画像診断の歴史とこれから ─ CT、MRI を中心に 山 下 康 行 はじめに コンピュータ断層撮影︵ＣＴ︶と磁気共鳴画 像︵ＭＲＩ︶は 世紀における医学の画期的進 歩の一つとされ、私も画像診断に携わって 年 ︱ Ｘ線の黎明期 Imaging 1.0 放射線医学の歴史は、言うまでもなく Roentgen がＸ線を発見した１８９５年に始まり、今から Imaging 4.0デジタル画像、ネットワーク診断 の展開期 Imaging 3.0ＣＴ、ＭＲＩの発展期 Imaging 2.0ＣＴ、ＭＲＩの黎明期 Imaging 1.0Ｘ線の黎明期 ここで、便宜的に画像診断の歴史を次の４つ に分けてみた。 か考えてみたい。 を俯瞰し、かつ今後画像診断がどうなっていく 至るＣＴやＭＲＩを中心とした画像診断の歴史 間その発展をつぶさに見てきた。そこで今日に 35 2 CLINICIAN Ê16 NO. 651 (808) 20 に妻の手のＸ線写真を撮っており、そこには骨 いた。 ︶が設立され、その後、 ican Roentgen Ray Society 米国流の鑑別診断を列挙する放射線診断が花開 約１２０年前に溯る。彼はＸ線発見の翌年１月 と指輪が透過度の低い陰影として写っている︵図 と呼ばれる造影剤を手の動脈に注入し、 mixture 動脈造影を行っている。造影検査の始まりであ を造影剤として用いて、食道、胃、大腸などの る。１８９０年代後半からはバリウムやヨード の論文は翌年２月には英語やフ がＸ線を発見したわずか ①︶ 。 Roentgen 驚くことに Roentgen と Lindenthal は Teichman’s ランス語に訳され、３月には日本でもＸ線の存 ４週間後に、 Haschek 在が知られている。彼は１９０１年に第１回ノ ーベル物理学賞を受賞している。 その後Ｘ線はもっぱら胸部や腹部、骨などの人 体の異常を評価する目的で急速に普及し、米国 学会︵ 消化管造影や、尿路や大動脈の造影検査が行わ Roentgen Amerれるようになった。ヨード系の造影剤は当初は ︶が用いられ、その後１分子 無機ヨード︵ NaI の中にヨード原子が１個のモノヨード、２個の ジヨード、３個のトリヨード︵イオン性︶ 、そし て現在用いられている非イオン性の造影剤︵図 ②︶と進化してきた。 １９５０年代初頭には千葉大学の白壁らによ って消化管の二重造影が開発され、わが国にお ける胃癌診療に大きく貢献した。一方１９５３ (809) CLINICIAN Ê16 NO. 651 3 （フリー百科事典 Wikipedia より） では１９０８年にアメリカ ①歴史上、最初に撮られたと されるX 線写真 （KEGG DRUG データベースより） Ｒ︶の発展につながっている。 で あ ろ う。１ ９ ６ ７ 年 に は Hounsfield によっ てＸ線ＣＴの概念が確立されている。彼は英国 ＥＭＩ社の電気工学技師で、自分で実験台とな り、脳の断層像構築に成功、１９７１年にはＣ 病院に設置され、 Ｔの一号機が Atkinson Morley １９７２年に論文を発表している。最初のＸ線 ＣＴはＥＭＩスキャナーと呼ばれ、脳の断層撮 影に用いられた。２つの断層データを得るのに 約４分かかっていた。私が入局した１９８０年 頃も第一線で活躍しており、あまりに撮像に時 間がかかるため、撮像の途中で居眠りばかりし ていたのをよく覚えている。ＣＴに先立ってわ が国において名古屋大学の高橋信次がＣＴと同 様のアイデアで横断画像を再構成する廻転撮影 4 CLINICIAN Ê16 NO. 651 (810) 年にスウェーデンの Seldinger が大腿動脈アプ ローチで安全に動脈内にガイドワイヤーとカテ ベンゼン環に 3 個のヨード原子が存在する。 ︱ ＣＴ、ＭＲＩの黎明期 ーテルを導入する穿刺法を確立し、これが今日 Imaging 2.0 ︵ＩＶ 画像診断の最初のブレイクスルーはＣＴやＭ の血管造影と Interventional Radiology ＲＩなどによるコンピュータ断層撮像法の発達 ②非イオン性造影剤 イオメプロール（イオメロン ） の構造式 法︵ Rotational Radiography ︶を１９４８年には 発表していたことを忘れるわけにはいかない。 