投影放射線撮影

投影式レントゲン撮影では、一般的にX線発生装置によって生成されたX線が使用されます。X線発生装置は、 X線管からX線を生成します。

散乱線除去グリッドを患者と検出器の間に配置することで、検出器に到達する散乱X線の量を減らすことができる。これにより画像のコントラスト分解能は向上するが、患者の放射線被曝量も増加する。

検出器は大きく2つのカテゴリーに分けられます。画像検出器（写真乾板やX線フィルム（写真フィルム）など。現在では、イメージングプレートやフラットパネル検出器などの様々なデジタル化装置にほぼ置き換えられています）と線量測定装置（電離箱、ガイガーカウンター、線量計など。局所的な放射線被ばく、線量、および/または線量率を測定するために使用され、例えば、放射線防護装置や手順が継続的に有効であることを検証するために使用されます）。

鉛は、放射線技師が散乱X線から身を守るために使用する主要な材料である。

撮影が行われると、X線は一次ビームと呼ばれるものとして管から放出されます。一次ビームが体内を通過する際、放射線の一部は減衰と呼ばれる過程で吸収されます。密度の高い組織は密度の低い組織よりも減衰率が高いため、骨は軟組織よりも多くのX線を吸収します。減衰後に残る一次ビームは残存ビームと呼ばれます。残存ビームは画像受容体を露光する役割を担います。画像受容体上で最も多くの放射線を受ける領域（残存ビームのうち減衰が最も少ない部分）は、より強く露光されるため、暗く処理されます。逆に、画像受容体上で最も少ない放射線を受ける領域（残存ビームのうち減衰が最も多い部分）は、露光量が少なくなり、明るく処理されます。そのため、非常に密度の高い骨はレントゲン写真では「白」に写り、ほとんどが空気で密度が最も低い肺は「黒」に写るのです。

X線濃度とは、画像全体の暗さを表す指標です。濃度は対数単位で表され、フィルムに当たる光量とフィルムを透過する光量の比率を示します。X線濃度が高いほどフィルムの不透明な部分が多くなり、濃度が低いほど透明な部分が多くなります。

しかし、デジタル画像処理においては、濃度は輝度と呼ばれることがあります。デジタル画像処理におけるレントゲン写真の輝度は、コンピュータソフトウェアと画像を表示するモニターによって決定されます。

コントラストとは、画像内の隣接する部分間のX線濃度差のことです。最終的なX線写真における黒と白の間の範囲を指します。高コントラスト、または短スケールコントラストとは、X線写真にグレーが少なく、黒と白の間のグレーの濃淡が少ないことを意味します。低コントラスト、または長スケールコントラストとは、X線写真にグレーが多く、黒と白の間のグレーの濃淡が多いことを意味します。

放射線造影剤のコントラストと密接に関連しているのが、露光ラチチュードという概念です。露光ラチチュードとは、記録媒体（画像受容体）が診断に有用な濃度で反応する露光量の範囲のことです。言い換えれば、これは放射線技師が露光条件を設定する際に持つ「柔軟性」または「余裕」のことです。コントラストのスケールが小さい画像は露光ラチチュードが狭くなります。コントラストのスケールが大きい画像は露光ラチチュードが広くなります。つまり、放射線技師はより幅広い技術的要素を利用して、診断に適した画像を作成できるということです。

コントラストは、X線ビームのキロボルト（kV；エネルギー／品質／透過性）と、撮影対象となる身体部位の組織組成によって決まります。デジタル画像処理におけるルックアップテーブル（LUT）の選択もコントラストに影響を与えます。

一般的に、骨格構造が臨床的に重要な部位（四肢、胸郭など）では、高コントラストが必要となります。一方、軟部組織が重要な部位（腹部や胸部など）では、これらの部位の軟部組織の色調を正確に表現するために、低コントラストの方が望ましいです。

幾何学的拡大は、検出器がX線源から物体よりも遠い位置にあることによって生じます。この点において、光源-検出器間距離（SDD）^{[ 3 ]}は、発生器と検出器間の距離の測定値です。別名として、光源^{[ 4 ]}、焦点から検出器までの距離、画像受容体^{[ 4 ]}、フィルム（ X線フィルムを使用する場合は後者）までの距離（SID、^{[ 4 ]} FIDまたはFRD）などがあります。

