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未来を創る成長領域

14.画像診断・生体イメージング

市場概要

医療診断において、生体内の機能性分子や特定の細胞、組織、臓器を非侵襲的あるいは低侵襲的に可視化する検査方法として、生体イメージング技術が広く利用されている。生体イメージングに用いられている検出原理としては、X線、放射性核種、磁気共鳴、超音波、蛍光、発光などがある。

現在、臨床の現場で用いられている画像診断機器としては、X線(単純X線、X線CT)のほか、陽電子断層法(Positron Emission Tomography, PET)やSPECT(Single Photon Emission Tomography)、核磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)、超音波イメージング(Ultrasonography, US)があり、がんや中枢神経疾患をはじめ、様々な適応疾患がある。

更に、これらの複合機器(PET-CT, MRI-PETなど)が開発され、機能画像と解剖画像を一度に取得できるようになっており、これらの機器を用いて診断画像を得る際に利用される分子プローブとして、抗体や核酸などの生体高分子や、直径が100ナノメートル以下のナノ粒子などを用いたものの研究開発が進められている。

一方、蛍光・発光を用いた光イメージングは、現段階では研究中心に利用されている。蛍光イメージングは、特定波長の励起光によって蛍光を発しており、発光に対する基質が不要で、シグナルも強く、様々な色彩を発するプローブが開発されている。また、発光イメージングは、発光基質であるルシフェリンが酵素であるルシフェラーゼによって酸化されて化学発光することを原理としている。励起光を必要とせず、光の安定性が高く、定量性に優れる、などの長所を持っている。

しかし、光イメージングで用いられる光は、組織透過性が低く、測定深度に限界があるため、臨床応用としては、開腹や開頭など対象組織が表出された状態での術中迅速診断などが想定される。

画像診断や生体イメージングで使われるイメージング法は、使用するモダリティによって時間分解能や空間分解能、濃度分解能が異なり、信号の取得にも物理的・化学的限界があるため、対象となる部位や目的、対象の全身状態などに応じて適切なイメージング法を選択することが重要である。

生体イメージングは、工学、物理学、化学、コンピュータ科学、薬学、医学などの融合による学際的な技術であり、科学的根拠に基づく医療(evidence-based medicine)やプレシジョンメディスン、オーダーメイド医療が求められるなか、今後も発展が期待されている。

主な技術要素

コンピュータ断層撮像(Computed Tomography, CT)、画像再構成、逆投影法(Filtered Back Projection)、逐次近似法(Iterative Reconstruction)、ヘリカルスキャン、検出器、造影剤/増感剤、時間分解能/空間分解能/濃度分解能、陽電子断層撮像(Positron Emission Tomography, PET)、核種と半減期、サイクロトロン、FDG(18F-フルオロデオキシグルコース)、光電子倍増管(Photomultiplier tube, PMT)、シンチレータ、核磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging)、スピン/緩和時間、T1強調/T2強調/拡散強調画像、造影MRI、機能的MRI(Functional MRI, fMRI)、解剖学的標準化(3D-SSP, SPM)、Single Photon Emission Tomography (SPECT)、PET-CT/MRI-PET、機能画像/解剖画像、超音波画像(Ultra Sonography, US)、ドップラー効果、プローブ、生体イメージング、蛍光・発光イメージング、緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein, GFP)、単光子/多光子励起イメージング、蛍光分子トモグラフィ(Fluorescence Molecular Tomography, FMT)、拡散光トモグラフィ、プラズモン共鳴法、表面増強ラマン分光法

確かなデータに基づき、
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