い た。 ２ ０ ０ ３ 年 に は Lauterbur と Mansfield がノーベル医学生理学賞を受賞している。 いておらず、実用化はかなり先だと考えられて 代に考えられていたが、まだ工業技術が追いつ 一方、ＭＲＩは、１９３０年代から核スピン 運動の研究が進められ、１９４６年には後にノ と に ーベル物理学賞を受賞した Purcell Bloch ︱ ＣＴ、ＭＲＩの発展期 よる核磁気共鳴︵ＮＭＲ︶現象に関する論文が Imaging 3.0 当初のＣＴは寝台が固定され、断面を一枚ず 発表されている。しかしながら実際、ＮＭＲを つ撮像していたが、１９８０年代後半、らせん 表し、癌を磁気共鳴現象で検出しようと試みて は癌のプロトンの緩和時間 じくして Damadian が、正常組織に比べて顕著に延長することを発 によって傾斜磁場による画像再構 の Lauterbur 成法の理論が確立してからである。また時を同 非イオン性造影剤の普及と併せて腹部のイメー 入されたイオメプロール︵イオメロン︶などの これは造影剤を投与して、繰り返し撮像するダ で、臓器全体を撮像することが可能となった。 連続的な撮像が可能となった︵図③︶ 。その結 用いて画像化が行われたのは１９７３年に米国 や Ernst らに い た。１９７ ０ 年 代 に Mansfield よって急速に画像診断におけるＭＲＩの研究が ジングが大きく進化した。 軌道を描いて撮像するヘリカルＣＴが開発され、 発展し、１９８０年にはプロトタイプのＭＲ装 イナミックＣＴに非常に有利であり、折から導 果、肝臓や肺などの臓器においては呼吸停止下 置による人体ＭＲ画像の撮像に成功している。 ︵Ｍ 非常に高い技術が必要なエコープラナー法 ︵ echo ２０００年頃から multidetector row-CT ＤＣＴ︶の時代に入り、ＣＴの検出器の多列化 planar imagingＥＰＩ︶などもすでにこの時 (811) CLINICIAN Ê16 NO. 651 5 ® ③従来型 CT とヘリカル CT との違い 従来型 CT では寝台が固定され、横断面を一枚ずつ撮像していくが、ヘリカル CT では寝台 （筆者作成） が移動し、らせん状に撮像される。 ④シングルスライスのヘリカル CT と MD CT の違い ۈۋ ३থॢঝ५ছॖ५ ঊজढ़ঝ CT MD-CT シングルスライスのヘリカル CT では一断面ずつ撮像されるが、MD CT では検出器が分割 （筆者作成） され、一度に複数スライスを得ることが可能である。 CLINICIAN Ê16 NO. 651 が 始 ま っ た︵ 図 ④ ︶ 。 それまでのＣＴの検出 器は１列で、１回転で 64 １スライスしか得られ 32 なかったが、４列、８ 列、 列、 列、 列 と検出器の列数が年を 追うごとに増えていき、 広い範囲を短時間でか つ、高密度に撮像でき るようになった。現在 では３２０列のＣＴま で開発が行われ、驚く ほど高い時間分解能と 空間分解能の画像が得 られるようになってい る。ＭＤＣＴによって、 それまでの横断面主体 のＣＴ診断の概念は一 (812) 16 6 可能となっている。 心臓さえも拍動を止めることなくＣＴの撮像が 三次元による画像診断が普及した。動いている 変し、目的に応じた多断面からのアプローチや 関係と似ているが、実は医療画像診断分野のデ ちょうどアナログフィルムとデジタルカメラの 代が長く続き、デジタル化が待望されていた。 たが、Ｘ線画像はフィルムによるアナログの時 に診療用のＭＲＩ装置が導入されている。当初 一方ＭＲＩは１９８０年代になってようやく 実用化が進んだ。１９８２年に日本国内で最初 っている。１９９０年前後にはＸ線の平面検出 フィルムの検出媒体としてイメージングプレー 古い。１９８１年には、富士フイルムが、Ｘ線 ジタル化の歴史はデジタルカメラよりも歴史が 以下の永久磁石や常電導磁石が中心 は 0.5 tesla で、わが国でも多くのメーカーが開発に参入し 進んだ。 