放射線防護学
放射線障害
| 確率的 影響 |
意義 | 放射線によって細胞に突然変異＝発癌が起こる影響。 線量に関係なく発癌が起こる可能性がある（閾値なし）。閾値がなく、線量に比例して発症頻度が増加する（直線仮説）。ヒトでは遺伝的影響（例：原爆の子孫は白血病になる）は確認されていない。 |
| 晩期障害 | 白血病、甲状腺癌などの発癌 | |
| 確定的 影響 |
意義 | 放射線によって細胞死が起こる影響。 線量がある閾値を超えると機能を保てず発症し、線量増加に伴いシグモイド曲線状に症状は重篤化する。（定＝閾値あり） |
| 早期障害 （直後〜数週） |
①皮膚障害：紅斑→脱毛→びらん・水疱→潰瘍 ②粘膜障害：下痢、血便、唾液分泌障害→虫歯、味覚障害など ③造血器障害：汎血球減少（リンパ球→好中球→血小板→赤血球の順） ④全身症状：放射線宿酔（悪心・嘔吐、めまい、倦怠感） ⑤永久不妊・造精能力障害（気づくのは晩期？） |
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| 晩期障害 （数ヶ月後以降から発症） |
①白内障 ②甲状腺機能低下症 ③腸閉塞 ④放射性肺炎→肺線維症 ⑤腎不全 ⑥二次発がん：放射線や抗癌剤によって正常細胞の障害によって、治療後数年〜数十年かけて別の種類の悪性腫瘍が生じる（小児＞高齢者）。 ⑦胎児被曝：死亡（着床前期）、胎児奇形（妊娠初期の器官形成期）、精神発達遅滞（妊娠中期の胎児期）⇨これらはトータル100mSv未満では起こらない！ |
放射線被曝の種類（線量限度）
| 公衆被曝 | 線量限度は1mSv。人工放射線のうち医療被曝、職業被曝以外のもの。例えば、病室で隣の人がレントゲンを撮るときに浴びる被曝など。 |
| 医療被曝 | 治療に必要な線量かつ最低限の被曝で行う（最適化）。線量限度の設定はない。 医療上必要であれば妊娠の有無に関わらずX線検査を行う。 日本ではCT検査が医療被曝の50％以上を占めている。 |
| 職業被曝 | 放射線防護の三原則は距離・時間・遮蔽である。男性の放射線業務従事者は、5年間で100mSvかつ1年間で50mSvを超えてはならない。 放射線業務従事者の健康診断は血球数（血小板は含まない）、白内障、皮膚の検査を行う。 |
放射線の線量と単位
| 単位 | 詳細 | |
| 吸収線量 | Gy（グレイ） | 身体にどれだけ放射線が吸収されたか表す指標 |
| 等価線量 （≒線量当量） |
Sv（シーベルト） | 吸収線量に放射線の種類（X線、β線、α線など）による影響を加味した指標 |
| 実効線量 | Sv（シーベルト） | 等価線量に組織の感受性を考慮した指標＝人体への影響を表しており、外部被曝線量と内部被曝線量の合計である。 簡単に言うと、放射線の種類によらず確率的影響の起こりやすさを示したもの。 |
| 放射能 | Bq（ベクレル） | 物質が放射能を出す能力 |
放射線検査による被曝量
| 放射線治療 | 50Sv以上 |
| IVR | 20〜60mSv |
| ダイナミックCT※ | 30mSv |
| CT検査 | 10mSv（胸部X線の100倍） |
| PET-CTなどの核医学検査 | 2〜20mSv |
| （日本における年間自然放射線） | 2mSv（世界平均より少ない） |
| 胸部X線 | 0.1mSv以下 |
ダイナミックCTは造影剤静注後に動脈相、静脈相、平衡相と何度も同じ範囲の撮影を繰り返すため
放射線治療学
放射線の種類
※電離放射線とは物質を通過するとき、直接あるいは間接的に物質をイオン化する（イオンやフリーラジカルを出す）能力がある放射線を指す。
| 電離放射線 | 電磁波（X線、γ線） | 低LET放射線（検査） |
| 粒子線（β線＝電子、陽子線） | 低LET放射線 | |
| 粒子線（α線、中性子線、炭素線） | 高LET放射線（治療） | |
