言霊・楽習社(がくしゅうしゃ) ~心豊かに、言葉を生み、人生を潤す~
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ガン検診と量子力学・・・量子力学で見出されたプラスの電子がガン検診に活用されている

電子は、電気的にはマイナスであるが、
実は、プラスの性質を持つ電子がある。それを陽電子という。
その陽電子の存在はある方程式から予想された。

1928年に、当時26歳の物理学者のポール・ディラックが
量子力学の基本方程式であるシュレーディンガー方程式に
アインシュタインが提唱した特殊相対性理論の要素を組み込んだ
ディラック方程式を発表した。

そのディラック方程式から、プラスの性質を持つ電子の存在が予想されたのだ。
そして、1932年に実際にプラスの性質を持つ電子が発見され
それは、陽電子(positron=ポジトロン)と呼ばれるようになった。

さて、この陽電子はがん診断で使われている。
それは、PETと呼ばれる機器で、
positron emission tomography(ポジトロン断層法)の略語で
そのPは、陽電子を意味するpositronの頭文字である。

そのPETはどのような仕組みで、陽電子を活用して
がん診断に使われているのかを説明する前に、
電気的にマイナスの電子と電気的にプラスの陽電子が
衝突すれば、お互いに消滅して、ガンマ線という電磁波に
なる。この現象を「対消滅(ついしょうめつ)」と言う。
ちなみに、このガンマ線は放射線でもある。
この「対消滅」という現象ががん検診で活用される現象となる。

さて、PETを使ってがん検診を受ける時に
弱い陽電子を出すフッ素18(18F)を結合させた
ブドウ糖FDGを静脈内に注射する。

なぜ、ブドウ糖を使うかと言うと、
ガン細胞は、他の正常な細胞に比べて、
食いしん坊で、他の正常な細胞に比べて
3~8倍ブドウ糖を取り込むからだ。

つまり、静脈を通じて体内に行きわたるブドウ糖であるが、
特にガン細胞ではたくさんブドウ糖が取り込まれるので、
ブドウ糖FDGがん細胞の周りに集中してきて、
ガン細胞の存在を知らせる目印になるのだ。

そのブドウ糖FDGには、
弱い陽電子を出すフッ素18(18F)を結合されているので、
それを取りこんだガン細胞から、
電気的にプラスの陽電子を放出されるが、その陽電子は、近くの体内物質の
分子中の電気的にマイナスの電子と衝突すると
先程も説明した通り、「対消滅」という現象が発生して、
ガンマ線となる。この時、2つのガンマ線が互いに
ちょうど180度、反対方向に飛び出して行く。

そのガン細胞から飛び出したガンマ線を機器が感知して、
ガン細胞の在り処(ありか)がわかるのだ。

このように量子力学で見つけ出された
陽電子が、ガン検診に活用されているのだ。

ちなみに、陽電子の存在を予想した
ディラック方程式は、量子力学と特殊相対性理論を
合わせたものだが、
まだ、量子力学と重力を扱う一般相対性理論との
統合はまだできておらず、
その統合の候補として、「超ひも理論」なるものが
研究されている。
超ひも理論では、空間は9次元にあると予想されている。


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