別紙様式1
修 士 学 位 論 文
18F ‑FDG‑PET/CTに お け る 画 質 評 価 法 の 研 究
平 成26年1月8日 提 出
首都 大 学東 京 大 学 院
人 間健 康 科 学 研 究 科 博 士前 期 課 程 人 間健 康 科 学 専 攻 放 射 線 科 学 域 学 修 番 号:12897606
氏 名:加 藤 誠 二
(指 導 教 員名:福 士 政 広)
別紙様式3
平成25年 度 博士前期課程学 位論文要 旨
学位 論 文題 名(注:学 位論文題名が欧文の場合は和訳 をつけること) 18F‑FDG‑PET/CTに お け る 画 質 評 価 法 の 研 究
学位 の種類:修 士(放 射線学)
人間健康科学研究科 博士前期課程 人間健康科学専攻 放射線科学域 学修 番号12897606
氏 名:加 藤 誠二
(指導教員名:福 士 政広)
注:1ペ ー ジ あ た り1,000字 程 度(欧 文 の 場 合300ワ ー ド程 度)で 、 本 様 式1〜2枚(A4 版)程 度 と す る 。
PET/CT(positronEmissionTomography/ComputedTomography)に よ る18F‑FDG (2‑deoxy‑2{18F]fluoro‑D‑glucose)は,体 格 差 に よ り画 質 の 劣 化 を来 す こ とが 知 られ て い る.
そ こ で,物 理 学 的 指 標 で あ るSNRh。 。,(Signal/NoiseRatioliver)お よ び 被 検 者 雑 音 等 価 計 数 NECp。tient(NoiseEquivalentCountpatient)やNECd,nsity(NoiseEquivalentCountdensity)と 体 格 指 標 で あ る体 重 お よびBMIと の 関係 よ り収 集 時 間 と投 与 量 を最 適 化 す る こ とで 画 質 の 劣 化 を 改 善 す る研 究 が 報 告 され て い る.が んFDG‑PETICT撮 像 法 ガ イ ドラ イ ン で は,体 格 指 標 は 検 討 され て お らず,被 検 者 雑 音 等 価 計 数 を 求 め る 際 の 評 価 範 囲 は,脳 お よび 膀 胱 部 を 除 く頸 部 か ら腹 部 と定 義 され て い る が,こ の 評 価 範 囲 が 収 集 時 間 の 検 討 に 適 当 で あ る根 拠 が 示 され て お らず 検 証 が 必 要 で あ る.
こ こ で 用 い られ て い る評 価 方 法 は,体 格 の 増 大 に よ り低 下 す る 物 理 学 的 指 標 を 一 定 に保 っ こ とで 画 質 を 担 保 す る 方 法 で あ る.体 格 指 標 と物 理 学 的 指 標 と の 関 係 よ り各 被 検 者 の推 定 され る物 理 学 的 指 標 を 近 似 式 よ り求 め,目 標 と な る 物 理 学 的 指 標 との 比 を基 準 とな る 収 集 時 間 に 乗 じ る こ とで 最 適 な 収 集 時 間 を 算 出 す る.そ の た め,推 定 され る 物 理 学 的 指 標 が 実 測 値 に 近 似 し て い る ほ ど良 好 な 結 果 とな るた め,物 理 学 的 指 標 と可 能 な 限 り良 好 な 相 関 関 係 に あ る指 標 を 選 択 す る こ と が 重 要 とな る.
そ こ で,物 理 学 的 指 標(SNRh。 。,,NECp。d,。t,NECd㎝、lty)と体 格(体 重,BMI,体 表 面 積, 比 体 重(=100× 体 重/身 長),体 積)お よび 投 与 量 の 指 標 との 相 関 関係 お よび 視 覚 評 価 の 結 果 との 相 関 関 係 よ り収 集 時 間 の検 討 に 最 適 な 体 格 指 標 お よ び 被 検 者 雑 音 等 価 計 数 の 評 価 範 囲 を フ ァ ン トム お よ び 臨 床 症 例 で 検 討 した.評 価 範 囲 は,脳 お よ び 膀 胱 部 を 除 く頸 部, 胸 部,上 腹 部,下 腹 部,胸 部 〜 上 腹 部,上 下 腹 部,胸 部 〜 下 腹 部,頸 部 〜 下 腹 部(ガ イ ド
ラ イ ン と同 一)と した.次 に,最 良 な 相 関 関 係 を示 した 指 標 よ り適 切 な 収 集 時 間 を 求 め る 算 出 式 を新 た に確 立 し,妥 当性 を 評 価 した.