| 非電離放射線 | 紫外線、可視光線、赤外線、超音波など | ー |
放射線感受性
【ベルゴニー・トリボンドーの法則】
| 細胞の種類 | ①分裂頻度が高い細胞、②未分化な細胞なほど放射線感受性が高い |
| 細胞周期 | G2〜M期が放射線感受性が高い |
| 組織型 | 小細胞癌＞扁平上皮癌＞腺癌＞肉腫・悪性黒色腫 |
| 酸素効果 | 酸素分圧の高い組織ではフリーラジカルが多く発生するため放射線感受性が高い ※放射線治療前に貧血を是正するのはこのため |
【感受性】
| 正常 | 腫瘍 | |
| 高感受性 | リンパ球、生殖器、骨髄、水晶体、消化管（特に小腸）、小児成長軟骨、皮膚粘膜 | 悪性リンパ腫、未分化癌、小児腫瘍（神経芽細胞腫、胚芽腫、髄芽腫、腎芽腫）、皮膚癌（基底細胞癌）、Ewing肉腫（肉腫だけど例外！） |
| 普通 | 膀胱、乳房、肝臓、成人成長軟骨 | 扁平上皮癌、食道癌、乳癌、舌癌など |
| 低感受性 | 神経、筋肉 | 悪性黒色腫、腺癌、骨肉腫、甲状腺癌、神経膠腫、神経膠芽腫（芽がつくが例外！）など |
照射方法
| 照射方法 | 詳細 | 主な適応 | |
| 外部照射 | リニアック | 所謂、放射線治療。 | 乳癌、食道癌など |
| 定位照射 | ガンマナイフなど小さな病巣に集中して照射する治療。SRSは原則1回照射。 | 脳腫瘍、動静脈奇形 | |
| IMRT | 正常部位は弱く、腫瘍部位は強くといった様に異なる強度で照射する治療。 | 頭頸部癌、前立腺癌 | |
| 密封小線源 | 腔内照射 | 管腔臓器腔内にRI線源を挿入して照射。 | 子宮頸癌、食道癌 |
| (1年間有効) | 組織内照射 | 病巣にRI線源を直接挿入して照射。 | 前立腺癌、舌癌 |
| RI内用 | 内照射 | 体内にRIを投与し、体内から照射。 | 甲状腺癌など |
密封したゼリーを食べ休憩：密封小線源、舌癌、前立腺癌、食道癌、子宮頸癌
線量分布
がんに集中的に照射し正常組織をよける方法：定位放射線治療、強度変調放射線治療
| 空間的 線量分布 |
ブラッグピーク現象：陽子線などの粒子線は皮膚表面から深い地点で止まり、大きなエネルギーを放出する。（通常のX線は深部に行くほどエネルギーは低下する） |
| 時間的 線量分布 |
分割照射：週5回、1日1回2Gy程度、６〜7週間照射する。 分割によって副作用が軽減できる。 |
放射線治療の種類
| 根治的療法 | 早期癌に対する照射。頭頸部癌（上・中・下咽頭癌、喉頭癌、口腔癌）、前立腺癌、子宮頸癌、悪性リンパ腫など。 |
| 予防的療法 | 小細胞肺癌の予防的全脳照射など |
| 緩和的療法 | 骨転移の疼痛緩和、上大静脈症候群による顔の浮腫の緩和、肺癌や子宮頸癌などの出血軽減 |
| 補助療法 | 術前・術中・術後照射 |
IVR（Interventional Radiology）
X線透視やCTなどの画像を見ながらカテーテルや針を使って行う治療。
【血管系IVR】
| 手技 | 主な適応 | |
| 血管塞栓術 | 動脈塞栓術 | 脳動脈瘤（コイル塞栓）、出血、喀血、 肝細胞癌・子宮筋腫（栄養血管塞栓） |
| 静脈塞栓術 | 胃静脈瘤（BRTO）、血管奇形 | |
| 留置術 | ステント留置術 | 頸動脈狭窄症、閉塞性動脈硬化症 |
| ステントグラフト留置術 | 大動脈瘤（ステントを人工血管で被覆したものを留置） | |
| リザーバー留置術 | 転移性肝細胞癌（肝動注化学療法） | |
| 中心静脈ポート留置術 | 高カロリー輸液、抗癌剤投与 | |
| 下大静脈フィルター置換術 | DVTに対する肺塞栓症予防 | |
| 血管内注入療法 | 動注化学療法 | 肝細胞癌（TACE）、上顎癌、咽頭癌、喉頭癌 |
| 血栓溶解薬 | 急性期脳梗塞、急性肺血栓塞栓症 | |
