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出典検索?: "単一光子放射断層撮影"
単一光子放射断層撮影（たんいつこうしほうしゃだんそうさつえい、英: Single photon emission computed tomography）とは、画像診断法の一つ。英語名称を略してSPECT（スペクト）と呼ばれるのが一般的。シンチグラフィの応用で、体内に投与した放射性同位体から放出されるガンマ線を検出し、その分布を断層画像にしたものである。
放射性ガリウムイオンなど単純な水溶性放射性元素がマーカーとして用いられることもあるが、最も一般的には、特定の組織と化学的に結合する化合物（リガンド）にマーカー放射性同位体が組み込まれた、放射性リガンドが用いられる。このリガンドと放射性同位体の融合からなる放射性リガンドが、体内の観察したい部位でどのような濃度分布を示すかをガンマカメラで捕らえる。
PETと同じく、生体の機能を観察することを目的に使われ、脳血管障害、心臓病、癌の早期発見に有効とされる。投与直前にサイクロトロンなどで放射性同位体を製造する必要があるPETとは異なり、安価で取り扱いが容易な一般の放射性同位体を使用することができる。一方で、ガンマ線（光子）が2個放出されるPETに比べて感度が悪く、画像が不鮮明になる傾向があり、改良が進められている。 3次元構造から2次元画像を得るX線撮影と同様の原理で、ガンマ線検出器を用いて平面画像を得る。SPECT画像処理は複数の角度から撮影された、複数の2次元画像（投影画像）を元に行われる。コンピュータによりトモグラフィー再構成アルゴリズムに従って、投影画像を処理して3次元のデータセットを構築する。このデータセットを操作することで任意の角度で被験者の体をスライスした画像を表示する。この手法はMRI、X線CT、PETその他の断層撮影法と同様である。 SPECTは、放射性トレーサを用いガンマ線を検出する点でPETと同様である。しかし、PETでは放射性同位体のベータ崩壊から生じた陽電子と、数ミリメータの距離にある近傍の電子との対消滅により反対方向に放出される1対の光子（ガンマ線）を検出するのに対して、SPECTでは放射性同位体から生成したガンマ線を直接計測する違いがある。PETスキャナーは同時計数によってより多くのガンマ線発生の位置情報を得るため、SPECT（1cm）よりも分解能が高い。一方、SPECT検査は長寿命で入手しやすい放射性同位体を使用するため、PET検査よりも明らかに安価である。 SPECTの測定は平面ガンマ線撮影と良く似ているので、同じ放射性医薬品が使用できる。つまり、他の放射線診断を行って結果が不明瞭だった場合に患者をすぐにSPECTの施設へ移動するか、あるいは単に撮影装置をSPECT用に組み換えることで、患者を検査台から移動すること無くSPECT検査が行うことが可能である。 SPECTではガンマ線検出器が患者の周囲を回るように移動しながら測定が行われる。検出器が円を描きながら移動し、一定の間隔（通常検出器が3?6度移動する毎）で画像が撮影される。ほとんどの場合、最適な再構成画像を得るために1周（360度）のスキャンが行われる。測定時間は各位置で15?20秒、360度スキャン全体で15~20分程度が一般的である。ガンマ線検出器を複数搭載した機器では測定時間を短縮できる。例えば、2台の検出器が180度に相対して配置された装置では同時に2点の撮影ができるため、装置全体が半周することで全周の撮影が終了する。さらに3台の検出器がそれぞれ120度の位置に配置された機種もある。 ほとんどのSPECT解析装置は様々な形式で2次元スライス画像を描出できる。さらにスライス画像から大脳皮質表面の3次元画像が再構成できる。SPECTで神経活動の減少に関連付けられる血流量の減少が観測されると、大脳皮質表面に穴や欠損があることがわかる[1]。