松廼屋｜論点解説 薬剤師国家試験対策ノート問108-100【物理】論点：核医学画像診断法 / 放射性核種
第108回薬剤師国家試験｜薬学理論問題 /
問100
一般問題（薬学理論問題）【物理】
問108-100
Q. 核医学画像診断法と、使用される放射性核種の組合せとして正しいのはどれか。2つ選べ。
診断法｜核種
選択肢｜
1. PET｜67Ga
2. PET｜123I
3. PET｜18F
4. SPECT｜99mTC
5. SPECT｜15O
こんにちは！薬学生の皆さん。
Mats & BLNtです。
matsunoya_note から、薬剤師国家試験の論点解説をお届けします。
苦手意識がある人も、この機会に、薬学理論問題【物理】を一緒に完全攻略しよう！
今回は、第108回薬剤師国家試験｜薬学理論問題 / 問100、論点：核医学画像診断法 / 放射性核種 を徹底解説します。
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松廼屋｜論点解説 薬剤師国家試験対策ノート問108-100【物理】論点：核医学画像診断法 / 放射性核種
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滝沢 幸穂 Yukiho Takizawa, PhD
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設問へのアプローチ｜
第108回薬剤師国家試験の問100（問108-100）では、核医学画像診断法 / 放射性核種 に関する知識を問われました。
PET…Positron Emission Tomography…SPECT…Single Photon Emission Computed Tomography…FDG…Tc-99m…😭🤣⏱️
でも、ここで焦ってはいけません。
大丈夫です。
まず、基本的なところを復習しておきましょう。
今回、Grok 2 (beta) にお願いして、基本的な知識についてまとめてもらいました。
■■Grok 2 (beta)
放射性核種と診断法の一覧表
放射性核種｜診断法
67Ga ｜Gallium Scan
123I ｜Thyroid Uptake and Scan
123I ｜DaTSCAN
18F ｜FDG-PET
18F ｜FDG-PET/CT
99mTc ｜Bone Scan
99mTc ｜Myocardial Perfusion Imaging
99mTc｜SPECT
15O ｜Perfusion PET
15O ｜Oxygen Consumption Study
※各診断法の詳細については、Lectureで論点解説します。
PET（Positron Emission Tomography）とは
PETは、Positron Emission Tomographyの略で、ポジトロン（陽電子）を放出する放射性同位体を用いた画像診断法です。
この技術は主にがんの診断、心臓病、神経疾患の評価に使われます。
PETスキャンでは、患者に微量の放射性トレーサー（通常はグルコースの類似物であるFDG（フルオロデオキシグルコース））を注射します。
このトレーサーは体内で代謝され、ポジトロンを放出します。
ポジトロンは体内の電子とすぐに衝突し、対消滅を起こして2つのガンマ線を反対方向に放出します。これらのガンマ線を検出することで、トレーサーの分布を三次元的に画像化します。
放射性核種: F-18 (フッ素18)
最も一般的で、FDGの製造に用いられます。
半減期は約110分で、代謝の研究に適しています。
原理:
PETの原理は、ポジトロンの対消滅反応に基づいています。
この反応は、ポジトロンと電子が衝突するときに2つの511 keVの光子が180度反対方向に放出されるという量子物理学の法則に従います。
Ref.
Phelps, M. E. (2000). "PET: The Merging of Biology and Imaging into Molecular Imaging". Journal of Nuclear Medicine, 41(4), 661-681.
SPECT（Single Photon Emission Computed Tomography）とは
SPECTはSingle Photon Emission Computed Tomographyの略で、単一のガンマ線を放出する放射性同位体を使用する画像診断法です。
SPECTは主に心臓の血流イメージング（心筋シンチグラフィ）、脳の血流や腫瘍の検出に利用されます。
SPECTでは、放射性同位体がガンマ線を放出し、これを回転するガンマカメラで検出します。得られたデータからコンピュータ処理により断層画像を再構成します。
放射性核種: Tc-99m (テクネチウム99m)
最も広く使用される核種です。半減期は約6時間で、医療用に理想的です。
放射性核種: I-123 (ヨウ素123)
甲状腺の研究や神経精神医学の領域で使用。
原理:
SPECTの基礎は、放射性崩壊の際に放出されるガンマ線の検出にあります。
Tc-99mやI-123などの核種は、体内の分布を画像化するのに適したエネルギーのガンマ線を放出します。
Ref.
Wernick, M. N., & Aarsvold, J. N. (2004). "Emission Tomography: The Fundamentals of PET and SPECT". Elsevier Academic Press.
