医療革命の象徴
皆さん、こんにちは！
今回はMRIに関する雑学をご紹介します！
MRI（磁気共鳴画像）は、現代医療を支える重要な診断技術の一つです。
脳や内臓、関節などの身体の内部構造を鮮明に映し出すこの装置は、病気の早期発見や治療計画の立案に
欠かせません。
この記事では、MRIの仕組みや磁場の強さがもたらす影響、液体ヘリウムの役割、そしてペースメーカー装着者にも対応可能な技術進化について解説します。
MRIとは？
MRI（Magnetic Resonance Imaging）は、体内の詳細な構造を画像化するための医療技術です。
放射線を使わず、磁場と電磁波を利用して内部を鮮明に可視化できるため、安全性が高く、様々な病気の早期発見や診断に役立っています。
MRIの仕組み
MRIは、人体の水分子に含まれる水素原子の特性を利用しています。以下が簡単なプロセスです。
- 電磁波の照射
特定の周波数の電磁波を照射することで、プロトンがエネルギーを吸収し、磁場の方向から一時的に外れます。
- 画像の生成
コンピュータがこれらの信号を処理し、体内の断面画像や立体的な画像を生成します。
MRIの利点：他の診断方法との違い
MRIには、他の診断方法と以下のような違いがあります。
- 多方向からの撮影
MRIは、縦・横・斜めといった複数の角度から画像を取得でき、より詳細な情報を提供します。
- 無侵襲的な診断
手術や生検を行わずに体内の状態を確認できるため、患者の負担が少なくて済みます。
MRIの歴史
MRIの基盤となる核磁気共鳴（NMR）は、1946年にフェリックス・ブロッホとエドワード・パーセルによって発見されました。
この功績により、二人はノーベル物理学賞を受賞しています。
1970年代、レイモンド・ダマディアン博士がNMRの医療応用を提案し、初めて人体スキャンに成功しました。
その後、1977年には初のMRI装置が開発され、実用化が始まりました。
1980年代から日本でもMRIが導入され、特に脳神経疾患の診断で重要な役割を果たしてきました。
現在、日本はMRI装置の設置台数が世界トップクラスとなっています。
MRI検査の流れ
MRIは以下のような流れで利用します。
- 準備
検査前に金属製品（アクセサリー、時計など）を外します。
これは、強力な磁場により金属が影響を受けるためです。
- 検査中
検査台に横たわり、トンネル型の装置内に入ります。
検査中は「ガンガン」「ゴーゴー」といった大きな騒音がしますが、耳栓やヘッドフォンを提供
されるため、安心して受けられます。
- 所要時間
検査部位や内容によりますが、通常は20～60分程度です。
MRIの役割
MRIは以下のような役割を果たします。
- 早期発見
ガン、脳梗塞、脊髄疾患などの早期発見に役立つため、適切な治療への第一歩となります。 - リスクの低減
無侵襲で精密な画像が得られるため、手術の計画や治療方針の決定に欠かせません。 - 心身への安心感
MRIは患者に負担をかけることなく、短時間で多くの情報を得られるため、検査を受ける人々に安心感を
提供します。
磁場の強さ：MRIの性能を支える重要要素
MRIの性能は磁場の強さ（テスラ）によって大きく左右されます。
磁場の強さは、以下の点で重要な役割を果たします。
磁場の単位「テスラ」とは？
磁場の強度を表す単位である「テスラ（T）」は、1テスラが10,000ガウスに相当します。
地球の磁場はおよそ30～60マイクロテスラ（0.00003～0.00006T）なので、MRIの磁場（1.5T～7T）は地球の磁場の数万～10万倍にも及びます。
MRIの磁場強度の種類
- 1.5テスラ（T）
現在、最も一般的に使用されているMRIの磁場強度です。
安定した画質と検査時間のバランスが取れており、頭部や腹部の診断に広く利用されています。
- 3テスラ（T）
高磁場MRIで、より詳細な画像が得られます。
特に脳神経や関節、血管の診断で高いパフォーマンスを発揮します。
検査時間の短縮も可能です。
- 7テスラ（T）以上
主に研究用途で使われます。
微細な脳の構造や神経活動を観察するために有効で、将来的には臨床でも広がると期待されています。
ただし、コストや安全性の面で課題があります。
磁場の強さと画像品質の関係
磁場が強いほど、以下の利点があります。
- 水分子の信号が強くなり、高解像度な画像が得られます。
- より微細な構造を観察可能になります（例：脳内の微細血管や神経路）。
- 検査時間が短縮される場合もあります。
一方で、磁場が強すぎると、装置の価格や維持コストが高くなり、金属製インプラントを持つ患者への対応が難しくなる可能性があります。
冷却に使われる液体ヘリウム：超電導技術のカギ
超電導磁石を安定的に機能させるには、極低温環境を維持することが不可欠です。
液体ヘリウムとは？
液体ヘリウムは、約-269℃（4ケルビン）で液体化する気体で、最も低い沸点を持つ物質の一つです。
MRI装置のコイルを冷却し、電気抵抗ゼロの超電導状態を実現します。
この状態により、強力な磁場を作り出しながら安定した動作が可能になります。
液体 ヘリウムの役割
磁場を生成するコイルが高温になると、その性能が低下します。
液体ヘリウムはこれを冷却し、超電導磁石が正常に機能する温度を維持します。
冷却システムは「クライオスタット」と呼ばれ、液体ヘリウムが蒸発しないように封じ込められています。
液体ヘリウムの課題
ヘリウムは地球上で限られた資源であり、供給が減少しているため価格が高騰しています。
液体ヘリウムの使用を最小限に抑えるため、再冷却システムや常温超電導技術が研究されています。
ペースメーカー装着者とMRIの進化
従来のペースメーカーは、MRIの強力な磁場により以下のリスクがありました。
- ペースメーカーの誤作動。
- 熱を帯びて周囲の組織を損傷する可能性。
- 磁場が電極の接続部分を損傷するリスク。
現在では、MRI対応型のペースメーカーが開発されており、特定の条件下でMRI検査を受けることが可能に
なっています。
これらの機器は、磁場に影響されにくいよう設計されています。
しかし、MRI対応型ペースメーカーを装着している場合でも、以下の条件を確認する必要があります。
現在のMRI対応型ペースメーカーは、通常のMRI検査と同様に高い安全性が保証されています。
将来的には、全てのペースメーカーがMRI対応になることが期待されています。
おわりに
MRIは、病気の診断や治療計画において欠かせない存在です。
その安全性と高精度な診断能力は、患者と医療従事者の双方に大きな恩恵をもたらしています。
今後も技術の進化により、さらに短時間で高解像度な画像が得られることが期待されており、医療の未来を
切り開く重要なツールであり続けるでしょう。
--------------------------------------------------------------------------------------------------
以上となります！お読み頂きありがとうございました！
こんな雑学が知りたい！などリクエストがありましたら、是非コメント欄にお寄せください！
