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未踏の PET の仕様を夢想する　 イントロ１

未踏の PET の仕様を夢想する　 イントロ１. 目的による： １．超高分解能 粒子線治療前後の効果検証 ２． MovilePET 超高感度 PET- がんのスクリーニング（健康診断 , マンモグラフイ） ３．　分子イメージング（脳、人体、小動物．．．） ４．治療用速 Image Guided Particle Therapy(IGPT) ５．４ D PET ”MotionFreeze” ６．大口径 PET ” 力士” ７．当初からハイブリッド PET の可能性を考える。 “ XePET/TOM5”. 時代はすでに PET/CT の時代！.

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未踏の PET の仕様を夢想する　 イントロ１

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Presentation Transcript

  1. 未踏のPETの仕様を夢想する　イントロ１ 目的による： １．超高分解能 粒子線治療前後の効果検証 ２．MovilePET 超高感度PET- がんのスクリーニング（健康診断,マンモグラフイ） ３．　分子イメージング（脳、人体、小動物．．．） ４．治療用速Image Guided Particle Therapy(IGPT) ５．４D PET ”MotionFreeze” ６．大口径PET ”力士” ７．当初からハイブリッドPETの可能性を考える。 “XePET/TOM5” 時代はすでにPET/CTの時代！ m.kumada NIRS

  2. 例１東北大3次元データ収集型PET(SET-2400W, 島津社製) PETの仕様例１ 1キュリーは 3.7×1010ベクレル m.kumada NIRS

  3. 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、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。 PETの仕様例２村山G 1.4mm角の超小型蛍光体結晶(LYSO) 解決案 小動物専用PET装置"jPET-RD"を提案 DOI３次元検出器 市販小動物用PET装置の約5倍の感度を目指す m.kumada NIRS

  4. 例２放医研　村山G PETの仕様例３ 村山G m.kumada NIRS

  5. PETの仕様例４村山G m.kumada NIRS

  6. PETの仕様例５ 村山G 解像度３ｍｍ程度、感度100kcps/MBq 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

  7. PET４つのモード-もっと広い視野から 人体用のPETだけでも、 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 ただしいまは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

  8. 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　Discovery ST Elite ２) トルーポイントPET/CTTruePoint PET/CT ３) ジェミニ TF システム　 Gemini TF system 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

  9. August 14, 2006Time of Flight ﾑNext-Generation PET Takes FlightBy Dan HarveyRadiology TodayVol. 7 No. 16 P. 20 http://www.radiologytoday.net/archive/rt08142006p20.shtml WhilePET use is certainly growing, the technology itself is also evolving. The 2006 Society of Nuclear Medicine (SNM) meeting highlighted developments in PET technology. One of the more interesting stories to emerge from the meeting involved a look to the past as an older concept staged a reemergence. Philips Medical Systems introduced its Gemini TF system, utilizing time-of-flight (TOF) technology. GE Healthcare, with its Discovery ST Elite, gave attendees an introductory look at a redesigned PET/CT system that can perform respiratory gated studies. Siemens, with its new TruePoint PET/CT platform, showcased a system that provides an extended field of view. The new products represent a natural, ongoing evolution of these companiesﾕPET/CT technology. m.kumada NIRS

  10. Big3 GE PET-CTの常識を超えたElite Technology 異次元の高画質 VUE Point S/Nを35％Up*1 *1:(当社比） 統合する革新 Dimension Console 2次元から4次元へ、次元を操るPET 4Dx CTの可能性を追求する Rad Rx Elite BGO Detector 次世代を超えたBGO 最高性能のLightSpeed CT スタッフへの優しさ 毎日のキャリブレーションは被曝フリーの自動遠隔操作 臨床画像等 Adenocarcinoma in the stomach 大腸がん再発、肝転移 脳　正常ボランティア ファントム画像正 GE Healthecaere Respiratory gate systems http://www.gehealthcare.co.jp/rad/nm/dis_ste_index.html m.kumada NIRS

  11. Big3 Siemens Siemens TruPoint m.kumada NIRS

  12. Big3 Philips http://www.medical.philips.com/main/products/ pet/products/gemini/gemini_tf_commercial.asp m.kumada NIRS

  13. 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。 その大きさは全幅0.5度程度の角度で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？ m.kumada NIRS

  14. http://www-atm.jst.go.jp:8080/pict/08/08020104/08.gif m.kumada NIRS

  15. 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

  16. 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

  17. NECR plot m.kumada NIRS

  18. FDG はrangeの揺らぎはし小さいが万能ではない 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： 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

  19. 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

  20. ヒトはPETからの被爆も気にする 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

  21. LXePETのどこに特徴をもとめるか？(TPC?)から仕様が決まっていく。LXePETのどこに特徴をもとめるか？(TPC?)から仕様が決まっていく。 m.kumada NIRS

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