| 血管形成術 | 経皮的血管形成術（PTA） | 腎血管性高血圧、閉塞性動脈硬化症 |
| 冠動脈ｲﾝﾀｰﾍﾞﾝｼｮﾝ（PCI） | 狭心症、急性心筋梗塞 | |
| その他 | ｶﾃｰﾃﾙｱﾌﾞﾚｰｼｮﾝ | WPW症候群、AF |
X線検査の原理
【X線のパラメータ】
| X線透過性 | X線写真での色 | 物質 |
| 低 | 白 | 骨（Caを多く含むため） |
| ↓ | ↓ | 軟部組織 |
| ↓ | ↓ | 水 |
| ↓ | ↓ | 脂肪（密度が小さいため） |
| 高 | 黒 | 空気 |
CT（Computed Tomography）の原理
撮影法はヘリカルCTやMDCT（多列検出器型CT）が用いられている。
| CT値（HU値） | CT値：被写体のX線吸収度を数値化したもの≒物質の密度 | |
| 骨 | 1000 HU | 高吸収（白）：骨皮質、石灰化、急性期血腫、金属など |
| 臓器 | 50〜100HU | 肝臓、脾臓、膵臓、血液など |
| 水 | ０HU | 脂肪肝、脳脊髄液など |
| 脂肪 | -100 HU | 骨髄、肝胆膵以外の臓器 |
| 空気 | -1000 HU | 低吸収（黒）：肺 |
【CT値の設定変更】
| WL（Window Level） | CT値のゼロ点をどこに設定するか（基本変更しない？） |
| WW（Window Width） | ゼロ点からの幅（例WW400なら-200HU〜200HU） |
造影CT
造影剤は水溶性ヨードを使用する。BBBがあるため中枢神経組織は造影されない。
| 通常の造影剤CT | 造影剤静注完了後に撮影を開始するため、撮影時点では造影剤が均等に分布した平衡相の状態となる。 |
| ダイナミック造影CT | 造影剤を急速静注しながら経時的に繰り返し撮影するため、動脈相→実質相（静脈相）→平衡相と順に血行動態を知ることができる。 |
超音波検査（US：Ultrasonography）の原理
プローブ（探触子）から超音波を照射し、臓器などで反射したエコー（反射波）を計測して画像の濃淡として表示する。
【超音波の性質】
①組織で吸収され徐々に減衰する。②組織の音響インピーダンス（音速×密度）が異なる臓器や組織の境界面で反射する。そのため、所見では反射が大きいほど白く写り（高エコー）、小さいほど黒く写る（低エコー）。よって、USは気体の少ないあるいはみられない臓器の限局性病変の診断に使用されるのが一般的である。
| 画像所見 | 例 | |
| 無エコー | 病変内部にエコーなし | 嚢胞など |
| 低エコー | 周囲の組織よりエコー輝度が低い | 肝細胞癌など多くの腫瘍 |
| 高エコー | 周囲の組織よりエコー輝度が高い | 肝血管腫など |
| 後方エコーの増強 | 病変の背側の輝度が帯状に上昇 | 水分に富む嚢胞など |
| 音響陰影（Strong echo） | Strong echoの背側にエコーがない | 石灰化、結石 |
| 側方陰影（外側エコー） | 腫瘤の側縁に低エコー帯 | 辺縁平滑な腫瘍に多い |
| コメットサイン | 彗星の尾のような高エコー多発 | 胆嚢の壁内結石、ポリープ |
| ターゲットサイン | 中央部が無～低エコーの腫瘤病変 | 転移性肝腫瘍などの中心壊死 |
| モザイクエコー | 腫瘤内部に結節状の構造が見える | 肝細胞癌に多い |
造影剤はマイクロバブルを含むUS造影剤を静注すると、血流が高エコーになる。
【超音波ドプラ法】
血管内を移動する血球成分が反射した超音波のドプラ効果を利用して、プローブから遠ざかる血流を青、近づく血流を赤で表示する方法。血流の方向や速度がわかる。
腹部エコーの順
肝左葉→肝右葉→肋骨上から肝右端→右腎（肝腎コントラストも確認）→肋骨上から脾臓・左腎→門脈から脾静脈を探し、その直上にいる膵臓を確認（基本脂肪で見えない）→膀胱・直腸