また、3次元格子中に脳内部の状態を表現することも可能である。カリフォルニア州の外科医ダニエル・エイメン (Daniel Amen 腫瘍、甲状腺、骨の撮影、標識白血球による炎症巣の画像化など3次元画像診断が有効な場面で、SPECTは他のガンマ線撮影結果を補う。また、SPECTの3次元位置情報は正確なので、動脈や脳などの器官の局所的な機能を画像化できる。 平面画像撮影における心電図同期マルチゲート法をSPECTに応用して心拍同期心筋SPECTが測定できる。心電図と撮影を同期させることで、心臓のサイクルに合わせた各部位の状態がわかる。心筋SPECTからは心筋血流、心筋の厚さ、心臓周期の各段階での心筋の伸縮性に関する情報が得られ、左心室駆出分画率（（拡張末期左室容積-収縮末期左室容積）/拡張末期左室容積で計算される心機能の指標）、1回拍出量、および心拍出量（1分間に心臓から拍出される血液量）が算出できる。 心筋血流イメージング（英: Myocardial perfusion imaging, MPI）は虚血性心疾患を診断するために心機能の動態画像を得る技術であり、負荷のかかった条件下では疾患のある心筋は正常な心筋よりも血流量が低下するという原理を応用した、心臓ストレス検査の一種である。心臓検査に特化した放射性医薬（99mTc-テトロホスミン（マイオビュー、日本メジフィジックス）、99mTc-セスタミビ（カーディオライト、富士フイルムRIファーマ））がトレーサとして用いられる。トレーサを導入した後、アデノシン、ドブタミン、ジピリダモール（アミノフィリンがジピリダモールの作用抑制に使われる）の投与や運動により心臓に負荷を与えて心拍数を上昇させる。放射性薬品が負荷により心筋の各所に異なる血流量で行き渡ったところで、SPECT撮影が行われる。ストレス下で得られた画像と安静時での画像を比較して診断する。放射性核種は血流によりゆっくりと拡散して消失するので、両方の状態の測定を同日に行うことは稀であり、通常1?7日後に2度目の撮影を行う（ただし、201Tlとジピリダモールを用いた測定では負荷測定の2時間後に安静時の撮影を行うことができる）。しかし、ストレス下での画像が正常ならば、安静時も正常になることは自明なので2度目の来院検査は必要ない。その理由から通常ストレス下撮影を最初に行う。MPI検査の正確さは約83%（感度：85%、特異度：72%）である[4]。これは虚血性心疾患を診断するための他の非侵襲的検査と同等かそれ以上の数値である。 一般に脳機能イメージングでは99mテクネチウムエキサメタジム（99mTc-HMPAO、99mTc-ヘキサメチルプロピレンアミンオキシム）がガンマ線放射トレーサとして使用される。99mTcは準安定な核異性体でありガンマ線を放出する。99mTcがHMPAOと結合してキレート化合物99mTc-HMPAOとなると、血流に乗って脳組織に吸収される。吸収量は脳血流量に比例するため、ガンマ線量の測定により脳血流量を見積もることができる。脳血流は脳各部の局所的な代謝やエネルギー消費と密接に関連することから、99mTc-HMPAOトレーサは（99mTc-エチレンジシステインと同様に）脳の局所的代謝を評価するために用いられる。認知症研究における異なる症例の比較と診断が試みられている。複数の研究のメタ分析によると、99mTc-HMPAOによるSPECT検査のアルツハイマー病に対する感度は約74%である（知能検査などの臨床検査の感度は81%）。近年の報告ではSPECTによるアルツハイマー病診断の正確さは88%とされている[5]。別のメタ分析によると、アルツハイマー病と脳血管性認知症の識別力においてはSPECT（正確度91%）は臨床検査（同70%）よりも優れていると報告されている[6]。
原理
脳3次元SPECTと神経精神医学
応用
心筋血流イメージング「心臓核医学検査」も参照
脳機能イメージング詳細は「脳機能イメージング」を参照