フ ァ ン トム 実 験 で はNECd,nsityお よ びSNRIiy,,と 体 積 が 指 数 関 数 的 に 良 好 な 相 関 関 係(Y=
0.99)を 示 し,NECp。ti,n、と臨 床 症 例 に 用 い た 被 検 者 の体 積(5,095〜14,196cm3)の 範 囲 で は 負
の 相 関 関 係(Y=0.99)を 示 した.ま た,物 理 学 的 指 標 と臨 床 症 例 に用 い た 被 検 者 の 投 与 量 (3.6〜6bMBqZkg)の 範 囲 で は 正 の 相 関 関係(rニ0・99)を 示 した ・ 臨 床 症 例 で はNECd,nsityが 最 も 良 好 な 相 関 関 係 を示 す 物 理 学 的 指 標 で あ り,体 格 指 標 は 体 格 を 身 長 で 除 し,投 与 量 を 含 め て 指 標 とす る こ とで 良 好 な 相 関 関 係 を示 した.特 に 比 体 重 と投 与 量 の 指 標 と膀 胱 部 を 除 く胸 部 〜 腹 部 のNECd螂 靭の 対 数 値 と の相 関 関 係(7=0.95)が 最 良 と な っ た.こ の 結 果 を も とに 算 出 した適 正 な 収 集 時 間 の 検 討 で は,ガ イ ドライ ン の 評 価 範 囲(脳 お よ び 膀 胱 部 を 除 く頸 部 か ら腹 部)のNECd㎝ 、ltyとBMIの指 標 と比 較 して 最 大 で50%の 画 質 の ば らつ き が 抑 え ら れ た.
体 重 お よびBMIは 被 検 者 の 体 格 差 を 忠 実 に 反 映 で き な い た め 満 足 な 結 果 とな らな か っ た が 本 研 究 で 評 価 した 比 体 重 は,被 検 者 の 体 格 差 を 非 常 に 良 く反 映 で き る指 標 の た め,物 理 学 的 指 標 との 相 関 関 係 に お い て も 良 好 な 結 果 を得 た.ま た,ガ イ ドラ イ ン の 評 価 範 囲(脳 お よ び膀 胱 部 を 除 く頸 部 か ら腹 部)で は 画 質 の ば らつ き を 抑 え る こ とが 不 十 分 で あ っ た が, 本 研 究 で検 証 した 膀 胱 部 を 除 く胸 部 〜 腹 部 を評 価 範 囲 とす る こ とで 被 検 者 の 画 質 の ば らっ き を抑 え る こ とが 明 らか と な っ た.よ っ て,収 集 時 間 の 検 討 に 最 適 な 組 み 合 わせ は,比 体 重 と投 与 量 の 指 標 と膀 胱 部 を 除 く胸 部 〜 腹 部 のNECd,nsityとな っ た.こ の 組 み 合 わ せ を用 い る
こ とで,確 度 が 良 好 な算 出 式 を確 立 で き,体 格 差 に よ る 画 質 の 劣 化 が 改 善 可 能 とな っ た.