MRI（Magnetic Resonance Imaging）の原理
体内にある水や脂肪のプロトンは微弱な磁石としてみなすことができ、強力な静磁場の中ではプロトンは静磁場の方向に整列する。そこに特定の周波数の電磁波（RFパルス）を照射すると、プロトンはそちらの方に向く（共鳴現象）。RFパルスを止めるとプロトンは元の方向に戻りながら電磁波を放出し（緩和現象）、その強さを表示したものがMRI画像となる。
| 高信号（白） | 低信号（黒） | 特徴 | |
| T1強調 | 脂肪 高粘稠度液体 |
水、骨 | 形態がわかりやすいため、萎縮・腫瘍の評価をする。（脳は白質が白く映る！） |
| T2強調 | 水＞脂肪 病変部位 |
骨、出血 | 炎症・浮腫・脱髄などの病変部位が高信号となり評価しやすい。 |
| FLAIR | 病変部位 間質浮腫 |
水（髄液）、骨 | T2ー流動性の水分を引いた画像。脳溝・脳室周囲の病変が検出しやすい。 |
| 拡散強調 | 細胞浮腫 細胞密集 |
水分子の拡散（ブラウン運動）を反映した画像 細胞浮腫により組織水分の拡散が低下して高信号となる（例：超急性期脳梗塞） |
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| T2＊強調 | 異常鉄沈着、出血 | T2強調よりも磁場を不均一に敏感。ﾍﾓｼﾞﾃﾞﾘﾝや鉄の沈着で低信号となる。 | |
| MRA | 血管 | 移動するプロトンのみを高信号に表示。 | |
| 脂肪抑制 | 脂肪 | 脂肪のみ低信号となる。 |
造影剤はガドリニウムを使用するとT1強調で高信号となる。
MRIの禁忌
| 心臓ペースメーカー | 禁忌 | MRI対応の機種もあるため要確認 |
| 動脈瘤クリップ | 禁忌 | MRI非適合の場合があるため要確認 |
| 人工内耳 | 禁忌 | 人工内耳が壊れる可能性がある |
| アイシャドウ | 禁忌 | 磁性物質を含むため |
| カラーコンタクトレンズ | 禁忌 | 着色剤に酸化鉄などの金属が使用されていることが多い |
| 刺青 | 注意 | 酸化鉄などの金属片が含まれていることがある |
| 妊婦 | 注意 | 安全性が立証されていない |
核医学検査の原理
【核医学検査の種類】
| 具体例 | 原理 | |
| 試料計測 | ラジオイムノアッセイ（RIA） | 放射性同位元素（ラジオアイソトープ）でラベルして患者から得た検体はγ線を発する。それをシンチレータで測定し定量する方法。 |
| 体外計測 | シンチグラフィ | 放射性同位元素（ラジオアイソトープ）を患者に投与し、集積した臓器から発するγ線を体外のガンマカメラで画像撮影したもの。 |
| SPECT | 上記のガンマカメラをCT同様に回転させて断層像を撮影したもの。 | |
| PET（18FDGシンチグラム） | γ線ではなく消滅放射線を患者周囲に配置した検出器リングで測定して画像撮影したもの。 脳＋腎盂〜膀胱（生理的集積）、悪性腫瘍に集積する。 |
【診断・治療用核種】
| 半減期 | 主な用途 | |
| 81mKr | 13秒 | 肺換気シンチグラム |
| 18F | 110分 | PET |
| 99mTc | 6時間 | 骨、甲状腺など |
| 123I | 13時間 | 甲状腺シンチグラム |
| 201TI | 74時間 | 腫瘍、心筋血流シンチグラム |
| 67Ga | 78時間 | 腫瘍・炎症シンチグラム |
| 131I | 8日 | 副腎皮質シンチグラム |
| 125I | 60日 | 組織内照射（前立腺癌） |
| 60Co | 5.3年 | ガンマナイフ、遠隔コバルト照射、RALS |
核医学検査に用いる核種はこちらを参照。
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