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

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。

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。