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[33] RI検査で何がわかる?

「知っておきたい循環器病あれこれ」は、「公益財団法人 循環器病研究振興財団」が循環器病に関する最新情報を分かりやすく解説した発行物を、国立循環器病研究センターが許可を得てHTML化したものです。
文章・図表・イラスト等の転載・引用のご相談は循環器病研究振興財団までご連絡ください。

元国立循環器病研究センター
放射線診療部 アイソトープ診療科
石田 良雄、林田 孝平、福地 一樹、岡 尚嗣、佐合 正義

体の中を外から調べる

イラスト:体の中を外から調べる

もくじ

はじめに

血液の中に入れられた「くすり」が、いまどの臓器のところを流れているか、どの臓器に集まっているか-といったことは、体の外から眺めることは難しいことです。もしそれができれば、病気の診断や治療に大いに役立つはずです。そこで、これを実現するいい方法が考えられました。

ここでお話しする「RI検査」がその方法です。「くすり」にあらかじめ“目印”をつけておいて、「くすり」が体の中を移動する様子を、体外からその“目印”を測定して調べるのです。

例えていえば、真っ暗闇の中では、どこに、何人の人がいるかまったくわかりませんが、あらかじめこの人たちの服に“目印”として蛍光染料を塗っておけば、暗闇の中でも、どこに、何人いるかがすぐわかるのと同じ仕組みです。

「RI検査」で、「くすり」の“目印”の役目をするのが、ガンマ線を出す放射性同位元素(RI、ラジオアイソトープ)です。「くすり」を静脈注射したあと、このガンマ線を体外からキャッチして、臓器の血流や機能(働き)の状態を映像にして調べます。

RI検査は、「アイソトープ検査」「核医学検査」とも呼ばれています。「RI検査とは、一体どんな検査ですか?」という質問をよく受けます。そこで、その概要と、診断の実際について紹介します。

RI検査とは

この検査は、患者さんにラジオアイソトープで標識した、つまり“目印”をつけた「放射性医薬品」を投与することから始まります。しばらくして、投与された放射性医薬品が目的とする臓器や組織に集まったところを、ガンマ線を検出するガンマカメラで体外から撮影します<図1>。

撮影には、ガンマカメラが体の周りを回転しながら写す断層撮影法が広く用いられていて、この装置を「SPECT、スペクト」<図2左>と呼びます。最近では、ポジトロン(陽電子)を放出するラジオアイソトープを用いた高性能の断層撮影法が普及の兆しをみせています。この装置は「PET、ペット」<図2右>と呼ばれています。(「SPECT」と「PET」はこれからの説明でも何度か登場しますから、覚えておいてください)

撮影の時間は、ほとんどの場合、20分から30分間ですみます。この間、ベッド上で静かにあお向けになっていただくことになります。

検査用の放射性医薬品には、半減期(放射能の減衰する時間)の短いラジオアイソトープが用いられ、ごく微量が投与されます。放射性医薬品と呼ばれていますが、いわゆる「くすり」として人体に直接働きかける効果・効能はなく、あくまで診断のための医薬品です。

撮影された画像(シンチグラムといいます)からは、体内臓器の位置・形状・サイズの情報が得られます。重要なのは臓器の血流と、機能(働き)についての情報で、他の臨床検査ではわからない貴重なデータになります。

RI検査の種類には、主なもので30種類ほどあります。<図3>に代表的なものを示しました。これらのうち、循環器病を扱う私どもの施設では、心臓、脳、肺、腎臓のRI検査が非常に多いのが特徴で、こうした検査を中心に説明することにします。

このほか、腫瘍、炎症、甲状腺、骨などのRI検査も利用されています。

一般の方には、難解でとっつきにくい放射性医薬品の名前が次々登場しますが、そんな名前の医薬品だと軽い気持ちで読み進んでいただければ結構です。

図1 核医学検査
図1:核医学検査
体内に投与され、臓器に集まったラジオアイソトープから発せられるガンマ線を、体外からガンマカメラで捉えて映像化する。
図2 RI断層撮影装置
図2:RI断層撮影装置
図3 核医学検査の種類
図3:核医学検査の種類