目 次
第1章 序 論
1.1研 究 の 背 景 1.2本 研 究 の 主 題 1.3本 研 究 の 構 成
第2章PET/CTの 概 要
2.1PET検 査 の 特 徴
2.218F‑FDG‑PET検 査 の 概 要 2.2.1前 処 置
2.2.2投 与 量 2.2.3撮 像 方 法 2.3PET装 置 の 概 要
2.3.1同 時 計 測 の 概 要 2.3.1.1同 時 計 測 の 原 理 2.3.1.2同 時 計 測 の 種 類 2.3.2PET装 置 の 検 出 器
2.3.2.1シ ン チ レ ー タ 2.3.2.2光 セ ン サ
2.3.3 PETに 必要 なデー タ収集
2.3.3.1 2.3.3.2 2.3.3.3 2.3.3.4 2.3.3.5 2.3.3.6 2.3.4 2.3.5
2.3.5.1 2.3.5.2 2.3.5.3 2.3.5.4 2.4
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4
トラ ン ス ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン エ ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン 2次 元 収 集 と3次 元 収 集 ノ ー マ ライ ズ ス キ ャ ン ク ロ ス キ ャ リ ブ レ ー シ ョ ン ブ ラ ン ク ス キ ャ ン
PET/CTの 利 点 と欠 点
各種補正法
偶発同時計数補正 計数損失補正 散乱補正 減衰補正 放射性薬剤の概要
ポ ジ トロン放射性薬剤 FDGの 機 序
サ イ ク ロ トロ ン
合成装置
11つ﹂くゾ677778889101011121213B1414151517171718191919212223
2.4.5ド ー ズ キ ャ リ ブ レ ー タ 2.4.6放 射 性 薬 剤 投 与 器
第3章
3.1物 理 学 的 指 標 の 算 出 法 3.1.1
3.1.2 3.1.3 3.2
3.3 3.3.1
物理学 的指標 お よび体格指標 とそ の評価方法
SNRh轍(Signal/NoiseRatioliver)の 算 出 法
雑 音 等 価 計 数(NEC:NoiseEquivalentCount)の 算 出 法 被 検 者 雑 音 等 価 計 数(NECp蹴 皿,NECd㎝ 、取)の 算 出 法 ボ デ ィ マ ス 指 数(BMI:BodyMassIndex)の 算 出 法
物理学的指標 とBMIを 用いた評価方法 現在の評価方法の問題点
第4章 フ ァ ン トム に お け る相 関解 析
1234544444
目的
PET装 置お よび撮像方法
法果察方結考
第5章
5.1目 的
5.2
5.3方 法
5.3.1 5.3.2 5.3.3
5.4結 果
5.4.1 5.4.2 5.4.3
5.5考 察
5.5.1 5.5.2 5.5.3
第6章
ーユ(∠凸﹂4
∠U101010
臨床 症例 にお け る相 関解析
PET装 置 お よび撮 像方 法
体格および投与量の指標 と物理学的指標 との相関関係 被検者雑音等価計数の評価対象範囲の検討
物理学的指標の評価対象範囲 と各指標の適正化
体格および投与量の指標 と物理学的指標 との相関関係 被検者雑音等価計数の評価対象範囲の検討
物理学的指標の評価対象範囲と各指標の適正化
体格お よび投与量の指標 と物理学的指標 との相関関係 被検者雑音等価計数の評価対象範囲の検討
物理学的指標の評価対象範囲 と各指標の適正化
適切 な収集 時間 にお ける画質 のば らつ きの補正効果
的法果察目方結考 つ﹂4.ハ∠∩∠ ︽ゾ︽ソ︽ゾ!06丹1Ω62222222 0001︽ゾ3つ﹂今﹂弓﹂つ﹂ 7788901182444533333444455555 月1η1月10︽ゾ︽ゾ︽ゾ10
第7章 本 論 文 の総 括 7.1結 語
参 考 文 献 謝 辞
62
研究倫理審査判定通知書
第1章 序 論
1.1研 究 の 背 景
日本 に お い て,が ん の 罹 患 数 は 年 々 増 加 し て お り,今 や 男 性 で は2人 に1人,女 性 で は 3人 に1人 が 生 涯 の う ち に が ん に 罹 患 す る 可 能 性 が あ る.ま た,死 亡 数 に 至 っ て は3人 に1 人 が が ん で 亡 く な ら れ て い る.2008年 の が ん の 罹 患 数 は749,767人1)と な っ て お り(Fig.
1.1),2012年 の が ん の 死 亡 数 は360,963人2)と な っ て い る(Fig.1.2).が ん を 一 括 り で 考 え る と 日本 人 に と っ て 今 や 国 民 病 と い っ て も 過 言 で は な い 状 況 と な っ て い る.ま た,今 後 も 年 々 増 加 す る こ と が 予 想 さ れ,2020年 の 日 本 の が ん 罹 患 に 関 す る 将 来 推 計 で は,1年 間 に84万 人 が,が ん に 罹 患 す る と の 報 告3)も され て い る.
