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。

这项研究提出了一种称为“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，并研究了其实现所需的元素技术及其在多发性骨髓瘤诊断中所必需的元素技术的发展。具体而言，我们将重点关注ZR-89（锆），预计将是下一代核素，是具有较高癌症特异性的抗体成像的理想选择。然而，在同时测量511kkeV辐射对的常规正电子断层扫描（PET）中，由于几何误差（角度振荡），该分辨率大大恶化，这是由180度偏离的偏差以及正电子范围以及f-18的范围约为F-18的传统PET PET核的长度。还有一个问题，即909Kev伽玛射线发出的发射是噪声源的四倍。为此，WGI提出的主动利用909KeVγ射线来实现高分辨率和高灵敏度下一代成像。在2022年，第三年，我们研究了以下内容：（1）WGI的闪烁体开发：我们批量生产的闪光灯用于以高能量分辨率的散射探测器，这些镜头已经建立了组成和制造方法，并成功地制造了WGI原型所需的量。（2）系统设计优化：使用蒙特卡洛模拟，我们继续设计WGI的设备参数，专门用于ZR-89。（3）WGI图像重建方法的开发：我们继续开发一种体现WGI的图像重建算法，即“成像所有伽马射线”。（4）WGI原型的开发和评估：我们开始使用我们迄今为止采购的光电探测器和数据采集系统开发散射检测器和吸收检测器，并首先完成了吸收检测器环的开发。（5）已建立了多发性骨髓瘤：一种小鼠骨髓瘤模型，其中多个小鼠的多个骨髓瘤细胞（源自VK*Myc小鼠）很可能发展。

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）

Compton imaging for medical applications

DOI：
10.1007/s12194-022-00666-2
发表时间：
2022-07
期刊：
Radiological Physics and Technology
影响因子：
1.6
作者：
H. Tashima;T. Yamaya
通讯作者：
H. Tashima;T. Yamaya

Extracellular low pH in myeloma microenvironments induce tolerogenic dendritic cells.

骨髓瘤微环境中的细胞外低 pH 诱导耐受性树突状细胞。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mariko Ishibashi;Rimpei Morita
通讯作者：
Rimpei Morita

シミュレーションによるWhole Gamma Imaging 4号機の性能予測

使用仿真预测整体伽马成像单元 4 的性能

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
菊地智也;田久創大;菅幹生;田島英朗;錦戸文彦;山谷泰賀
通讯作者：
山谷泰賀

抗体医薬の進歩～ADC(抗体薬物複合体)、二重特異性(BiTE)抗体まで～

抗体医学的进展 - ADC（抗体药物偶联物）和双特异性（BiTE）抗体 -

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuang-Yu Chang;Long-Cheng Huang;Koji Asaga;Pei-Chi Huang;Ming-Shian Tsai;Laura Rego;Luis Plaja;Hiroki Mashiko;Katsuya Oguri;Carlos Hernandez Garcia;and Ming-Chang Chen;今井　陽一
通讯作者：
今井　陽一

Development of a hybrid image reconstruction algorithm combining PET and Compton events for whole gamma imaging

开发结合 PET 和康普顿事件的混合图像重建算法，用于全伽马成像