心臓のRI検査

心臓に栄養を与える血管は冠動脈と呼ばれています。この血管の動脈硬化による病気(冠動脈疾患)が、検査の主な対象となります。

動脈硬化のリスクが高い方や狭心症が疑われる方での冠動脈疾患の診断(スクリーニング)、冠動脈疾患(心筋梗塞、狭心症、無痛性心筋虚血ほか)とわかった患者さんでの重症度の評価や、冠血行再建術治療の適応となるかどうかや、その治療の効果判定などに利用されています。最近では心筋症や心不全の患者さんにも利用される機会が増えてきました。代表的な検査について紹介しましょう。

1.心筋血流の画像診断

血流状態に応じて、心臓の筋肉である心筋にとりこまれ、集積する「タリウム-201」、または「テクネチウム-99mを標識(目印)にした製剤(MIBI,tetrofosmin)」を用いた「心筋血流シンチグラフィ(画像)」が、代表的な方法です。

安静時の検査は、主に心筋梗塞の患者さんに行います。正常部の心筋に集まる(「集積」といいます)一方、梗塞部には集まらない(「集積欠損」、矢印)ことを利用して、<図4>のように心筋梗塞の部位と大きさが診断できます。

運動や薬剤(ジピリダモール)の投与によって、冠動脈の血管を拡張させる負荷を与える検査を同時に行うと、<図5上段>のように、負荷によって血流が正常に増加した心筋部分と、冠動脈狭窄によって血流の増加が不十分な心筋部分の間に、集積量に差が生じます(「負荷誘発欠損」、矢印)から、冠動脈疾患のスクリーニングや、重症度の評価ができます。

つまり、安静検査で観察される欠損の場合は、その部分は「心筋梗塞」ですが、安静検査では欠損がなく負荷によって誘発された欠損の場合は、冠血管が狭くなって起こる「心筋虚血」の存在が疑われます。

この「心筋梗塞」か「心筋虚血」かの判別と、「心筋虚血」の重症度の評価は、冠血行再建術(カテーテル治療や外科的バイパス手術)をするかどうかを決める重要な情報になります。さらに、再建術が成功すれば「心筋虚血」の状態が消失しますから、術後の効果判定にも役に立ちます<図5下段>。

負荷検査は一般に運動負荷を利用しますが、運動の困難な方や危険が予想される方(大動脈瘤など)には、くすりによって血管を拡張させる「ジピリダモール負荷」が行われます。しかし、「ジピリダモール負荷」は気管支ぜんそくの患者さんでは、副作用の可能性があり、してはならない禁忌となっています。また、ジピリダモール負荷は、顔面紅潮、頭重感、腹部不快感などの症状を誘発する場合がありますが、この際には拮抗薬であるアミノフィリンの静脈投与で対処できます。

これまで説明してきました「心筋血流シンチグラフィ」の分野では、最近になって、「PET」による局所心筋血流量の計測法が進歩してきています。より定量的な評価によって、診断能力をさらに向上させるよう検討が行われています。

図4 心筋血流シンチグラフィ(安静検査)
図4:心筋血流シンチグラフィ(安静検査)
集積欠損による心筋梗塞の診断(前壁心尖部と下壁の心筋梗塞例)
図5 心筋血流シンチグラフィ(運動負荷検査と安静検査)
図5:心筋血流シンチグラフィ(運動負荷検査と安静検査)
労作性狭心症に対する冠血行再建術への応用(術前の負荷誘発欠損が術後には消失し、冠血流が正常化したことが診断できる)
イラスト:RI検査

