微量生体内物質イメージングのための高感度な小動物用PET装置の研究

高灵敏小动物微量生物物质PET成像设备研究

• 批准号: 17700418
• 负责人: 山谷 泰賀
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: National Institute of Radiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17700418/
• 关键词: PET; positron emission tomography; ポジトロンCT; 画像再構成; DOI; depth-of-interaction; 小動物

マウスやラットなどの小動物を対象にしたPETによる分子イメージングは、ポストゲノム研究を推進する有力な手法として期待を集めているが、微量生体内物質の空間分布および時間変化を追跡するダイナミックイメージングを実現するためには、装置感度が十分に高いPET装置が不可欠である。しかし従来技術では、結晶素子の厚みによって斜め入射のγ線に対する検出位置精度が劣化するため、分解能と感度を共に高めることはできない。これを解決すべく我々は、検出素子の深さ方向のγ線相互作用位置を計測する新たな3次元放射線検出器(DOI検出器)を開発している。そこで本研究では、DOI検出器を応用して、高分解能と高感度を共に実現する新たな小動物用PET装置の実現を目指し、昨年度実施した(1)小動物用DOI-PET検出器の試作および性能評価、(2)高精度画像再構成手法の開発に引き続いて、(3)イメージングシミュレーションによる装置設計、(4)プロトタイプシステムの開発および性能評価を行った。3.イメージングシミュレーションによる装置設計DOI検出器は、自由な検出器配置を可能にする。そこで、結晶素子を小型化して分解能を高め、結晶素子を多層に配置すると共に検出器リング径を小さくし体軸方向に長くすることで、立体角を高め装置感度の向上を図った。具体的には、1.4mm角、4.5mm長さのLYSO結晶素子を32×32×4層に並べた検出器ブロックを6個×2リングに配置する構成とした(検出器リング直径88mm、体軸方向視野103mm)。4.プロトタイプシステムの開発および性能評価1/4サイズ(32×8×4層配列)の検出器ブロックを2個試作し、1ペアのプロトタイプシステムを構築した。そして、棒状線源を測定し、FBP法により画像再構成を行った結果、1.5mm(視野中央)〜2.0mm(視野周辺部、市販装置は4.0mm以上)の優れた分解能を実証した。

The molecular structure of PET is very sensitive to small animals. It is very important to study the molecular structure of PET. In recent years, the crystal element thickness has been reduced, and the incident gamma ray has been reduced. The position accuracy has been reduced, and the resolution energy has been increased. The new three-dimensional radiation detector (DOI detector) is developed to measure the gamma-ray interaction position in the deep direction of the detection element. This study aims to provide guidance for the implementation of a new PET device for small animals, which is implemented in the past year, including (1) trial operation and performance evaluation of DOI-PET detectors for small animals,(2) development of high-precision image reconstruction methods,(3) device design, and (4) development of high-resolution PET detectors for small animals.(4) Development and performance evaluation of the project. 3. The design of DOI detectors and the configuration of free detectors are possible. The crystal element is miniaturized, the decomposition energy is increased, the crystal element is multi-layered, the common crystal element is arranged, the diameter of the crystal element is reduced, the length of the crystal element in the body axis direction is increased, and the sensitivity of the crystal element is increased. Specifically, the LYSO crystal elements with an angle of 1.4 mm and a length of 4.5 mm are 32×32×4 layers and the detector is arranged in 6 ×2 layers (the detector diameter is 88mm and the field of view in the body axis direction is 103mm). 4. Development and performance evaluation of the option system 1/4 layers (32×8×4 layers) of the detector system 2 trial runs, 1 selection of the option system construction. The results of image reconstruction by FBP method and measurement of rod-shaped line sources show that the optimal decomposition performance of 1.5mm(center of field of view)~ 2.0mm(peripheral part of field of view, market device and more than 4.0mm) can be achieved.

项目成果

検出器配置の異なる近接撮影型DOI-PET装置の計算機モデルによる感度・計数率特性の比較

使用具有不同探测器布置的特写 DOI-PET 设备的计算机模型比较灵敏度和计数率特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 24・4
• 作者: 片岡則之;橋本謙;梶谷文彦(分担執筆);Taiga Yamaya;山谷泰賀;小林哲哉
• 通讯作者: 小林哲哉

Performance evaluation of a subset of a four-layer LSO detector for a small animal DOI PET scanner: jPET-RD

• DOI: 10.1109/tns.2005.862961
• 发表时间: 2006-03
• 期刊: IEEE Transactions on Nuclear Science
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Tsuda;H. Murayama;K. Kitamura;N. Inadama;T. Yamaya;E. Yoshida;F. Nishikido;M. Hamamoto;H. Kawai;Y. Ono

Investigation of the effects of inter-crystal scatter reduction on reconstructed images in the jPET-D4 scanner.

研究晶间散射减少对 jPET-D4 扫描仪中重建图像的影响。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Med.Imag.Tech. 23(5)
• 作者: Lam;C.F.;Hagiwara;N.;Obi;T.;Yamaguchi;M.;Haneishi;H.;Tsuda;T.;Yoshida;E.;Yamaya;T.;Murayama;H.
• 通讯作者: H.

近接撮影型DOI-PET の画像再構成における観測系モデルの検討

近景 DOI-PET 图像重建观察系统模型检验

• 发表时间: 2006
• 期刊: MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY 24・4
• 作者: 片岡則之;橋本謙;梶谷文彦(分担執筆);Taiga Yamaya;山谷泰賀;小林哲哉;高橋悠
• 通讯作者: 高橋悠

An Inter-crystal Scatter Correction Method for DOI-PET Image Reconstruction

DOI-PET图像重建的晶间散射校正方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Medical Physics 26・3
• 作者: 片岡則之;橋本謙;梶谷文彦(分担執筆);Taiga Yamaya;山谷泰賀;小林哲哉;高橋悠;Chih Fung Lam
• 通讯作者: Chih Fung Lam