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がんの診断法は、がんの種類や部位によって異なり、病理組織診断、細胞診、顕微鏡による細胞診、Ｘ線診断、内視鏡診断、超音波診断、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、腫瘍マーカーなど数多くあります。
ここでは粒子線治療で用いられている代表的な診断法として次の４診断法を取り上げ、その原理や特徴を説明します。
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| 診断方法 | 原 理 | 長所および特徴 | 弱いところ |
| Ｘ線ＣＴ （コンピュータ断層画像法） |
Ｘ線を体のまわりにぐるりと当てて得られた画像をコンピュータで解析し、断層画像（体を輪切りにした画像）を合成します。 | ・検査時間が短い ・コントラスト分解能が高い ・検査中に音が殆んどしない |
・血管の検査には造影剤が必要 ・微量の被ばくがある |
| ＭＲＩ （磁気共鳴画像法） |
体内にある水素原子核を外部から強力な磁気と電磁波で揺さぶり、水素原子核から発生するごく弱い電波を受信してコンピュータで画像を合成します。 | ・放射線の被ばくがない ・コントラスト分解能がＣＴより優れている ・体の任意方向の断面像が得られる ・組織の形態情報が得られる ・造影剤なしで血管の検査ができる |
・検査時間が長い ・磁性体を着けていると検査できない ・検査時に大きな音がする |
| ＰＥＴ （陽電子断層撮影法） |
ポジトロン（陽電子）を放出する放射性同位元素を付着させた薬剤を注射し、反応で発生するガンマ線を特殊なカメラでとらえ、細胞の活動状態の分布をコンピュータで画像化します。 | ・一度で全身の検査が出来る ・がんの早期発見に役立つ ・がんの良性/悪性の判断に役立つ ・がんの治療の効果の判定ができる |
・検査時間が長い ・微量の被ばくがある ・解像度が低い （1cm以下の腫瘍は検出できないことがある） |
| 腫瘍マーカー | がん細胞が特定の物質を作り出す働きを利用したもので、がんが作り出した物質が血液や尿の中に増えることによりがんの可能性をキャッチするものです。 | がんの種類に対応した多数のマーカーがあります | 多くのマーカーはがんの有無に関係なく増えるなど不確実なところがあるため、補助的な診断法として用いられています。 |