SO 70 60
$Q 40 30 20 10 0
万人
がん罹患数(全 国推計値)
◎OOON
いOOd
NOOd
ひひ2
0ひ2
mひ2
0ひ2
卜○○ひ一
マ○○ひ一
一◎02
◎○ト2
いト2 年
Fig.1.1 Document
Cancerincidencel)
050505054332211
0
万人
がん死 亡数
dδd
OOOd
OOOd
マひ2
00002
d◎09
0ト2
0ト2
マゆ2
00い2 年
Fig.1.2Cancermortality2) CenterforCancerControlandInformationServices,NationalCancerCenter,Japan
こ の よ うに が ん 罹 患 数 が 増 え て い る状 況 に お い て,全 身 に わ た り病 変 の 有 無 を チ ェ ッ ク す る こ とが で き,早 期 の 段 階 か ら病 変 を発 見 す る こ とが で き る検 査 は 現 在 にお い て も 重 要 で あ る が,今 後 さ らに 重 要 性 が 増 して く る こ と と考 え られ る.核 医 学 検 査 の 一 つ で あ るPET 検 査 も例 外 で は な く,短 い 時 間 に 全 身 の が ん を早 期 の 段 階 か ら検 出 す る こ とが で き る た め, 今 後 も検 査 の 需 要 が 増 して く る も の と考 え られ る.ま た,そ の 他 のPET検 査 の 利 用 法 と し て は,治 療 効 果 判 定 や 予 後 診 断 が あ り,現 代 の が ん診 断 で 重 要 な 役 割 を 担 っ て い る.研 究 用 と して も,分 子 イ メ ー ジ ン グ(生 体 内 で 起 こ る様 々 な 生 命 現 象 を外 部 か ら分 子 レベ ル で
と ら え て 画 像 化 す る こ と4))や 創 薬 の分 野 に お い てPET装 置 が 利 用 され て い る.
日本 に お け るPET検 査 の保 険 診 療 は,1996年150標 識 ガ ス 剤 に よ る脳 血 流 検 査 が 最 初 に PET検 査 と して 保 険 承 認 され,次 い で2002年3月 に は 院 内 製 造 に よ る18F‑FDGを 用 い た
PET検 査 が 保 険 承 認 され た5).こ れ に よ り,サ イ ク ロ トロ ン を有 して い る施 設 で は150標 識 ガ ス お よ び18F‑FDGを 利 用 したPET検 査 を 日常 検 査 と し て行 え る よ うに な っ た ・ 特 に, 18F‑FDGに よ るPET検 査 は,現 在 の 臨 床 診 断 で 最 も多 く利 用 され て い る ポ ジ トロ ン 放 射 性 薬 剤 で あ り,2005年9月 に は,放 射 性 医 薬 品 メ ー カ が 製 造 販 売 す る18F‑FDGが,放 射 性 医 薬 品 と して保 険 適 用 され た.そ の た め,多 額 の 費 用 が か か る 院 内製 造 設 備 を設 け な くて も 18F‑FDGを 放 射 性 医 薬 品 と して 購 入 しPET検 査 が行 え る よ うに な っ た5).こ の よ うな状 況 を反 映 して,PET検 査 の 実 施 施 設 数 お よ び 検 査 件 数 は,飛 躍 的 に 増 加 して い る ・Table1.1 にPET検 査 実 施 施 設 数 お よ びTable1.2に18F‑FDG検 査 件 数(月 間)を 示 す の.PET検 査 実 施 施 設 が 増 加 し て い る こ とが 確 認 で き る.ま た,2013年7月 現 在 に お け るPET装 置 設 置 施 設 数 は,326施 設 とな っ て お り7),需 要 増 の 状 況 は 変 わ っ て い な い.PET検 査 件 数 に至 っ て も,2012年 で35,142件 と増 加 して お り,PET検 査 の需 要 が 増 え て い る こ とが 実感 で き る.な お,PET検 査 を 除 く核 医 学 検 査 の 実 施 施 設 数 お よ び 検 査 件 数 は,正 反 対 に減 少 傾 向 に あ る こ と も確 認 で き る.ま た,18F‑FDGに よ るPET検 査 の 保 険 適 応 に つ い て は,詳 細 な 規 定 は あ る も の の 概 ね 早 期 胃 が ん を 除 くす べ て の 悪 性 腫 瘍,て ん か ん,心 疾 患(虚 血 性 心 疾 患 お よ び サ ル コイ ドー シ ス)と な っ て い る.(平 成25年12月 現 在)
Tabl・1.1Ch・ng・ ・f・adi・i・ ・t・peex・minati・n・nfo・cem・ntfa・ilities7).