推定放射線拡大率（ERMF ）は、光源-検出器間距離（SDD）と光源-被写体間距離（SOD）の比です。^{[ 5 ]}被写体のサイズは次のように表されます。 ${\displaystyle Size_{object}={\frac {Size_{projection}}{ERMF}}}$_投影サイズは、 検出器上に物体が形成する投影のサイズです。腰椎および胸部レントゲン写真では、ERMFは1.05から1.40の間であると予想されます。^{[ 6 ]}投影レントゲン写真で見られる物体の真のサイズは不確実であるため、そのサイズは、椎骨の寸法など、体内の他の構造と比較されるか、臨床経験によって経験的に判断されることがよくあります。^{[ 7 ]}

光源-検出器間距離（SDD）は、光源-物体間距離（SOD）^{[ 8 ]}および物体-検出器間距離（ODD）と、SOD + ODD = SDDという式でほぼ関係づけられる。

幾何学的ぼやけは、X線発生器が単一の点からではなく、焦点スポットサイズとして測定できる領域からX線を生成することによって引き起こされます。幾何学的ぼやけは、焦点スポットサイズと推定放射線拡大率（ERMF）に比例して増加します。

臓器と検出器との相対的な距離は、X線がどの方向から来るかによって変わります。たとえば、胸部レントゲン写真は、X線が後ろから来るように撮影するのが望ましいです（「後前」または「PA」レントゲン写真と呼ばれます）。しかし、患者が立つことができない場合は、患者を仰向けに寝かせた状態で、X線が上から来るように撮影する必要があることがよくあります（「ベッドサイド」レントゲン写真と呼ばれます）（「前後」または「AP」レントゲン写真）。この場合、幾何学的拡大により、たとえば心臓は検出器から遠く離れているため、実際よりも大きく見えることになります。^{[ 9 ]}

散乱防止グリッドの使用に加えて、ODDを増やすだけでも、受容体に到達する散乱放射線の量を減らすことで画像コントラストを向上させることができます。ただし、SDDも比例して増やさない場合は、幾何学的ぼやけの増加とのバランスを考慮する必要があります。^{[ 10 ]}

乳房の投影X線撮影はマンモグラフィーと呼ばれます。これは主に女性の乳がん検診に使用されてきましたが、男性の乳房の観察にも使用され、生検や部分切除の前に疑わしい組織の位置を特定するために放射線科医や外科医と併用して使用されます。乳房を大きくするために設計された乳房インプラントは、マンモグラフィーの視認性を低下させ、より多くの方向を撮影する必要があるため、画像撮影に時間がかかります。これは、インプラントに使用されている材料が乳房組織に比べて非常に密度が高く、フィルム上で白く（透明に）見えるためです。マンモグラフィーに使用される放射線は、硬い組織に使用される放射線よりも軟らかい（光子エネルギーが低い）傾向があります。多くの場合、モリブデン陽極を備えた管が約30,000ボルト（30 kV）で使用され、約15～30 keVのX線エネルギー範囲が得られます。これらの光子の多くは、標的物質の原子構造によって決定される特定のエネルギーを持つ「特性放射線」（Mo-K線など）である。

胸部レントゲン写真は、胸壁の骨を含む胸壁に関わる多くの疾患、および肺、心臓、大血管を含む胸腔内の構造の診断に使用されます。胸部レントゲン写真で一般的に特定される疾患には、肺炎、気胸、間質性肺疾患、心不全、骨折、食道裂孔ヘルニアなどがあります。通常、立位後前方向（PA）投影が好ましい投影法です。胸部レントゲン写真は、鉱業など、労働者が粉塵にさらされる産業における職業性肺疾患のスクリーニングにも使用されます。 ^{[ 12 ]}

胸部の疾患によっては、X線検査はスクリーニングには適していますが、診断には不向きです。胸部X線検査で疾患が疑われる場合、確定診断を行うため、または最初の胸部X線検査で示唆された診断を裏付ける証拠を得るために、追加の胸部画像検査を行うことができます。肋骨骨折が転位している疑いがあり、肺やその他の組織構造に損傷を与える可能性がある場合を除き、胸部X線検査は患者の治療方針に影響を与えないため、必要ありません。

小児では、急性期に腸閉塞、消化管穿孔、消化管内異物、腹部腫瘤、腸重積症（後者は鑑別診断の一部）が疑われる場合、腹部X線検査が適応となる。 ^{[ 13 ]}しかし、小児の腹腔内損傷の診断にはCTスキャンが最良の代替手段である。 ^{[ 13 ]}成人の急性腹痛の場合、腹部X線検査は一般的に感度と精度が低い。CTスキャンは全体的に優れた手術戦略計画を提供し、不必要な開腹手術を減らす可能性がある。したがって、救急外来を受診した急性腹痛の成人には腹部X線検査は推奨されない。^{[ 14 ]}

