PETの仕様イントロ1

PETの仕様�イントロ1
目的による：
1．粒子線治療前後の効果検証
2．がんのスクリーニング（健康診断）
3．分子イメージング（脳、人体、小動物．．．）
4．Image Guided Particle Therapy(IGPT)での実用化。
5．4D PET
6．当初からハイブリッドPETの可能性を考える。
世界はPET/CTの時代！
m.kumada NIRS
PETの仕様1 例1東北大3次元データ収集型PET(SET-2400W, 島津社製)
m.kumada NIRS
http://www.nirs.go.jp/report/nirs_news/200509/hik01p.htm
PETの仕様2
例2放医研�村山G
マウスやラットなどの実験用小動物のPETイメージングは、分子イメージング研究
を推進する有力な手法として期待されており、病気のメカニズム解明や新薬開発な
どの世界的な競争において極めて重要である。計測対象の脳や臓器が小さい小動
物PETでは、1mm程度の非常に高い分解能が求められる一方、画像の精度を保つ
ためには装置感度を十分に高める必要がある。
これは、画像の画素サイズが小さくなると、1画素あたりのガンマ線のカウント数
が減ってしまうためである。透過力の強いガンマ線を十分に検出するためにはセ
ンサーである蛍光体結晶を厚くする必要があるが、従来技術では、検出器を体に
近づけて感度を高めようとすると斜め方向から入射する放射線の位置を特定する
際の精度が劣化してしまうことから、感度と解像度の両立が困難であった。
解決案
DOI３次元検出器
1.4mm角の超小型蛍光体結晶(LYSO)
小動物専用PET装置"jPET-RD"を提案
市販小動物用PET装置の約5倍の感度を目指す
m.kumada NIRS
http://www.nirs.go.jp/report/nirs_news/200509/hik01p.htm
PETの仕様3
例2放医研�村山G
m.kumada NIRS
http://www.nirs.go.jp/report/nirs_news/200509/hik01p.htm
PETの仕様4
例2放医研�村山G
m.kumada NIRS
PETの仕様5
これより、4層DOI情報によって、画像中央だけでな
く、検出器直前まで良好な分解能性能が得られること
が示された。具体的には、市販装置の分解能が 2mm
(視野中心)∼6mm(視野周辺)であるのに対し提案装置
の予測分解能は1mm∼1.5mm程度と非常に良好であ
る。また、DOI段数を6層、8層と増やすに従い分解能
の均一性が向上し、8層DOI弁別が可能であれば1mm
均一の分解能が期待できることも分かった。
提案装置のコンセプトは、検出器を近づけることに
よって感度向上を図る一方、視野周辺における分解能
の低下をDOI情報で補正するところにある。
m.kumada NIRS
PETの４つのモード
人体用のPETといっても現状で
PETの４つのモードがあるという。たぶん用途にあわせてつかいわけるのだろう。
１）スタテック／単一スライスモード
２）ダイナミックモード：
これはトレーサーの動態をみるモードで臓器の動きをみるものではなさそうだ。
３）ゲートモード：
これは臓器の運動にあわせてゲートをかけたデータのとりかたをする。問題はゲー
トをかけるセンサーとみたい臓器のあいだに相関があるかどうかだが、自明ではな
いと思う。これは高い感度が必要だろう。これこそダイナミックモードという名前
が適当なのだが。
４）全身像モード
ただいまはPET/CT全盛なのでこのモードも多少、かわっているかもしれない。
CT画像が得られるのだからゲートモードなどは質が向上する可能性が高い。
m.kumada NIRS
最先端PET装置ビッグ３
いまや重粒子線の治療の前後に必須の PET あるいは PET/CTの世界ナンバーワン
はどこの製品だろう？いやビッグ３はどこだろう？
1) GE
2) Siemens
3) Philips
（順不同つまり売り上げの順位は調べていない）これがそれぞれ特徴ある製品をだ
している。右へならえでなくそれそれなにがいちばん売れるかかなり必死になって
考えているに違いない。
それぞれの製品名は
１) デスカバリ ST エリート
２) トルーポイントPET/CT
３) ジェミニ TF システム
セールスポイントは
１) TOF（時間差測定）：をつかった世界最初の4次元PET
２) 大口径PET：効率的な治療側に優しいワークフロー
３) ジェミニ TF システム：解像度がよい他に感度がよい、早い（時間が短い）
相撲取りでも対応可能。
m.kumada NIRS
Big3 GE
GE Healthecaere
Respirtory gate systems
Dimension enables ViewPoint reconstruction and 4-D imaging to
ViewPoint can improve the image quality by a factor of more than 60% for all patient type
The biggest challenge that clinicians face is the freezing of motion,
TOF won t freeze that motion, whereas 4-D imaging will
We believe that enhancements like ViewPoint reconstruction are more significant because they provide image quality im
m.kumada NIRS
Big3
Siemens
Siemens TruPoint
extended field of view and greater than 78% improvement in counts
TruePoint PET/CT platform adds 33% more axial volume coverage
it improves workflow by using fewer bed positions and increased speed
m.kumada NIRS
Big3 Philips
Gemini TF system
Philips Medical Systems
TOF improvements didn t achieve the performance level that the BGO systems could deliver at that tim
Now it appears that TOF could provide improved image quality, count rates, and throughput
Gemini TF system
first commercially available TOF PET product.