1,400
1,200
1,000
800
soo
400
200
0
全核医学施設 インビボ 検 査 実 施 施 設PET検 査 実 施 施 設 インビ トロ検 査 実 施 施 設 (PET検 査 の み を除 く)・
非 密 封RI治 療 実 施 施 設
Table1.2Thenumberofexaminationsof18F‑FDG(monthly)'.
50,000
45,000
40,000
35,000
30,000
25,000
20,000
15,000
10,000
5,000
0 一
目18FFDG(デ リバ リー) ロ18F‑FDG(院 内 製 造)
遜 馨
難 難薄 灘 廓 羅郵
15,463監 灘 一
・欝違 霧 黙 懇
二く・
一
一
一
一
一
一
一
「一「7獄 七、
雪 》
〜ζ 駈、
6,882 暴 憲贈 い 、
29,679 25,930
2,223464
45
,147、 冨..ll, 巳
第2回(.,年)第3回(1992年)第4回(1997年)第5回(2002年)第6回(2007年)第7回(2012年)
1.2本 研 究 の 主題
現 在 市 販 され て い る陽 電 子 放 出 断 層 撮 影 装 置(PET装 置)と コ ン ピ ュー ター 断 層 装 置(CT 装 置)を 組 み 合 わ せ たPETICT装 置 は,検 出器 リ ン グ 間 を 隔 て る セ プ タ を備 え て い な い も の が 主 流 で あ り,3次 元(3D)収 集 専 用 の 装 置 とな っ て い る.3次 元 収 集 は,2次 元 収 集 と 比 較 し格 段 に感 度 が 向 上 し,投 与 量 の 低 減 やPET撮 像 時 間 の 短 縮 が 可 能 と な っ た.ま た, PET単 独 装 置 と比 較 してCT画 像 か ら得 られ る形 態 画 像 と,PET画 像 か ら得 られ る機 能 画 像 を 融 合 画 像(fusion)と して 提 供 可 能 とな り診 断 精 度 を一 段 と向 上 させ た.さ らに,減 弱 補 正 に 至 っ て も,短 時 間 で 撮 影 可 能 なCT画 像 を 利 用 す る こ と が き る よ うに な り,検 査 時 間 の 大 幅 な短 縮 が 可 能 とな っ た.
しか し,こ の よ うにPET/CT装 置 の 性 能 が 改 善 され た 状 況 に お い て も,依 然 と して被 検 者 間 の体 格 の 違 い に よ り一 定 の 画 質 を担 保 す る こ とは 困難 で あ る(Fig.1.3).特 に 体 格 の 大 き い 被 検 者 で は,ノ イ ズ の 増 加 に よ る画 質 の 劣 化 は,著 しい もの が あ る.現 在 ま で に体 格 の 違 い に よ る画 質 の ば らつ き を 改 善 す る試 み と して,体 重 とSNRIi。。,の相 関 関係 よ り投 与 量 も し く は収 集 時 間 の 一 方 を変 化 させ る こ とで 一 定 の 画 質 を担 保 しよ う とす るMasuda
らの 報 告8)で は,体 重 の 増 加 に した が い,収 集 時 間 を延 長 す る こ とで 一 定 の 画 質 を担 保 す る こ とは 可 能 で あ る が,投 与 量 の 増 加 で は 画 質 が 改 善 され な い こ と を示 して い る.ま た, BMI(bodymassindex)と 同 時 計 数 の 相 関 関係 お よ び 放 射 能 濃 度 と雑 音 等 価 計 数(NEC:
noiseequivalentoount)の 関 係 よ り投 与 量 と収 集 時 間 を と も に変 化 させ る松 本 らの 報 告9)で
は,BMIの 上 昇 に した が い,投 与 量 と収 集 時 間 を と も に増 加 させ る こ と で 一 定 の画 質 を 担 保 で き る こ と,並 び に投 与 量 に 至 っ て は最 大150MBqで 十 分 な 画 質 を 担 保 で き る と して い
難廻︒︑諏げ響
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Fig.1.3ChangesinimagequalitybythedifferenceinBNII.