これらの技術は、現代の診断医学において非常に重要な役割を果たしており、放射性同位体の物理学的特性を利用して患者の体内情報を非侵襲的に得る手段を提供します。
論点を整理しておきましょう。
■■Grok 2 (beta)
総合的な論点
この問題は、核医学画像診断法（PETとSPECT）とそれに用いられる特定の放射性核種の適合性を問うています。
核医学の画像診断法は、それぞれ異なる放射線（ポジトロンやガンマ線）を検出し、その特性を利用して画像を生成します。
どの放射性核種がどの診断法に適しているかを理解することが求められます。
論点:
各診断法が利用する放射線の種類:
PETはポジトロン崩壊による対消滅ガンマ線を、SPECTは単一のガンマ線を利用。放射性核種の特性:
半減期、放出する放射線の種類、エネルギー、そして生物学的挙動。臨床での一般的な使用例:
各核種が実際にどの診断法で使われることが多いか。
各選択肢の論点とアプローチ
1. PET｜67Ga
論点:
67Gaは主にガンマ線を放出するため、PETに適するかどうか。アプローチ:
67Gaの放射線特性を確認し、PETの原理（ポジトロン対消滅によるガンマ線検出）と比較。
2. PET｜123I
論点:
123IがPETに使用できるか。123Iはガンマ線放出体。アプローチ:
123Iの崩壊モードを調べ、PETで利用可能なポジトロン放出をするかを検討。
3. PET｜18F
論点:
18Fが最も一般的なPET用トレーサーであるFDGに使用される核種であるか。アプローチ:
18Fの物理学的特性とその生物学的利用方法を理解する。
4. SPECT｜99mTC
論点:
99mTcがSPECTで最も広く使われる理由。アプローチ:
99mTcのガンマ線エネルギーと半減期、そして医療用途での扱いやすさを評価。
5. SPECT｜15O
論点:
15Oは非常に短い半減期を持つが、SPECTに適用可能か。アプローチ:
15Oの特性を確認し、SPECTでの実用性について考える。
これらのアプローチを通じて、各選択肢が正しい組合せであるかを判断するには、各放射性核種の物理学的特性、特に崩壊モードとエネルギー、そしてそれが各診断法の要件にどのように適合するかを理解する必要があります。また、実際の臨床応用例も参考にすることで、どの組み合わせが現実的かつ正しいかを考察します。
どうですか？
じわじわ来てますか🖐️😎🖐️
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楽勝です！
はじめましょう。
薬剤師国家試験の薬学理論問題【物理】から核医学画像診断法 / 放射性核種 を論点とした問題です。
なお、以下の解説は、著者（Yukiho Takizawa, PhD）がプロンプトを作成して、その対話に応答する形でGPT4o & Copilot 、Gemini 1.5 Pro、またはGrok 2 (beta) が出力した文章であって、著者がすべての出力を校閲しています。
生成AIの製造元がはっきりと宣言しているように、生成AIは、その自然言語能力および取得している情報の現在の限界やプラットフォーム上のインターフェースのレイト制限などに起因して、間違った文章を作成してしまう場合があります。
疑問点に関しては、必要に応じて、ご自身でご確認をするようにしてください。
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第108回薬剤師国家試験｜薬学理論問題 /
問100
一般問題（薬学理論問題）【物理】
問108-100
Q. 核医学画像診断法と、使用される放射性核種の組合せとして正しいのはどれか。2つ選べ。
診断法｜核種
選択肢｜
1. PET｜67Ga
2. PET｜123I
3. PET｜18F
4. SPECT｜99mTC
5. SPECT｜15O
■■Grok 2 (beta)
物理｜問 108-100
■論点｜核医学画像診断法 / 放射性核種
この問題の論点は、核医学画像診断法（PETおよびSPECT）において使用される放射性核種の特性とその適合性を特定することです。
■解説1｜
PET｜18F （選択肢3）[正しい]
PETはポジトロン放出核種を必要とし、18Fはポジトロンを放出します。
特にFDGとして用いられる18Fは、代謝活動を反映し、がんの診断等に広く利用されています。
SPECT｜99mTC（選択肢4）[正しい]
99mTcはSPECTで最も一般的に使用される放射性核種です。
適度な半減期と適切なガンマ線エネルギーを持ち、多様な化合物に結合させることができるため、多くのSPECTイメージングに用いられます。
■解説2｜
PETと18F:
