臨床放射線測定

臨床放射測定法は、放射性医薬品を体内に投与した後、全身または一部の放射能を測定する方法です。臨床診療では通常、ガンマ線を放出する放射性核種が使用されます。このような放射性核種を含む放射性医薬品を体内に投与すると、患者の体の対応する部位の上部に設置されたシンチレーション検出器によってその放射線が捕捉されます。検査結果は通常、一定期間に記録されたパルス数、またはカウントレート（1分あたりのパルス数）としてライトボードに表示されます。臨床診療では、この方法はそれほど重要ではありません。通常、不注意や災害などで放射性核種が誤って人体に入った場合に、その取り込みを識別および評価する必要がある場合に使用されます。

より興味深い方法は、全身放射測定法です。この方法では、被験者は、複数の特殊な方向に配置されたシンチレーション検出器を備えた特殊な低バックグラウンドチャンバー内に配置されます。これにより、全身からの放射性放射線を、地球上の一部の地域では非常に高いことが知られている自然放射性バックグラウンドの影響を最小限に抑えた状態で記録できます。放射測定中に体の一部（臓器）を鉛板で覆うと、その体の一部（または板の下にある臓器）が体全体の放射能にどの程度寄与しているかを評価できます。このようにして、タンパク質、ビタミン、鉄の代謝を調べ、細胞外水の量を測定できます。この方法は、放射性核種が偶発的に体内に取り込まれた人の検査にも使用されます（従来の臨床放射測定法の代わりに）。

自動放射計は、実験室での放射測定に使用されます。放射性物質が入った試験管がコンベア上に設置されています。マイクロプロセッサの制御下で、試験管はウェルカウンターウィンドウに自動的に供給され、放射測定が完了すると試験管は自動的に交換されます。測定結果はコンピューターで計算され、適切な処理の後、印刷装置に送信されます。最新の放射計は複雑な計算を自動で実行し、医師は血液中のホルモンや酵素の濃度など、測定結果の精度を示す情報をすぐに得ることができます。実験室での放射測定の作業量が少ない場合は、よりシンプルな放射計を使用し、試験管を手動で移動させて放射測定を手動で行います（非自動モード）。

体外放射性核種診断（ラテン語の「vitrum（ガラス）」に由来。すべての研究は試験管内で行われるため）は微量分析を指し、放射線医学と臨床生化学の境界に位置する。体外放射性核種診断では、体液（血液、尿）中に存在する、ごく微量、あるいは化学用語で言えば「消失濃度」の様々な内因性および外因性物質を検出することができる。このような物質には、ホルモン、酵素、治療目的で体内に導入される薬剤などが含まれる。

がんや心筋梗塞など、様々な疾患において、その疾患に特異的な物質が体内に現れます。これらはマーカー（英語の「mark」に由来）と呼ばれます。マーカーの濃度はホルモンと同様にごく微量で、文字通り血液1ml中にたった一つの分子しか存在しません。

これらの研究は、その正確さにおいて他に類を見ないものであり、1960年にアメリカの研究者S. バーソンとR. ヤローによって開発された放射免疫学的分析法を用いて実施できます。この研究により、二人は後にノーベル賞を受賞しました。この分析法が臨床現場で広く導入されたことは、微量分析と放射性核種診断における革命的な飛躍をもたらしました。医師たちは初めて、多くの疾患の発症メカニズムを解明し、早期段階で診断できるという、まさに現実的な機会を手にしたのです。この新しい手法の重要性を最も強く感じたのは、内分泌学者、セラピスト、産婦人科医、小児科医でした。

放射免疫学的方法の原理は、目的の安定した類似の標識物質が特定の受容体システムと競合的に結合することです。

このような分析を実行するために、特定の物質の濃度を測定するように設計された標準試薬セットが製造されます。

図に示すように、結合システム（通常は特異的抗体または抗血清）は2つの抗原と同時に相互作用します。1つは目的の抗原、もう1つはその標識類似体です。標識抗原には常に抗体よりも多くの抗体が含まれる溶液が使用されます。この場合、標識抗原と非標識抗原の間で、抗体との結合をめぐる真剣な争いが繰り広げられます。抗体はクラスGの免疫グロブリンに属します。

抗体は高い特異性、つまり研究対象となる抗原とのみ反応する必要があります。抗体は、特定の抗原のみを、その結合部位で抗原の数に比例した量だけ受け入れます。このメカニズムは比喩的に「鍵と鍵穴」現象として説明されます。反応溶液中の目的抗原の初期含有量が多いほど、結合系に捕捉される抗原の放射性類似体が少なくなり、結合せずに残る部分が多くなります。

患者の血液中の目的物質の濃度測定と同時に、同一の条件および試薬を用いて、目的抗原の濃度を正確に測定した標準血清の検査を実施します。反応した成分の放射能比に基づいて、検体中の放射能と検査対象物質の濃度との依存性を反映した検量線を作成します。次に、患者から採取した試料の放射能を検量線と比較することにより、試料中の目的物質の濃度を測定します。

放射性核種のin vitro分析は、抗原-抗体間の免疫反応を利用することから、放射免疫学的分析と呼ばれるようになりました。しかし、後に他の種類のin vitro研究が考案され、目的と方法論は類似しているものの、詳細は異なります。例えば、標識物質として抗原ではなく抗体を用いる場合、この分析は免疫放射測定法と呼ばれます。また、結合システムとして組織受容体を用いる場合、放射受容体分析と呼ばれます。

試験管内放射性核種研究は 4 つの段階から構成されます。

• 第一段階は、分析対象の生物学的サンプルを、抗血清（抗体）と結合システムを含むキットの試薬と混合することです。溶液の操作はすべて、特殊な半自動マイクロピペットを用いて行われますが、一部の研究室では機械を用いて行われています。
• 第二段階は混合物のインキュベーションです。これは動的平衡に達するまで続けられます。抗原の特異性に応じて、その期間は数分から数時間、さらには数日間と変化します。
• 第三段階は、遊離放射性物質と結合放射性物質の分離です。この目的のために、キットに含まれる吸着剤（イオン交換樹脂、活性炭など）が使用され、より重い抗原抗体複合体が沈殿します。
• 第4段階は、サンプルの放射測定、検量線の作成、目的物質の濃度の測定です。これらの作業はすべて、マイクロプロセッサとプリンターを備えた放射計によって自動的に実行されます。

上記のように、放射免疫学的分析は放射性抗原標識の使用に基づいています。しかし、原理的には、他の物質、特に酵素、発光団、または高蛍光性分子を抗原または抗体標識として使用することも可能です。これが、免疫酵素法、免疫発光法、免疫蛍光法といった新しい微量分析法の基礎となっています。これらの方法の中には非常に有望なものもあり、放射免疫学的研究と競合するものもあります。

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