所 属 人間健康科学研究科 人間健康科学専攻 学 位 の 種 類 博士（放射線学）

博士学位論文内容の要旨

氏 名 渡辺

^ワタナベ

宝

^タカラ

所 属 人間健康科学研究科 人間健康科学専攻 学 位 の 種 類 博士（放射線学）

学 位 記 番 号 健博 第

166

号 学位授与の日付 平成

31

年

3

月

25

日 課程・論文の別 学位規則第４条第１項該当

学 位 論 文 題 名 高感度で全方向を可視化可能なコンプトンカメラを用いた PET 受 診者の尿中放射能測定に関する研究

論 文 審 査 委 員 主査 教 授 福士 政広 委員 准教授 井上 一雅

委員 准教授 村石 浩(北里大学)

【論文の内容の要旨】

臨床診断における従来の固形がんの治療効果判定では

X

線

Computed tomography (CT)

を 用 い て 治 療 前 後 の 腫 瘍 サ イ ズ を 計 測 し て い る 。 一 方 で 、 現 在 は

18F-Fuorodeoxyglucosepositron emission tomography (¹⁸F-FDG-PET)

検査を用いて治療

前後の腫瘍の糖代謝を比較し、治療効果の判定を行う手法が広がっている。薬剤による治

療効果が向上してきたため、腫瘍内部から治療が可能になったことで治療効果判定の手法

が変化している。ここで、

¹⁸F-FDG-PET

を用いた糖代謝の比較のために使用される指標と

して

Standardized uptake value (SUV)

がある。SUV は様々な要因から半定量的な指標

として知られている。

SUV

に影響を及ぼす要因として、体格、

uptake time、血糖値、Region of interest (ROI)

の設定、呼吸性移動や尿による放射能の排泄が知られている。これらの

要因に関して、それぞれを補正する方法が検討されているが、尿による放射能の排泄に関

しての議論は進んでいない。Tore Bach-Gansmo らは、男性の

¹⁸F -FDG-PET

受診者の尿

を瓶に採取し、直接測定したところ投与量の

2～20%

が尿中に含まれていると報告してい

る。しかし、実際の臨床現場で尿中放射能を測定し、

SUV

に組み込むことは行われていな

い。なぜならば、受診者が採尿する際の汚染の拡大や尿が入った瓶を受け取り、測定する

医療従事者の被ばくを考えると現実的ではないためである。もし、衛生的且つ非侵襲的に

尿中放射能を測定できれば、臨床診断の改善に貢献できると期待される。PET 受診者は検

査前に尿を排泄するため、トイレの便器内に放射能の含まれた尿が溜められている。この

便器内に溜まった尿を遠隔から測定することで衛生的且つ非侵襲的に放射能を求められる

と考えられる。このような背景の中、遠隔からガンマ線源をイメージングする手法として

コンプトンカメラ法が知られている。この技術を応用することで便器内の放射能を測定で

博士学位論文内容の要旨

きる。

そこで、本研究では、高感度で全方向を可視化可能なコンプトンカメラ技術を独自に開 発し、この開発した技術を用いて遠隔からの尿中放射能の測定が可能なシステムの開発を 遂行し、PET 受診者から排泄された尿に含まれる放射能の測定を行った。まず、本手法で は、結晶シンチレータと

PMT

を組み合わせた検出部を複数使って

2

カウンター同時計数 法を採用、A/D 変換は

Flash Analog-to-Digital Converter (FADC)

を採用することで高い エネルギー分解能を実現し、画像再構成法においてフィルタ法による新技術を提案・応用 することで、従来のコンプトンカメラでは困難であった「再構成画像の鮮鋭化」が実現可 能であることを実証することに成功した。次に、この新手法を用いて、尿中放射能測定に 特化したシステムを開発した。短時間で測定が可能であるシステムを達成するため、より 高感度で測定できる検出器の開発を遂行した。具体的には、検出部を

8

個使用し、正六面 体の頂点にそれぞれ結晶を配置した。PMT は

11432-100、結晶は3.5 cm

角

CsI(Tl)

をそ れぞれ用いて、高感度を達成するために結晶間距離を

5.0 cm

とした。検出器のサイズは

37 cm×10 cm×10 cm

であった。本検出器で測定される便器内に存在する尿の放射能は、あ

らかじめ既知の放射能を測定し、その時の便器方向から飛来したガンマ線イベントの数と 実際に測定されたガンマ線イベント数を比較することで求めた。この検出器を用いて、検 出器-線源間の距離

134 cm

に設置した

19.7 MBq

の

¹⁸F -FDG

を

5

秒間測定したところ、

標準偏差は±11% であった。ここで、尿中放射能が投与線量の

10%

程度であると仮定した 時、 尿中放射能を考慮しない場合の

SUV

の計算で用いる体内に存在する放射能(投与量) に 尿中放射能の

10%

が誤差として存在している。今回の尿中放射能の測定誤差

11 %

が体内 に存在する放射能の計算に与える影響は

1%

程度である。従って、今回の尿中放射能の測 定精度であれば、尿中放射能を測定しない時と比較し、SUV の計算精度が改善する。尿中 放射能を直接測定した報告では最大で投与量の

20%

が排泄されていたため、投与量

200 MBq

と仮定し、その

20%

の

40 MBq

まで測定できるシステムの構築を目指した。本研究 の測定システムにおける測定可能な放射能の範囲を様々な放射能を用いて測定したところ、

測定された放射能の直線性が

0～40MBq

で保たれている結果が得られ、目標を達成した。

この検出器を用いて

75

サンプル(男性：45 人、女性：30 人) を測定したところ、投与量

の

1.9～15.6%

が尿中放射能として測定された。この結果は男性の尿中放射能を直接測定し

た報告と同様の結果であった。尿中放射能のサンプルの測定結果から患者一人ひとりの排 泄する放射能が異なることが明らかとなり、尿中放射能を測定することの重要性が示され た。

尿中放射能の衛生的且つ非侵襲的な遠隔からの測定に成功したが、受診者がトイレ内に 存在すると便器内の放射能が真の数値より高く放射能が推定されることが明らかになった。

これは、受診者と尿を分離できないことが原因であり、これらを分離することができれば、

受診者がトイレ内にいる条件においても尿中放射能が測定できる。そこで、次に汎用性も

考慮し、高角度分解能且つ小型化タイプとしてシンプルに結晶サイズを小さくした検出器

博士学位論文内容の要旨

の開発を遂行した。PMT はH10721-110MOD、結晶は1.0 cm 角CsI(Tl) をそれぞれ用い て、結晶間距離を3.0 cm とした。検出器のサイズは14 cm×5.5 cm×5.5 cmであった。結 晶サイズを小さくしたことで高線量下の環境においても測定が可能なため、線源までの距 離を近づけることができる。そこで、この検出器を用いて、検出器-線源間の距離30 cm に 設置した14.6 MBq の

¹⁸F-FDG

を30秒間測定したところ、標準偏差は±17% であった。測 定された放射能の直線性は0～150 MBq で保たれており、先に開発した検出器より広い測 定範囲であった。この検出器を用いて受診者と尿を模擬した線源を測定したところ、受診 者と尿を分離して測定できる結果が得られた。

本研究で開発した検出器を用いてPET 受診者の尿中放射能の測定に成功し、コンプト

ンカメラの臨床現場における新たな応用の可能性を示した。今後、実際の受診者のSUV

に尿中放射能の数値を反映した診断の評価に関する研究に期待がかかる。