標準的な腹部X線撮影プロトコルは通常、仰臥位での単一の前後方向投影です。^{[ 15 ]}腎臓、尿管、膀胱投影（KUB）は、尿路系のレベルをカバーする腹部の前後方向投影ですが、必ずしも横隔膜を含むわけではありません。

これらには以下が含まれます。

グラシェイ法による前後方向投影40°後斜位

画像撮影のためには、体を肩に向かって約30～45度回転させ、立っているか座っている患者は腕を垂らす。この方法により、関節の隙間とソケットに対する垂直方向の整列が明らかになる。^{[ 17 ]}

腋窩経由投影

腕を80～100度外転させる必要があります。この方法で次のことが明らかになります。^{[ 17 ]}

• 上腕骨頭と肩関節窩との水平方向の位置関係、および鎖骨外側部と肩峰との水平方向の位置関係。
• 歯槽の前縁および後縁、または結節小部の病変。
• 肩峰突起の最終的な閉鎖不全。
• 烏口上腕間隙

Y投影

肩の外側輪郭は、肩甲骨の長軸がX線の経路と平行になるようにフィルムの前に配置する必要があります。この方法では、次のことが明らかになります。^{[ 17 ]}

• 上腕骨頭と骨接合部の水平方向の中心位置。
• 烏口肩峰弓の骨縁、ひいては棘上筋出口管。
• 肩峰の形状

この投影法は誤差に対する許容度が低いため、適切な実行が必要です。^{[ 17 ]} Y投影法は、Wijnblathが1933年に発表したcavitas-en-face投影法に遡ることができます。^{[ 18 ]}

英国では、肩の標準的な投影法は前後像と外側肩甲骨像または腋窩像である。^{[ 15 ]}

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  腋窩経由
• 
  Y投影

四肢の投影X線撮影では、約0.001 mSvの実効線量が得られ、これは3時間の自然放射線等価時間に匹敵する。 ^{[ 16 ]}

英国における標準的な投影プロトコルは次のとおりです。^{[ 15 ]}

• 鎖骨 - AP および AP 頭蓋
• 上腕骨 -前後像および側面像
• 肘関節 -前後像および側面像。橈骨頭投影はご要望に応じて提供可能です。

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  側面投影
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  前後方向投影
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  左肘を30度内斜位で投影
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  左肘を30度外斜位で投影

• 橈骨と尺骨 -前後像と側面像
• 手首 - DPと外側

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  左手首の背側足底投影
• 
  側面投影

• 舟状骨 -尺骨偏位を伴うDP、外側、斜位、および30°の角度を伴うDP
• 股関節：前後像と側面像。^{[ 15 ]}

• ラウエンシュタイン法は、股関節の検査方法の一つで、大腿骨と寛骨臼の位置関係を重点的に調べます。患側の膝を曲げ、大腿部をほぼ直角に引き上げます。これはカエル足位とも呼ばれます。

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  正常な股関節の前後像
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  正常な股関節のラウエンシュタイン投影

応用例としては、股関節形成不全のX線検査などが挙げられる。

• 手 - DPと斜位

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  左手の背側足底投影
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  側面投影
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  斜投影

• 指 - DPと側面
• 親指 -前後像および側面像
• 大腿骨 -前後像および側面像
• 膝関節 -前後像および側面像。顆間像はご要望に応じて撮影いたします。
• 膝蓋骨 -スカイライン投影

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  右膝、前後像
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  右膝、外側
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  膝蓋骨、（やや歪んだ）スカイライン

• 脛骨と腓骨 -前後像と側面像
• 足首 - AP/モルティスおよび外側

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  足首 - 正面
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  15度の内旋
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  側面像（足首関節をまっすぐ見通せないため、やや最適とは言えない）
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  外側斜位像（脛骨後縁を視覚化するため）

• 踵骨 -軸方向および外側方向
• 足/つま先 -背側足底、斜位、外側。^{[ 19 ]}

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  背側足底投影による正常な右足
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  斜投影
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  側面投影

特定の疑われる疾患には、特定の投影法が必要です。たとえば、くる病の骨格徴候は、上腕骨近位部、橈骨遠位部、大腿骨遠位部、脛骨近位部および遠位部など、急速な成長部位に主にみられます。したがって、くる病の骨格調査は、膝、手首、足首の前後方向のX線写真で行うことができます。^{[ 20 ]}