る.さ らに,近 年 で は,視 覚 評 価 と良 好 な 相 関 関 係 を 示 す 物 理 学 的 指 標 と して,被 検 者 雑 音 等 価 計 数(NECp、d,曲NECd,n、iゆ がdeKempら10)やMizutaら11)に よ っ て 提 案 され,こ の 指 標 とBMIを 用 い て 体 格 の 違 い に よ る画 質 の ぱ らつ き を 改 善 す る試 み が 島 田 らに よ っ て 報 告12)さ れ て い る.こ れ に よ り,撮 像 前 に 各 被 検 者 に お い て 適 切 な 収 集 時 間 の 選 択 が 可 能
とな っ た.
こ の被 検 者 雑 音 等 価 計 数 とBMIの 相 関 関係 よ り画 質 の ば らつ き を 改 善 す る研 究 に お い て も,BMI以 外 の 体 格 指 標 に お け る 検 討 が 行 わ れ て い な い 上,体 格 指 標 と して 用 い て い る BMIが 適 当 で あ る根 拠 も示 され て い な い.ま た,被 検 者 雑 音 等 価 計 数 を 求 め る た め の 評 価 対 象 範 囲 は,Mizutaら や が んFDG.PETICT撮 像 法 ガ イ ドラ イ ン13)14)にお い て,脳 お よ び 膀 胱 部 を 除 く頸 部 か ら腹 部 ま で と定 義 され て い る が,こ の 評 価 対 象 範 囲 が 適 当 で あ る根 拠 も示 され て お らず 検 証 が 必 要 で あ る.こ の 被 検 者 雑 音 等 価 計 数 を 求 め る た め に は,各 被 検 者 の 撮 像 範 囲 よ り3〜5ベ ッ ドと複 数 ベ ッ ドの デ ー タ解 析 が 必 要 とな るた め,対 象 者 数 が 増 え る ほ どデ ー タ 量 が膨 大 に 増 え,時 間 を 要 す る結 果 と な る.そ の た め,デ ー タ 解 析 の 労 力 を考 え て も評 価 対 象 範 囲 の 最 適 化 を検 証 す る こ と は意 義 が あ る.
そ こ で,被 検 者 雑 音 等 価 計 数 を 含 め た 物 理 学 的 指 標 と体 格 お よ び 投 与 量 の 指 標 と の相 関 関 係 お よび 視 覚 評 価 の 結 果 と の相 関 関 係 よ り収 集 時 間 の検 討 に 最 適 な 体 格 指 標 お よび 被 検 者 雑 音 等 価 計 数 の評 価 対 象 範 囲 を フ ァ ン トム お よび 臨 床 症 例 で 検 討 す る こ と と した.最 後 に,検 証 デ ー タ よ り最 良 な相 関 関 係 を示 した 指 標 を 用 い て 各 被 検 者 の 適 切 な 収 集 時 間 を 求 め る算 出 式 を新 た に確 立 し,そ の 算 出 式 の 妥 当性 を評 価 す る こ と と した.
1.3本 研 究 の 構 成
第1章 で は,本 研 究 の背 景 お よ び 本 研 究 の 目的 を含 め た 主 題 につ い て 記 述 した.
第2章 で は,本 研 究 に 利 用 したPET/CTの 概 要 と して,PET検 査 の 特 徴 や 検 査 法,PET装 置 の特 徴 や 構 造 お よび ポ ジ トロ ン放 射 性 薬 剤 な ど の 理 論 に つ い て 記 述 した.
