Whole gamma imaging to break through the physical limitation of positron emission tomography

全伽马成像突破正电子发射断层扫描的物理限制

基本信息

批准号：
20H05667
负责人：
山谷泰賀
金额：
$ 126.38万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05667/
关键词：
PET コンプトンカメラ SPECT 核医学シンチレータ

项目摘要

本研究では、計測可能なすべての放射線を診断に使うという独自アイディアの画像診断法「whole gamma imaging（WGI）」を提案し、その実現に必要な要素技術開発および多発性骨髄腫診断への応用について研究する。具体的には、がん特異性の高い抗体イメージングに最適な次世代核種として期待されるZr-89（ジルコニウム）に着目する。しかし、511keV放射線ペアを同時計測する従来の陽電子断層撮影法（PET）では、180度からのずれによる幾何学的誤差（角度揺動）に加え、従来PET核種のF-18よりも約2倍長い陽電子飛程により、解像度が大きく劣化してしまう。また、陽電子よりも約4倍多く放出される909keVγ線がノイズ源になってしまう問題もある。これに対して提案するWGIでは、909keVγ線を積極的に活用して高解像度・高感度な次世代イメージングを実現する。3年目となる2022年度は以下について研究した。（１）WGI用シンチレータ開発：　組成や製造方法を確立したエネルギ分解能の高い散乱検出器用シンチレータの量産を行い、WGI試作機に必要な数量の製造に成功した。（２）システム設計最適化：　モンテカルロシミュレーションを駆使して、Zr-89に特化したWGIの装置パラメータ設計を継続して行った。（３）WGI画像再構成法開発：　WGIすなわち「すべてのガンマ線の画像化」を具現化する画像再構成アルゴリズムの開発を継続した。（４）WGI試作機開発・評価：　これまでに調達した受光素子およびデータ収集システムを用いて散乱検出器および吸収検出器の開発に着手し、まずは吸収検出器リングの開発を完了した。（５）多発性骨髄腫への応用：　マウス由来の多発性骨髄腫細胞（Vk*Myc mouse由来）を高確率で発症するマウス骨髄腫モデルを確立した。

在这项研究中，我们提出了一种称为“全伽马成像（WGI）”的独特成像诊断方法，该方法使用所有可测量的辐射进行诊断，并开发了其实现及其在多发性骨髓瘤诊断中的应用所需的基本技术。具体来说，我们将重点关注 Zr-89（锆），它有望成为高度癌症特异性抗体成像的理想下一代核素。然而，同时测量511keV辐射对的传统正电子发射断层扫描（PET）由于偏离180度而遭受几何误差（角度波动），并且大约是传统PET核素F-18的两倍。正电子范围会显着降低分辨率。此外，还存在发射量约为正电子四倍的 909keV 伽马射线成为噪声源的问题。为此，所提出的WGI积极利用909keV伽马射线来实现高分辨率、高灵敏度的下一代成像。 2022年，即第三年，我们研究了以下内容。 (1) WGI用闪烁体的开发：我们量产了高能量分辨率的散射探测器用闪烁体，确定了其成分和制造方法，并成功制造了WGI原型所需的数量。 (2)系统设计优化：利用蒙特卡罗模拟，继续设计针对Zr-89的WGI设备参数。（3）WGI图像重建方法的开发：我们继续开发体现WGI（即“对所有伽马射线进行成像”）的图像重建算法。（4）WGI原型机开发和评估：利用目前采购的光电探测器和数据采集系统，开始开发散射探测器和吸收探测器，并首先完成了吸收探测器环的开发。 (5)在多发性骨髓瘤中的应用：我们建立了小鼠骨髓瘤模型，该模型以高概率产生多发性骨髓瘤细胞（Vk*Myc小鼠来源）。

项目成果

期刊论文数量（108）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Expression of activated integrin β7 in multiple myeloma patients

多发性骨髓瘤患者活化整合素β7的表达

DOI：
10.1007/s12185-021-03162-2
发表时间：
2021-05-17
期刊：
International Journal of Hematology
影响因子：
2.1
作者：
N. Hosen;S. Yoshihara;H. Takamatsu;M. Ri;Yasuyuki Nagata;H. Kosugi;Y. Shimomura;I. Hanamura;S. Fuji;K. Minauchi;J. Kuroda;R. Suzuki;N. Nishimura;N. Uoshima;H. Nakamae;Y. Kawano;I. Mizuno;H. Gomyo;Kenshi Suzuki;S. Ozaki;S. Nakamura;Y. Imai;M. Kizaki;E. Negoro;H. H;a;a;S. Iida
通讯作者：
S. Iida

信号処理装置、信号処理方法、信号処理プログラム、および陽電子放出断層撮影装置

信号处理装置、信号处理方法、信号处理程序以及正电子发射断层摄影装置