18Fは半減期が約110分で、ポジトロンを放出することから、ポジトロン対消滅によるガンマ線を利用するPETに最適です。
また、18Fは生物学的にもグルコースの類似物として機能するため、細胞の代謝活動を視覚化するのに適しています。
SPECTと99mTC:
99mTcのガンマ線エネルギーは140 keVで、SPECTカメラによる検出に理想的です。
さらに、化学的に多様な形状に変換可能で、各種のトレーサーとして利用可能なため、骨スキャンや心筋血流イメージングなどで用いられます。
■結論｜
選択肢3および選択肢4は、各々の画像診断法において最も標準的かつ科学的に適合する放射性核種の組合せです。
■補足｜
選択肢1と2:
67Gaおよび123Iは主にガンマ線を放出するため、PETに直接利用するには不適切です。
ただし、123IはSPECTでの利用が可能で、特に甲状腺や神経系のイメージングに使われます。選択肢5:
15Oは非常に短い半減期（約2分）を持ち、主にPETでの血流や酸素消費の評価に用いられます。
SPECTでの実用的利用はその短さにより限定的です。
■Lecture
■■Grok 2 (beta)
論点解説 核医学画像診断法と放射性核種
1. ガリウム67 (67Ga)
応用範囲
67Gaは主に腫瘍の検出や炎症の部位の特定に用いられます。
特に、リンパ腫や感染症の診断に対して非常に有効です。
原理
67Gaはガンマ線を放出し、ガリウムは血中のトランスフェリンに結合します。
この性質を利用して、腫瘍や炎症部位にガリウムが集積します。
腫瘍細胞や感染部位では血流と代謝活動が増加しているため、ガリウムが特異的に取り込まれます。
Ref.
Gallium-67 citrate scanning for the localization of infection and inflammation (Seminars in Nuclear Medicine) において、その応用と有効性が論じられています。
診断法:
Gallium Scan（ガリウムスキャン）:
67Gaを使用し、全身の腫瘍や炎症を検出する検査です。
2. ヨウ素123 (123I)
応用範囲
123Iは甲状腺の機能評価に使用されます。
また、神経系の画像診断、特にドーパミントランスポーターのイメージングに利用されます。
原理
123Iは甲状腺に選択的に取り込まれ、甲状腺の機能や形態をガンマカメラで画像化します。
在神経系では、123I-labeled compoundsがドーパミントランスポーターに結合し、その分布を可視化することで神経系の評価を行います。
Ref.
Iodine-123 in Western Europe (European Journal of Nuclear Medicine) で、123Iの医療応用について詳細に議論されています。
診断法:
Thyroid Uptake and Scan（甲状腺摂取率・シンチグラフィ）:
甲状腺機能や形態を評価する検査。DaTSCAN（ドーパミントランスポーターイメージング）:
123I-ioflupaneを用いて、ドーパミントランスポーターの分布を画像化する技術です。
3. フッ素18 (18F)
応用範囲
18FはPETスキャンでの利用が最も知られています。特にFDG (フルオロデオキシグルコース)として、がんの診断や心臓病、神経系疾患の評価に広く使用されます。
原理
18Fはポジトロンを放出する放射性同位体であり、FDGはグルコースの代謝を反映します。がん細胞は通常の細胞より多くのグルコースを消費するため、FDGが高濃度に集積します。
Ref.
Fluorine-18 Labeling of Biomolecules for PET Imaging (Nature Protocols) で、18F標識化合物の製法とその意義が解説されています。
診断法:
FDG-PET（フルオロデオキシグルコース - ポジトロン断層法）:
18F-FDGを用いて、特に代謝活動を評価するためのPETスキャン。FDG-PET/CT:
FDGの代謝情報とCTによる解剖学的情報を組み合わせることで、より精密な診断を可能にする技術です。
4. テクネチウム99m (99mTc)
応用範囲
99mTcは最も一般的に使用される医療用放射性同位体で、骨スキャン、心筋血流イメージング、脳血流、甲状腺スキャンなど、多岐にわたる画像診断に使われます。
原理
99mTcはガンマ線を放出しますが、そのエネルギーが検出に理想的であり、また患者の被曝を最小限に抑えます。
これに加え、99mTcは化学的に多様な化合物に結合させることができるため、さまざまな臓器や機能の画像診断に応用できます。
Ref.
