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

• 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

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。

This study is aimed at proposing and implementing the necessary elements for the development of radiological diagnosis and the application of whole gamma imaging (WGI) in the diagnosis of multiple osteoma. Specific, high specificity antibodies are expected to target Zr-89, the most suitable nuclide. The simultaneous measurement of 511keV radiation by recent positron tomography (PET) has resulted in the addition of geometric errors (angular fluctuations) from 180 degrees. The F-18 of the recent PET nuclide is about 2 times longer than the positron flight range, and the resolution is greatly degraded. The positron emission is about 4 times more than the emission of 909keV gamma rays. This proposal is based on WGI's active use of 909keV gamma rays for high resolution, high sensitivity and next generation applications. 3 years ago, 2022 was the year of the following research. (1) WGI system development: the composition and production method are established, the high decomposition energy of the system is established, the mass production of the system is carried out, and the necessary quantity of WGI test machine is successfully produced. (2) Optimization of system design: design optimization of Zr-89 customized WGI system. (3) WGI image reconstruction method development: WGI image reconstruction method development. (4) WGI test machine development evaluation: this is the first time to adjust the light receptor and the light collection system, and the development of the scattering detector and the absorption detector is started, and the development of the absorption detector is completed. (5) The use of multiple osteoma cells: the origin of multiple osteoma cells (Vk*Myc mouse origin) to establish a high accuracy rate of disease development

项目成果

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。

• 发表时间: 2022
• 作者: Mariko Ishibashi;Rimpei Morita
• 通讯作者: Rimpei Morita

Whole gamma imaging: PET combined with Compton imaging

全伽马成像：PET 结合康普顿成像

• 发表时间: 2021
• 作者: Taiga Yamaya

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

• 发表时间: 2020
• 作者: H. Tashima;E. Yoshida;H. Wakizaka;M. Takahashi;K. Nagatsu;A. Tsuji;K. Kamada;K. Parodi;T. Yamaya
• 通讯作者: T. Yamaya

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 -

• 发表时间: 2020
• 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

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

• 发表时间: 2023
• 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