Development of Compton imaging method toward quantification of astatine-211 therapy imaging

开发康普顿成像方法以量化砹 211 治疗成像

• 批准号: 21K15855
• 负责人: 長尾 悠人
• 金额: $ 2.91万
• 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 Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15855/
• 关键词: コンプトンカメラ; 標的アイソトープ治療; RI内用療法; 核医学治療; アスタチン２１１; At-211

体内に投与した核医学治療用アスタチン２１１薬剤分布の可視化においては、現在、SPECT法を利用せざるを得ないが、計測対象である低エネルギーエックス線の減弱や散乱が影響し、臓器内のアスタチン２１１濃度を正確に求められるほど定量性の高い画像を取得することは困難である。本研究代表者らはこの限界を突破するため、減弱の影響を受けにくい高エネルギーガンマ線に着目し、挑戦的萌芽研究（課題番号：１６K１５３５１）の助成を受けて、高エネルギーガンマ線を計測対象とした「コンプトンカメラ」の開発に着手し、試作したコンプトンカメラを用いてアスタチン２１１点様線源のイメージングに成功した。しかしながら、アスタチン２１１のコンプトンイメージングにおいては、SPECT法の計測対象であった低エネルギーエックス線由来の高カウントレートノイズが定量化の大きな障壁となることがこれまでの研究で明らかになってきた。令和４年度は、低エネルギーエックス線による高カウントレートノイズを低減するための吸収体の検討に用いるモンテカルロシミュレータの開発を実施した。モンテカルロシミュレーションコードには、核医学分野における断層撮影を想定して開発されたGATE（Geant4 Application for Tomographic Emission）を用いた。シミュレーション空間上にコンプトンカメラを構成するシンチレータ及び反射材を配置し、前段検出器（シンチレータ）から３センチメートル離れた点から放出される５１１キロ電子ボルトのガンマ線を輸送・記録した。その結果、前述の挑戦的萌芽研究の助成を受けて開発したコンプトンカメラは前段検出器が後段検出器に比べて有効面積が小さく感度が低いが、前段検出器の拡張（大型化）等の改良を実施することで感度が１.６倍以上向上することが分かった。

The visualization of the distribution of the drug in vivo for nuclear medicine therapy is difficult to obtain by using SPECT methods. The measurement of the drug in vivo is difficult. The concentration of the drug in the organ is difficult to obtain quantitatively. The representative of this study has successfully started the research on the development of the research project (Project No. 16K15351) on how to improve the quality of the research project by breaking through the boundary and reducing the impact of the research project. The measurement object of SPECT method is to measure the high and low quality of the image. In 2004, the development of the absorption system was carried out in the middle of the year. The application of Geant 4 Application for Tomographic Emission (GATE) was developed in the field of nuclear medicine. The first part of this paper is about the structure of the optical fiber and the reflection material. As a result, the development of the research on the germination of the above-mentioned challenges has been improved. The sensitivity of the front-end detector is 1.6 times higher than that of the rear-end detector.

项目成果

Performance improvement of Compton imaging of astatine-211 by optimizing coincidence time window

通过优化重合时间窗提高砹211康普顿成像性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Nagao Yuto;Yamaguchi Mitsutaka;Watanabe Shigeki;Ishioka Noriko S.;Kawachi Naoki;Watabe Hiroshi
• 通讯作者: Watabe Hiroshi

Performance improvement of Compton imaging of astatine-211 by optimising coincidence time windows

通过优化重合时间窗提高砹211康普顿成像的性能

• DOI: 10.1088/1748-0221/16/12/c12031
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Nagao Y.;Yamaguchi M.;Watanabe S.;Ishioka N.S.;Kawachi N.;Watabe H.
• 通讯作者: Watabe H.

Evaluation and optimization of geometry parameters of GAGG scintillator-based Compton Camera for medical imaging by Monte Carlo simulation

通过蒙特卡罗模拟评估和优化用于医学成像的基于 GAGG 闪烁体的康普顿相机的几何参数

• DOI: 10.1088/1748-0221/18/01/p01035
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Zarei H.;Razaghi S.;Nagao Y.;Itoh M.;Yamaguchi M.;Kawachi N.;Ay M.R.;Watabe H.
• 通讯作者: Watabe H.

The performance study of developed cost-effective Compton Camera based on Ce:GAGG scintillator using experimental measurements and CCMod of GATE simulation module

利用实验测量和GATE模拟模块的CCMod对开发的基于Ce:GAGG闪烁体的高性价比康普顿相机进行性能研究

• DOI: 10.1088/1748-0221/17/10/p10012
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Zarei Hajar;Nagao Yuto;Yamamoto Kohei;Itoh Masatoshi;Yamaguchi Mitsutaka;Kawachi Naoki;Watabe Hiroshi
• 通讯作者: Watabe Hiroshi