CTで輪切りの写真が撮れるわけ  〜ちょっとオタクな話〜
CT(やMRI)で体の輪切り(断層)の写真が撮れることは多くの方がご存知でしょうし,実際写真を見られたことがある方もたくさんいらっしゃると思います.しかし,なぜ輪切りの写真が撮れるのでしょう?通常レントゲン写真と言えば,体の後ろにフィルムを置いてレントゲン(X線)を照射して撮ります.X線は物質を通過するときその物質に一部吸収され通過後は量が減ります.体を構成する成分はそれぞれX線を吸収する量が異なります.例えば骨はたくさん吸収しますし(X線量が減ってしまう),脂肪は吸収量が少ないです(X線量があまり減らない).実際のレントゲン写真では骨は白く写り脂肪はやや黒っぽく写ります.言い換えればフィルムにたくさんX線があたったところは黒く写り,少ししかあたらなかったところは白く写るわけです.これがレントゲン写真の根本的な原理であり,CTで輪切りの写真を撮るときもこの原理を利用しています.
さて本題のCTについてですが,CTも所詮一種のレントゲン撮影装置にすぎないのです.ただ何が違うかといいますと,X線を出す装置とフィルムに相当するX線検出器が対をなして体を中心軸として体の周りを回転できるようにしてあるわけです. そして体の周りを回転しながら何度もレントゲン写真を撮ります。この場合のレントゲン写真というのは細いビーム上のX線を照射して体を通過した後どれだけX線が減っているかを測定するというものです.これで写真を作る準備はできました.あとはコンピューターのお仕事です.これまで『写真』と表現してきましたが,よく見かけるあの輪切りの『写真』は実は『写真』ではなくコンピューターが描いた白黒の『絵』なのです.つまりあとはコンピューターにいかに絵を描かせるかなのです.話を簡単にするために下図のマス目を例に話をします.それぞれのマス目部分のX線の吸収する量をそれぞれ図のようにA1〜D5とします。このマス目全体にいろいろな方向から決まった量(Y)のX線を照射したとします.そしてそれぞれX線が通過した方向ごとに通過してきた残りのX線量を測定します.あとは数学の問題です.たとえば@方向については,もともとYあった量がA1+A2+A3+A4+A5ぶん吸収され減少してZ1残るわけだから,Y−(A1+A2+A3+A4+A5)=Z1という式が成り立ちます.Aの方向についても同様にY−(A2+B3+C4+D5)=Z2という式が成り立ちます.このような式をたくさん作って順番に連立方程式を解く要領でA1からD5までのマス目がそれぞれどれだけX線を吸収するか計算するのです.その答えをもとにそれぞれの吸収度合いに応じて真っ白から真っ黒までを2000段階(グレースケール)に区切って色を塗り分けていくわけです.このマス目を非常に細かくすると実際のCT『写真』のように通常の白黒写真のように見えるわけです.これは医学史上の大発明でした.ちなみに初期のCTでは1つの輪切り写真を作るのに5分以上かかっていましたがコンピュータの性能向上と計算方法の進歩また機械の進化により現在の最も速い機械では,1枚の輪切りを1秒以内で作ってしまいます.また世界で一番最初にCTを作ったのはイギリスの会社で,日本に最初に持ち込まれたCTはエリザベス女王の来日みやげとしてのもので全国の大学病院に数台設置されたのが始まりです.
        

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