気量
• 全肺活量

残気量は息をすべて吐き出した後の、肺に残る空気の量のことです。

これはスパイロメーターでは測定することができないため、残気量を含む機能的残気量、全排気量も測定できません。

スパイロメーターの原理とは？

肺の呼吸機能が十分な働きをするためには、口から肺胞までの換気・肺胞や末梢でのガス交換などが重要で、このスパイロメーターは、口から肺胞までの換気を調べる検査です。

（肺胞や末梢でのガス交換を調べるのは、ガス交換機能検査をおこなう。）

上記で説明した項目が呼吸機能検査（スパイロメトリー）をやることで分かり、その結果が下のようにスパイロプログラムとして出ます。

※スパイロメーターを使った測定結果の図を、スパイログラム（英語表記で「 spirogram」）と言います 。

スパイロメーターは一度だけおこなうのではなく、安静時呼吸（自然に無理のない呼吸）・吸気（吸う力）・努力性呼気（頑張って吹き出す力）を調べます。

それによってフロボリューム曲線というものが得られ、スパイロプログラムと合わせて測定します。

このフロボリューム曲線のパターンを見ることで、どんな問題（疾患）が隠れているのかを探ります。

スパイロメーターの使い方は？

この装置はどうやって使うのですか？

使い方は以下のとおりです3）。

使い方は、鼻をノーズクリップで挟み、呼吸管を接続したマウスピースを口にくわえて、一度吸ったら思いっきり息を吐くだけです。

それぞれを細かく説明します。

STEP①

1. 鼻をノーズクリップで挟み、呼吸管を接続したマウスピースを口にくわえる
2. その後、静かな呼吸を何度か繰り返し行い、一度目は大きく息を吐き出す
3. そして次に、息を深く大きく吸い込み、さらに大きくもう一度息を吐き出す

同じ事を2〜3回繰り返し行ないます。

STEP②

次に、努力性肺活量、一秒量の測定を行ないます。

呼吸の量はグラフに表示され、一秒量を測り、一秒率の計算をします。

これらの検査は、大体10分程で終わります。

また、検査による痛みなどは全くありません。

この検査ではマウスピースを使用しますが、これを使い息を吐き出す事は、最初は困難な事もあり、正確な数値が出ない事もあります。

その為、より正確な数値を出す為に、数回の練習をする事が多いです。

練習の後は、一時的ですが酸欠状態になる事もありますので、安静に出来る時間を取り、その後本番の検査となります。

（医療機関により異なります。）

参考文献：
1）よくわかる検査数値の基本としくみP178・179
2）3）最新　健康診断と検査がすべてわかる本P150・151
病気がみえる vol.4:呼吸器 P58~63
新 病態生理できった内科学 2呼吸器疾患 P60~65

最後に

スパイロメーターについて、ポイントをまとめます。

注意点としては、この検査だけで病気を診断することはできません。

この検査で肺の疾患の疑いを拾い上げ、さらに詳しく画像検査や血液検査などをおこなう必要があります。