2.心機能の画像診断

心臓の機能を調べるには、テクネチウム-99mで標識した赤血球あるいはアルブミンを用いる「心プールシンチグラフィ」と呼ばれる方法が代表的です。静脈投与直後からの「動態画像収集(ファーストパス法)」と、投与約10分後からの「心電図同期画像収集(平衡時法)」に基づいて、右心室と左心室からどれだけ血液が送り出されるかという駆出率を計測します。<図6>。

冠動脈疾患だけでなく各種心疾患で、心機能の重症度評価を行うために利用されています。特に冠動脈疾患では、冠血行再建術を行ったあとで心機能回復をモニターする方法として重用されています。また、心不全でも、内科的・外科的治療の最近の進歩の中で、心機能への治療効果を判定するために活用されています。

この心機能計測の分野では、最近、「心電図同期心筋血流シンチグラフィ(SPECT)」と、優れた心機能解析ソフトウエア(QGSソフトウエア)を使用する新しい方法が登場しました。左心室の容積が実測できること、心筋血流検査と併用できることなどの利点から、利用される機会が増えています<図7>。

3.心筋代謝の画像診断

「ヨード-123標識のメタヨードペンタデカン酸(BMIPP)」を用いた「心筋脂肪酸代謝イメージング」と呼ばれる方法が、わが国では使われています。

急性心筋梗塞、不安定狭心症、重症労作性狭心症、冠攣縮性狭心症などで、心筋虚血によって生じた代謝異常(集積欠損)が画像診断でき、心筋虚血とその部位の評価や治療効果の判定に用いられます。

この心筋代謝診断の分野では、PETを用いた「フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)」による「糖代謝イメージング」も重要性が高く、冠血行再建術の適応を決めるうえで指針となる心筋生存能の評価に対し、最近、健康保険の適用が認められました。

4.心臓交感神経機能の画像診断

「ヨード-123標識のメタヨードベンジルグアニジン(MIBG)」を用いた「心臓交感神経イメージング」という方法が、わが国では使われています。心臓を緊張状態にする心臓交感神経の働きを画像で観察できるため、心不全に伴う交感神経活動の亢進状態を評価するのに役立ちます。

心不全患者さんの重症度評価、交感神経受容体遮断薬や心臓移植などの治療適応の決定や効果判定、予後の予測などを目的に利用されています。

5.その他の画像診断

急性心筋傷害を描き出す「テクネチウム-99m標識ピロリン酸」は、急性心筋梗塞、心サルコイドーシス、心アミロイドーシスの診断に利用されています。腫瘍や炎症部位に集まる「ガリウム-67」や「フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)」は、心臓腫瘍や心サルコイドーシスの診断に用いられています。

図6 心プールシンチグラフィ:左室駆出率の計測
図6:心プールシンチグラフィ:左室駆出率の計測
図7 心電図同期心筋血流SPECT検査:左室容積ならびに駆出率の計測
図7:心電図同期心筋血流SPECT検査:左室容積ならびに駆出率の計測

脳のRI検査

脳梗塞や脳血管の動脈硬化が疑われる患者さんで、脳虚血の重症度評価や脳血行再建術の適応決定・効果判定のために利用されています。最近では痴呆やてんかんの患者さんにも適用される機会が増えてきました。

脳の血流分布を映像化する「脳血流SPECT検査」が主に用いられています。また1996年から保険診療が可能となった「酸素-15標識ガス(酸素、二酸化炭素、一酸化炭素)」を用いたPET検査は、脳局所の血流量とともに酸素代謝が測定できることから、利用が増えてきています。

1.SPECT(スペクト)による脳血流の画像診断

「ヨード-123標識製剤(IMP)」、「テクネシウム-99m標識製剤(HMPAO、ECD)」などの放射性医薬品が、脳血流障害の診断に用いられています。

薬品によって画像の特徴が少し異なりますが、いずれも静脈投与されたあと、脳血流に応じて脳組織に取り込まれるため、血流障害部位を集積欠損像として描出できます。安静時検査は、主として脳血管障害に起因する脳出血や脳梗塞の部位と広がりを観察するのに用いられます。

