J-PET試作装置の臨床応用 (JPETClinic)

J-PET スキャナは、オルト ポジトロニウム (o-Ps) 原子の寿命を測定するための、プラスチック ストリップ シンチレータをベースとした世界初の陽電子断層撮影装置です。 これはモジュール式スキャナで、クラクフにあるヤギェウォ大学の実験素粒子物理学および応用学部で設計および設置されました。 J-PET スキャナは、2014 年と 2016 年に特許を取得した技術に基づいています。

J-PET スキャナーは、診断で一般的に使用される PET スキャナーとは異なり、次の 3 つの重要な特徴があります。

1. J-PET シンチレータは、通常の PET スキャナで使用される製造コストの高い LSO (オキシオルトケイ酸ルテチウム) または LYSO (オキシオルトケイ酸ルテチウム イットリウム) シンチレーション結晶ではなく、プラスチックで作られています。
2. J-PET はモジュール式であり、患者の体格に合わせて調整し、全身 PET スキャナーに拡張できます。
3. J-PET は、これまで使用されていなかった「ポジトロニウム バイオマーカー」と呼ばれる追加パラメーターをテストするために使用できます。

広告。 1. 従来の PET スキャナは、光電効果を利用してガンマ光子を蛍光光子に変換する LSO または LYSO シンチレーション結晶を使用して、陽電子消滅 (e+) プロセスによって放出されるガンマ光子のエネルギー、時間、位置に関する情報を取得します。適切な e+ 放出放射性医薬品。 J-PETで使用されるプラスチックシンチレータでは、コンプトン効果、つまりシンチレータの自由電子または弱く結合した電子上での高エネルギー光子の散乱現象が使用されます。

広告。 2. モジュール式 J-PET スキャナは、既存のコンピュータ断層撮影 (CT) システムと簡単に統合することもできるため、両方のタイプの検査を同時に行うことができます。

広告。 3. ポジトロニウムイメージングは​​ J-PET スキャナーに適用されます。 PET 技術では、陽電子放射線 (ベータ +) を放出する放射性同位体が使用されます。 従来の PET スキャナは、電子 (e-) と陽電子 (e+) の消滅によって生成されるガンマ線光子の分布を画像化します。 消滅は、電子 (e-) とその反粒子である陽電子 (e+) で構成される準安定系である陽電子原子の出現によって先行される可能性があり、患者の体内で発生するすべての消滅の約 30 ～ 40% で発生します。 。

ポジトロニウム原子の状態を通じてこのような消滅が起こる時間は、e-とe+が平行スピンを持つポジトロニウムが生成されるかどうかによって決まります（三重項状態↑↑、この系はオルト-ポジトロニウム-o-Psと呼ばれます）。または逆平行スピン (状態一重項 ↑ ↓、この系はパラ ポジトロニウム - p-Ps と呼ばれます)。 真空中での o-P の平均寿命は 1000 倍以上長く (142 ナノ秒 [ns])、p-P の平均寿命 (125 ピコ秒 [ps]) よりも長くなります。 真空中での o-P の平均寿命 (142 ナノ秒 [ns]) は、p-P の平均寿命 (125 ピコ秒 [ps]) よりも 1000 倍以上長いです。 2 番目の違いは、o-Ps の消滅が 3 光子上で起こることですが、これは従来の PET ではこれまで検出されていませんでした。 o-Ps 原子の消滅時間は、J-PET スキャナーで測定および分析される追加の診断パラメーター (「ポジトロニウム バイオマーカー」) として使用できます。

このような「ポジトロニウムバイオマーカー」の病変検出、画像品質、定量化の臨床応用はまだ決定されておらず、本研究はこれに取り組むことを目指している。