Improved event localization reduces noise in image data, resulting in higher image quality, sho
Philips introduced the Gemini at the European Congress of Radiology meeting in March before
image sensitivity is increased two times over conventional PET.
image acquisition is accomplished in less than 10 minutes
TOF is especially useful in examining overweight patients who have been traditionally difficult
(attenuation and scatter effects)
Clinicians typically try and compensate by increasing dose and acquisition time,
m.kumada NIRS
PET の解像度を決めるもの
PET の性能でいちばん目立つものは解像度だ。解像度のよいものはしっかりこれを宣伝してい
る。がんを見つけるときにはこの解像度がひとつの目安になる。解像度がわるければがんをみの
がしてしまう。この解像度はどこまでよくなるか？何が解像度をきめているか？いろいろな
要素があるが根本的な原因は検出器などの大きさなどの工学的なものではなく物理的の原理的な
ところにある。
その１）陽電子を放出する核種できまる。
放射性核種
最大エネルギー(MeV)
最大飛程(mm)
平均飛程(mm)
11C
0.961
3.9
1.1
13N
1.190
5.1
1.5
15O
1.723
8.0
2.5
16F
0.635
2.4
0.6
この中ではフッ素の飛程がいちばん短くもっとも解像度が良さそうだ。これと比べて炭素のメチ
オニンは２倍ほど悪い。FDG が見えないところをメチオニンがみえるのだから仕方がないか。
その２）電子と陽電子が対になって消滅するときに電子のほうが回転しているものだからどの位
置で消滅したかによって角度にまらつきがでる。その大きさは0.5度程度１８０度とおもっていた
直線からずれる。このため位置がよくわからなくなってしまう。だから大きなPETほど解像度は
不利、逆に小動物用の小さなPETは有利。小さなPETで解像度がよいとかいっても簡単にそれが
すごいのかそうでないのか考えてみよう。
m.kumada NIRS
感度ってなに？
PET陽電子断層カメラの感度て奇妙だ。その定義は Noise Equivalent Count Rate (NECR) =TRUES
rate^2 /(TRUES rate + RANDOMS rate + SCATTER rate)
http://egems.gehealthcare.com/geCommunity/europe/nmpet/pet_education/prompt.html
一番上の図が散乱、２番目がランダム、３番目がほんとの信号
でカウント数で本当の信号の二乗をすべての信号でわったものだ。
変だと思うのはせいぜいノイズが小さいときがもっとも感度が高いと
いっていることだ。なんだただノイズが小さいときに真の信号の
カウント数が感度か？つまらないと思いません？
右下の図は放射線の強さ（activity)によってNECR が変化し
4 micro Ci/cc 付近で最大になることがわかる。つまり、画像を強くしようとしてもノイズが増えて
効率があがらないということのようだ。なぜだろう？
m.kumada NIRS
NECR
NECRはPETの感度の性能を表す指標だがこれが検出器の形状でず
いぶん変わるようだ。普通は環状だからあまり気にする必要がない
が使い方によっては多角形にしたり、平面板にしたりするばあいを
みうけるので知っておいた方がよさそうだ。
これらの形状に対応するNECR は
NECRgamma-camera = 1
NECRhexagonal NaI(Tl) = 17
NECRring BGO = 50.
という。
平行平板のの効率の悪いこと！
をしっておきたい。
m.kumada NIRS
FDG は万能でない
PETが飛躍的に使われるようになったのはブドウ糖に似た
アイソトープ薬剤の使いやすさだが万能ではないようだ。
腫瘍の臓器以外にも脳や膀胱に集積することはしられているが
それ以外の正常細胞にも集積することを知っていないと：
心筋
咽頭,
胆嚢
骨髄
消化管
胃
甲状腺
注射した周辺の隙間の組織に要注意。これらは腫瘍との区別が難しいそ
うだ。
でもなぜにこんなところにブドウ糖がはいっていくのだろうか
m.kumada NIRS
放射薬剤FDGの腫瘍への
取り込み機構
がんの重粒子線治療に必須のFDGはただそのまま腫瘍に取り込まれるのではなく
ワンステップとおらないプロセスがある：
18FDGがまず腫瘍細胞に入り込むには特別なトランスポーター（運び屋）がいる。
細胞内にはいるとヘキソナーゼ hexokinase がでてきて
その助けで
18FDG-6 phosphateに変えられてはじめて、とじこめられ集積していく
m.kumada NIRS
PETからの被爆
CT もPET も検査をされるひとはいずれも被爆する。被爆をすれば２次がんにつ
いても調べなければいけない。しばらくまえにランセットという専門誌に日本で
の放射線検査は世界で一番被爆がおおいということがのり、一時関係者のあいだ
で話題になった。
され画像をよくしてがんの発見率をあげようと思うと注入する放射性薬剤を増や
し開くなる向きがあるかもしれないが実は画像は放射能の量には比例しない。
さてPETからの被爆に関しては広南病院の説明では
http://www.kohnan-sendai.or.jp/nougeka/Epilepsy_Surgery/pet.html
安全性は？
検査で使用するFDGは、放射性の薬剤で、安全基準に従って慎重に製造
および管理されています。使用する放射能の量は、大人では1-3mCi (ﾐﾘｷｭｰﾘｰ、
40-180 MBq)ですが、1 mCiを使用した場合に、検査によって受ける放射線の影
響は通常の胃の透視写真（バリウムを飲んで撮影するもの）を撮る時の約1/5で
す。また体内にはいった放射能は、時間と共に無くなっていきます。東北大学で
は、1983年からこの検査を数千人に行って来ました。これまでに検査による副作
用・合併症は一度もおきたことはなく、他の診断法に比較しても、大変安全性の
高い検査です。とある。
m.kumada NIRS

Download Report