最近では、痴呆の患者さんにも適用されるようになり、アルツハイマー病と血管性痴呆での集積欠損の違いに基づいて、両方の疾患を判別する試みが行われています。アルツハイマー病では頭の後方に当たる頭頂葉から後頭葉に、血管性痴呆では頭の前方に当たる前頭葉に集積欠損が発生する傾向が認められています。X線CTやMRIよりも早期に異常が発見できる点でも診断的に価値があるとされています。

また、てんかんの患者さんでは、側頭葉に集積異常がしばしば観察されます。

脳血流検査の場合も、心筋血流検査と同様、脳血管拡張薬(ダイアモックス)による負荷検査を行い、脳血管の動脈硬化の重症度を診断します。脳の正常血管の部分と、狭窄血管の部分の血流増加の程度の違いが、薬剤の集積度の違いとして映像化されるので、安静時検査ではわかりにくい血流障害の部分と広がりを観察することができます。

脳血管障害の患者さんでは、安静時検査の画像と比較して、重症度の診断や脳血行再建術(外科的バイパス術)の治療の適応かどうかを決定します<図8>。また、この負荷検査は術後の血流改善の状態を評価するのにも役立ちます。

検査の注意として、ダイアモックス負荷では頭痛、頭部不快感(ふあーっとした症状)が出現することがあります。また、利尿効果によって検査中に尿意を催すことがありますので、検査前には必ず排尿をしてください。こうした副作用を考え、私たちの病院では、作用が早く消えるよう、検査後には300ml以上の水分をとっていただくことにしています。

図8 脳血流シンチグラフィ(ダイアモックス負荷検査と安静検査)
図8:脳血流シンチグラフィ(ダイアモックス負荷検査と安静検査)

2.PET(ペット)による脳血流・酸素代謝の画像診断

「酸素-15標識ガス」を用いたPET検査で、脳血流量、脳酸素消費量、酸素摂取率が画像で診断できます。

正常な脳血流量の平均は、50ml(1分間/脳組織100gあたり)です。脳血管障害の患者さんでは、脳血流量の低下が起こりますが、酸素を多くとることによって酸素摂取率が高まり酸素代謝が維持され(「貧困血流」)、脳の機能は正常に保たれます。

しかし、この状態は脳梗塞を発症する可能性が高く、非常に危険で、脳血行再建術による血流改善などの治療を必要とします。

PET検査は、酸素摂取率の上昇を映像化することによって、この危険な状態を早期に発見し、治療の適応決定に貢献することができます<図9>。脳血管障害の患者さんにとって、いかにPET検査が重要かがおわかりいただけると思います。

痴呆の患者さんに対してもPET検査が利用されています。「フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)」を利用すると、グルコース代謝異常の検出が可能で、アルツハイマー病では病変部位をはっきりとらえることができます。

図9 酸素-15標識ガスを用いた脳PET検査
図9:酸素-15標識ガスを用いた脳PET検査

腎臓のRI検査

腎臓の形態の異常を描き出す「腎シンチグラフィ」と、腎臓の機能(働き)を診断する「腎動態シンチグラフィ(レノグラム検査と呼ばれる)」があります。なかでも「レノグラム検査」は、他の検査では困難な左右の腎機能を別々に測ることができるため、腎臓病の患者さんの診断に重用されています。

腎臓の病気には、全身疾患に伴うもの、腎臓の血管病変によるもの、腎臓自体の異常、膀胱や尿管の障害に起因するものなど、さまざまな原因があります。

レノグラム検査は、腎臓へのRIの集積と排泄の時間変化を動態画像収集によって計測するもので、その時間放射能曲線の形から腎臓病の診断がある程度可能です。腎動脈の動脈硬化が原因で生じる腎血管性高血圧の患者さんにとっては重要な検査で、左右どちらの腎臓がどの程度悪いかがわかります<図10>。