器︵ＦＰＤ︶が開発され、デジタル化が大きく ト︵ＩＰ︶を開発し、デジタル化の基礎をつく の超電導磁石が主流 ていた。その後、 1.5 tesla となり、磁石やコイルの技術革新、撮像法の進 入された。ＰＡＣＳによって画像が劣化なく転 用画像システム︵ＰＡＣＳ︶が多くの施設で導 管、管理し、ネットワーク上でやりとりする医 ００年前後にデジタル的に医用画像データを保 が実用化されている。画像診断の領域でも２０ 療にも応用され、１９９０年代には電子カルテ 歩により、イメージングの高速化・高機能化が ちょうどその頃より、パソコンの進化やネッ トワークなどのＩＴ技術革新が目覚ましく、医 進んだ。そして２００５年には、わが国におい 全身ＭＲＩ装置の薬事承認がなさ ても 3.0 tesla れ、現在に至っている。 ︱ デジタル画像、 Imaging 4.0 ネットワーク診断の展開期 もともとＣＴやＭＲＩはデジタル画像であっ (813) CLINICIAN Ê16 NO. 651 7 世界に変貌した。同時にフィルムの現像が不要 行われる世界から、モニターで画像を診断する が可能となり、Ｘ線診断がアナログフィルムで 案され、脳科学の研究にも大きく貢献していく 高磁場化が進み、研究用として 7 tesla の機器 も市販されている。新しい撮像技術も次々に考 ンティングＣＴなども来そうだ。一方ＭＲＩは 技術も進んでいる。近未来的にはフォトンカウ となり、さらに病院のフィルムレス化や遠隔画 だろう。 送・保存・読影ができるためネットワーク診断 像診断が大きく前進した。 を一枚一枚引っかけてのんびり読影するスタイ な診断機器という点でのイノベーションはちょ レイクスルーが今後あるかといわれると、新た 今後もＣＴ、ＭＲＩともに開発の速度は加速 これらの技術革新によって放射線科医の画像 していくであろうが、近未来的に何か大きなブ 診断のスタイルも、シャーカステンにフィルム ルから、パソコンのモニターを前に多量の画像 っと思いつかない。一時期、生体内の分子プロ ＴやＭＲＩではまだまだ厳しそうだというのが たが、核医学の領域での展開は見られても、Ｃ とい う 言 セ ス を可 視 化 す る molecular imaging 葉が流行し、臨床応用につながるかと期待され を読影するスタイルに大きく変貌した。 Imaging 5.0? ＣＴ、ＭＲＩおよびネットワークの進歩は止 まるところを知らない。最近のＣＴのトピック る。おそらく医学の様々な領域でＡＩは使われ スの一つは本誌の特集でも紹介されている dual 実感である。 で、ＣＴが元来苦手であった組織像 energy CT このような中、最近にわかにディープラーニ の推定に挑んでいる。また新しい画像再構成法 ングによる人工知能︵ＡＩ︶が注目を集めてい ︵ iterative reconstruction 等 ︶に よ る 低 被 曝 化 の 8 CLINICIAN Ê16 NO. 651 (814) ていくであろうが、その中で、データがすべて デジタル化されている画像診断は真っ先にその 恩恵にあずかることは想像に難くない。どんな に撮像技術が進歩してもそれを解釈する人間の 能力には限界があるため、ますます複雑化する 画像データの解析において人の手だけで読影を 行っていくとは考えにくいからだ。 こうやって画像診断の歴史を見てみると Imaging はデータ収集の手段の発見、 2.0 でＣＴやＭ 1.0 でその技術の ＲＩなどの新規技術の開発、 3.0 で情報化︵インフォメーション化︶ 進化、 4.0 でそのインテリジェンス化が進む が進み、 5.0 ことになるのではないだろうか。しかし、どの ように技術革新が進んでも、最終的に責任を持 って判断をするのは人間であることは言うまで もない。画像診断が全自動になることはあり得 ないと思っている。 ︵熊本大学大学院生命科学研究部 放射線診断学分野 教授︶ (815) CLINICIAN Ê16 NO. 651 9
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