Proposal of "Quantum PET" and sensing of radiotherapy effect by positron lifetime

“量子PET”提案和通过正电子寿命感知放射治疗效果

基本信息

批准号：
22K12881
负责人：
田久創大
金额：
$ 2.75万
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 (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12881/
关键词：
量子PET 陽電子寿命フリーラジカル放射線治療効果

项目摘要

切らずに治す究極のがん治療法とも言える重粒子線治療の真価を発揮するため、患者体内の線量分布をその場で非侵襲的に3次元画像化する方法が切望されている。本研究では、放射能分布を画像化する従来PET (positron emission tomography: 陽電子断層撮影法)とは異なり、陽電子が対消滅するまでの時間（寿命）を画像化する独自コンセプト「量子PET」を提案し、放射線治療効果の大半を担うフリーラジカルのセンシングが可能かどうかを検証する。フリーラジカルは不対電子を持つため、フリーラジカルの濃度が高い環境ほど陽電子が対消滅しやすくなる、つまり寿命が短くなるはずである。2022年度は、陽電子寿命とフリーラジカルの関係性を調べる基礎実験を行った。TEMPOLは、安定・長寿命なフリーラジカルを分子上に１つ持つ有機化合物である。TEMPOLを純水に溶解させ、0～400 mMまでの濃度のTEMPOL水溶液を作成した。それらの水溶液に薄膜陽電子線源(Na-22)を密着させ、時間分解能が優れたPET検出器で各々測定した。測定データを解析し、1275 keV即発ガンマ線と対消滅放射線の検出時刻差スペクトルを比較した。その結果、TEMPOL濃度が高い溶液ほど、検出時刻差の短い成分が順に増えていった。すなわち陽電子寿命が次第に短くなっていることがわかった。水溶液中のフリーラジカル濃度と陽電子寿命には負の相関があり、何らかの近似式で表現できることが示唆された。

为了证明重离子疗法的真实价值，可以将其视为最终的癌症治疗，而无需切割，可以预见，期待已久的一种对患者体内剂量分布的非侵入性三维成像的方法。在这项研究中，与传统的PET（正电子发射断层扫描）不同，图像放射性分布，我们提出了一个称为“量子宠物”的独特概念，即正电子的时间（寿命）消失，并检查是否可以感觉到自由基，这对大多数放射治疗效果负责。由于自由基具有未配对的电子，因此自由基的浓度越高，正电子的可能性越大，这意味着寿命越短。在2022年，我们进行了基本实验，以研究正电子寿命和自由基之间的关系。 Tempol是一种有机化合物，其分子上具有一个稳定的长寿命自由基。将tempol溶于纯水中，以制备浓度为0至400 mm的水性tempol溶液。薄膜正电子束源（NA-22）密切粘附在这些水溶液上，并使用具有出色的时间分辨率的PET探测器对每种溶液进行测量。分析了测得的数据，并比较了1275 KEV立即伽马射线的检测时间差光谱和成对的辐射辐射。结果，tempol浓度越高，检测时间差异越少的组件增加。换句话说，发现正电子寿命逐渐变短。有人提出，水溶液中的自由基浓度与正电子寿命之间存在负相关，并且可以使用一些近似方程表示。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Two-dimensional positronium lifetime imaging using certified reference materials

使用经过认证的参考材料进行二维正电子寿命成像

DOI：
10.35848/1882-0786/ac8d7b
发表时间：
2022
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
Takyu Sodai;Shibuya Kengo;Nishikido Fumihiko;Tashima Hideaki;Takahashi Miwako;Yamaya Taiga
通讯作者：
Yamaya Taiga

Feasibility of dose estimation by PET using positronium lifetime: detecting radicals in aqueous solution

使用正电子寿命进行 PET 剂量估算的可行性：检测水溶液中的自由基

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takyu Sodai; Shibuya Kengo; Matsumoto Kenichiro; Nishikido Fumihiko; Akamatsu Go; Tashima Hideaki; Takahashi Miwako; Yamaya Taiga
通讯作者：
Yamaya Taiga

量子PET：ポジトロニウム寿命の核医学応用

量子PET：正电子寿命的核医学应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takyu Sodai; Shibuya Kengo; Matsumoto Kenichiro; Nishikido Fumihiko; Akamatsu Go; Tashima Hideaki; Takahashi Miwako; Yamaya Taiga;田久　創大
通讯作者：
田久　創大

Q-PET研究（部門長ファンド／理事長ファンド）

Q-PET研究（系主任基金/主任基金）