図10 腎動態シンチグラフィ(レノグラム検査)
図10:腎動態シンチグラフィ(レノグラム検査)

肺のRI検査

肺血流の状態を映像化する「肺血流シンチグラフィ」と、肺換気の状態を映像化する「肺換気シンチグラフィ」があります。

肺血流シンチグラフィは、最近よく耳にするエコノミークラス症候群(航空機の中で長時間座ったままの乗客が急に呼吸困難に陥る)の原因とも考えられている肺動脈の血栓塞栓症などで、肺動脈の血流障害を調べるのに用いられます。

この検査で、肺のどの血管が詰まり、それにより肺のどのくらいの範囲で血流が低下しているかがはっきりわかります。肺血栓塞栓症に行われる血栓溶解治療では、肺血流シンチグラフィよって肺血流の改善の様子を知ることができます<図11>。

一方、肺換気シンチグラフィは、肺気腫や慢性気管支炎など慢性的な閉塞性肺疾患の患者さんの呼吸機能を調べるために行われます。

肺血流シンチグラフィと肺換気シンチグラフィを併せて実施することも、肺動脈の異常か、気道の異常かを判別するためにしばしば行われます。もし肺換気が正常なのに肺血流が低下していれば(血流・換気ミスマッチといいます)、肺動脈だけの異常だとわかります。また、肺換気も肺血流も異常であれば、肺血管・気道を含めた肺組織に異常があると診断できます。

図11 肺血流シンチグラフィと肺換気シンチグラフィ
図11:肺血流シンチグラフィと肺換気シンチグラフィ

悪性腫瘍のRI検査

循環器病に合併した悪性腫瘍の診断も当施設では、大きな課題となっています。「ガリウム-67」による「全身シンチグラフィ」を用いて、原発巣ならびに転移巣の検出が行われています。最近になって「フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)」を用いた全身PET検査が導入されるようになり、診断精度が非常に向上してきました。

悪性腫瘍細胞がグルコース(糖)を栄養源として利用する特徴を生かした診断法なので、腫瘍の良性悪性の判別が可能で、早期診断(スクリーニング)、手術や放射線治療後の再発の診断など、その重要な役割が注目されています<図12>。

図12 フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)を用いた全身PET検査による悪性腫瘍の診断(肺がんの一例)
図12:フッ素-18標識フルオロデオキシグルコース(FDG)を用いた全身PET検査による悪性腫瘍の診断(肺がんの一例)

RI検査の安全性

RI検査では、ラジオアイソトープが体内に入りますので、放射線の被ばくは避けられません。しかし、最初に説明しましたように、半減期の短い、つまり、放射能の減衰する速度の速いラジオアイソトープを使い、しかも投与量はごく微量です。

RI検査1回あたりの被ばく量は0.2から8ミリシーベルト(mSv)です。検診の胸部X線撮影では0.05mSv、X線CT検査では8.3mSv、検診の胃X線検査では0.60mSvですから、被ばく量は多くてもX線CT検査ぐらいです。

わが国では年間に180万件以上のRI検査が行われていますが、放射線障害の事例は発生していません。しかし、RI検査では、発疹、吐き気、皮膚発赤、顔面紅潮など軽微な副作用がまれに出現します(10万件あたり2.1から2.5件)。

これらは、薬品に対する過敏性によるもので、放射線による影響ではないことが確かめられています。このような事実から、RI検査では、放射線の被ばくによる人体への影響はほとんど心配する必要がないと考えられています。

一方、患者さんだけでなく、そのごく近くにいる人も放射線を受けることにも注意が必要かもしれません。しかし、その量は多く見積もっても自然放射線の1/10で、健康に影響する量ではありません。ただし、授乳中の女性が検査を受けられた場合には、数日間の授乳制限を行っていただき、乳児への影響を避ける配慮をしています。

 

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