Technetium-99m Radiopharmaceuticals: Manufacture of Kits (IAEA) にて、99mTcの製剤方法とその使用が詳述されています。
診断法:
Bone Scan（骨シンチグラフィ）:
骨代謝を画像化し、骨腫瘍や転移の検出に使われます。Myocardial Perfusion Imaging（心筋血流イメージング）:
心筋の血流評価のためのテスト。SPECT（Single Photon Emission Computed Tomography）:
主に99mTcを用いた断層撮影技術です。
5. 酸素15 (15O)
応用範囲
15Oは特にPETにおける血流や酸素消費量の測定に用いられます。
主に脳や心臓の研究に利用されます。
原理
15Oは非常に短い半減期（約2分）を持ち、これを利用して水(H₂¹⁵O)として投与することで血流を測定します。
また、酸素ガス(O₂)として使われ、組織の酸素消費量を評価します。
Ref.
Oxygen-15 Water PET Assessment of Muscular Blood Flow (Journal of Nuclear Medicine) で、15Oの使用とその効果について研究されています。
診断法:
Perfusion PET（灌流PET）:
15O標識化合物（特に水）を用いて臓器の血流を測定する方法。Oxygen Consumption Study（酸素消費量の研究）:
15Oを用いて組織の酸素消費を研究する。
6. まとめと応用技術の紹介
これまで見てきたように、各放射性核種はそれぞれ独特の物理的特性と生物学的挙動を持ち、それぞれが特定の画像診断法に適しています。
以下に、これらの核種を用いた応用技術の一部をまとめます：
診断技術の進化:
PETやSPECTは、初期のガンマカメラから発展し、現在では分子イメージングの中心的手法となっています。これらの技術は、体内の代謝活動や血流、酸素消費などを視覚化し、疾患の早期発見や進行度の評価に不可欠です。
複合モダリティ:
FDG-PET/CTやSPECT/CTのように、代謝情報と解剖学的情報を組み合わせることで、診断精度を大幅に向上させています。
新たな放射性トレーサーの開発:
核医学の進歩は、新しい放射性トレーサーの開発と共にあります。これらは特定の生体分子や細胞プロセスを標的とし、より詳細な生理学的情報を提供します。
治療への応用:
放射性同位体は診断だけでなく、放射線治療にも使われます。
たとえば、甲状腺の治療に用いられる131Iなどが該当します。
第109回薬剤師国家試験 問3
必須問題
物理｜問 109-003
質量数は変わらず原子番号が1増加した娘核種が生成するのはどれか。
■選択肢
1. α壊変
2. β-壊変
3. β+壊変
4. 軌道電子捕獲
5. 核異性体転移
必須問題【物理】の解説はこちらからどうぞ。
薬剤師国家試験対策ノート｜論点解説 必須問題 物理 第106回-第109回 全20問 powered by Gemini 1.5 Pro, Google AI Studio & GPT4, Copilo｜matsunoya (note.com)
第108回薬剤師国家試験 問91
物理｜問 108-091
放射線と物質の相互作用に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
■選択肢
放射線は粒子放射線と電磁波放射線とに分類される。
α線は物質を通過するときに物質中の原子と相互作用し、飛跡がジグザグ状になる。
β-線の透過放射線量は、吸収体の厚さに対して直線的に減少する。
電離作用の強さは、α線<β-線<γ線の順である。
γ線は物質と相互作用するとき、光電効果、コンプトン効果又は電子対生成によりエネルギーを失う。
第107回薬剤師国家試験 問92
薬学理論問題
物理｜問 107-092
放射線及び放射壊変に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
■選択肢
放射壊変には0次反応速度式に従う過程と、1次反応速度式に従う過程の2通りがある。
放射能のSI組立単位はベクレル(Bq)であり、その定義は1秒あたりに壊変する原子核数である。
β-壊変では、生成する電子とニュートリノにエネルギーが分配されるため、電子のもつエネルギーは連続的な分布を示す。
X線とγ線は電磁波であり、波長で区別されている。
γ転移により放射されるγ線のエネルギーは、壊変する原子核種によらず一定である。
薬学理論問題【物理】(1) の解説はこちらからどうぞ。
薬剤師国家試験対策ノート｜論点解説 薬学理論問題 物理(1)・化学(1) 第106回-第109回 30問 powered by Gemini 1.5 Pro, Google AI Studio & GP｜matsunoya (note.com)
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すっきり、はっきりわかったら、合格です。
第108回薬剤師国家試験｜薬学理論問題 /
問100
一般問題（薬学理論問題）【物理】
問108-100
Q. 核医学画像診断法と、使用される放射性核種の組合せとして正しいのはどれか。2つ選べ。
診断法｜核種
選択肢｜
1. PET｜67Ga
2. PET｜123I
3. PET｜18F
4. SPECT｜99mTC
5. SPECT｜15O
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