Monte Carlo simulation of the acquisition conditions for 177Lu molecular imaging of hepatic tumors

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Kyushu University Institutional Repository

Monte Carlo simulation of the acquisition conditions for 177Lu molecular imaging of hepatic tumors

関川, 祐矢

http://hdl.handle.net/2324/4784455

出版情報：九州大学, 2021, 博士（保健学）, 課程博士バージョン：

権利関係：Public access to the fulltext file is restricted for unavoidable reason (2)

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氏名：関川祐矢

論文名：Monte Carlo simulation of the acquisition conditions for ¹⁷⁷Lu molecular imaging of hepatic tumors

（肝内腫瘍の¹⁷⁷Lu分子イメージングに対する収集条件のモンテカルロシミュレーションに関する研究）

区分：甲

論文内容の要旨

近年，神経内分泌腫瘍の罹患率は年々増加傾向にある．神経内分泌腫瘍に対する核医学治療 peptide receptor radionuclide therapy（PRRT）として¹⁷⁷Lu標識の放射性標識化合物が用いられてい

る．¹⁷⁷Lu による PRRT は同時に行う診断的検査により，治療効果や有害事象の予測が期待されて

おり，治療と診断を融合したTheranosticsとして注目されている．Theranosticsにより，腫瘍の吸収線量を推定することで治療効果を事前に予測することできる．また，線量測定結果から治療計画を見直すことで治療効果を改善できる．この製剤として，¹⁷⁷Lu-DOTATATE が世界中で用いられているが，国内では承認されたばかりであり，¹⁷⁷Luを用いたPRRTの普及が期待されている．

このため臨床使用に先立ち，¹⁷⁷Lu-SPECT のイメージングプロトコルと治療効果予測を確立する必要がある．本論文では，モンテカルロシミュレーションを用いて，¹⁷⁷Lu-SPECTにおける最適なコリメータ，放射能濃度比および収集時間と検出能の関係を検討した．シミュレーションには National Electrical Manufacturers Association International Electrotechnical Commissionの規格に準拠したボディファントムを想定した幾何学的配置を設定した．¹⁷⁷Lu から放出される γ 線のう

ち，208 keVのγ線の放出割合が最も多い（10.41 %）．よって，エネルギーピークおよびエネ

ルギー範囲を208 ± 20.8 keVとした．投影数は 96 projection / 360°とし，回転半径は230 mmとした．有効視野40×40 cmに対し，マトリクスサイズ128×128，ピクセルサイズは3.13×3.13 mm とした．SPECT 画像は核医学研究教育用プログラムパッケージ Prominence Processor^TM version 3.1（日本メジフィジックス株式会社，大阪，日本）を用いて再構成した．投影画像に対して，

Butterworthフィルタ（カットオフ周波数：0.50 cycle/cm，次数：8）を用いて前処理した．投影画像の再構成にはordered subset expectation maximization methodを用い，繰り返し回数8回，サ

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ブセット数 6 とした．再構成画像に対し，Chang法を用いて減弱補正を行った．散乱補正は行わなかった．再構成アルゴリズムおよび各種補正法は先行研究に基づいた．コリメータの検討は視覚的評価，contrast recovery coefficient（CRC）とcontrast-to-noise ratio（CNR），検出光子割合より総合的に行った． CRCは放射能濃度分布の正確性を表す指標，CNRは放射能集積部の検出能を表す指標である．拡張低エネルギー汎用型コリメータは他のコリメータと比較してCRC，CNRは明らかな差はなかったが，直接光子の検出感度に優れていることが明らかとなった．よって，推奨コリメータはELEGPとした．放射能濃度比の検討は，CRCおよびCNRより評価した．先行研究により，CNR が5より大きければ検出可能であり，直径22 mmにおいて放射能濃度比4.16の時CNRは5より大きくとなり，放射能濃度比2.08の時，CNRは5以下となった．よって，腫瘍/肝臓比が4.16以下になると直径10，13 mmは検出不可能とした．収集時間の検討は5段階評価による視覚的評価およびCRC，CNRによる物理的評価を行った．視覚的評価は，SPECT画像にて

10 mm球の検出能とバックグラウンドの均一性を評価し，10mm球の検出能とバックグラウン

ドの均一性の合計スコアが 6 以上であれば，臨床的に適切な画像を描出できると判断した．この結果，投与後6時間および24時間では，収集時間が6分以上で合計スコアが6を超えた．投与後72時間では，収集時間が3分以上で合計スコアが6を超えた．投与後24時間および72時間のCNRは，投与後 6 時間のCNRよりも高かった．13-37mm 球のCNRは，いずれの収集時刻および収集時間においても5以上であった．10mm球のCNRは，投与後6 時間および24 時間においては，いずれにおいても，収集時間6分以上で5以上であった．投与後72時間において，10mm 球のCNRは収集時間 1.5 分以上で 5以上であった．よって，¹⁷⁷Lu-SPECT画像において，コリメータはELEGPを用いた場合，収集時間を長くすることにより画質は改善された．

推奨する収集時間は，投与後6時間および24時間で6分以上，72時間で3分以上であった．

以上のことより，¹⁷⁷Lu-SPECTを用いたイメージングおよび線量測定に最適な収集条件が明らかとなった．本研究により神経内分泌腫瘍の肝転移に対する ¹⁷⁷Lu-SPECT の線量測定およびイメージングの適切な収集条件をモンテカルロシミュレーションを用いて決定でき，神経内分泌腫瘍の診断および治療効果判定に大きく寄与する事が期待される．