第3章 で は,本 研 究 で 用 い る物 理 学 的 指 標 お よ び 体 格 指 標 の解 説 を行 い,現 在 用 い られ て い る評 価 方 法 に つ い て 記 述 し た.
第4章 で は,本 研 究 で 用 い る物 理 学 的 指 標 と体 格 指 標 の 関 係 を 明 らか にす る た め に フ ァ ン トム 実 験 に よ る検 討 を行 っ た.
第5章 で は,臨 床 症 例 に お い て 物 理 学 的 指 標 と体 格 お よび 投 与 量 の指 標 と の 関 係,視 覚 評 価 の 結 果 と の 関 係 を 明 ら か に し,収 集 時 間 を 検 討 す る た め に 最 適 な 物 理 学 的 指 標 と体 格 お
よ び投 与 量 の指 標 の 組 み 合 わ せ を検 討 した.
第6章 で は,第5章 の結 果 よ り導 き 出 され た 物 理 学 的 指 標 と体 格 お よび 投 与 量 の 指 標 の 組 み 合 わ せ を 利 用 し,適 切 な 収 集 時 間 を 求 め る算 出 式 を新 た に 確 立 し,そ の 妥 当性 を評 価 し た.
第7章 で は,本 研 究 を総 括 した.
第2章PETICTの 概 要
2.1PET検 査 の 特 徴
PET装 置(positronemissiontomography)と は,陽 電 子(positron)を 放 出 して い る 放 射 性 同 位 元 素(11C,150,18Fな ど)で 標 識 さ れ た ポ ジ トロ ン 放 射 性 薬 剤(igF‑FDG:
18F‑fuluoro‑deoxy‑glucoseな ど)を 体 内 に投与 し,そ の分布 状 態 を放 射 能 の集 積 量 と して 時 間 経 過 を加 味 しな が ら測 定 す る装 置 で あ り,そ の 検 査 がPET検 査 で あ る.ポ ジ トロ ン 放 射 性 薬 剤 に利 用 され る放 射性 同 位 元 素(ポ ジ トロ ン 放 出 核 種)の うち 炭 素(11C)や 酸 素(150)は,生 体 内 に 元 来 存 在 す る元 素 で あ り,フ ッ素(18F)は 水 素(H)や 水 酸 基(OH)
と等 価 性 の 高 い 性 質 を持 っ て い る た め,こ れ らを 用 い て水,酸 素 ガ ス,ブ ドウ糖 ア ミ ノ酸,脂 肪 酸,神 経 伝 達 物 質,受 容 体 や トラ ン ス ポ ー タ に特 異 的 に結 合 す る 物 質(リ ガ ン ド),種 々 の 酵 素 の 基 質 な ど,さ ま ざ ま な 生 体 物 質 や そ れ らの 類 似 物 質 を標 識 す る こ と に よ り放 射 性 薬 剤 と して 利 用 す る こ とが で き る15).そ の た め,PET装 置 を用 い る こ とで 多 くの 生 体 内 に 存 在 す る物 質 や 生 理 活 性 物 質 を そ の 化 学構 造 を保 持 した ま ま標 識 す る こ と に よ り,特 定 の臓 器 の 血 流 分 布 や 酸 素 代 謝,糖 代 謝,受 容 体 結 合 能,酵 素 活 性 な どの 生 理 学 的 性 質 を特 異 的 に画 像 化 す る こ と が で き る よ うに な り,測 定 す る こ とが 可 能 とな る15).PETに 用 い られ る放 射 性 同 位 元 素 は 半 減 期 が 短 い た め,原 則 と して 院 内 の サ イ ク ロ トロ ン を用 い て製 造 され る.そ の た め,製 造 され た ポ ジ トロ ン放 射 性 薬 剤 の 品 質 管 理 は,院 内 で 行 う必 要 が あ る.た だ し,18F‑FDGに 限 り,放 射 性 医 薬 品 メ..̲..カか ら製 造 販 売 され て い る.
SinglePhotonEmissionComputedTomography(SPECT)と 比 較 したPETの 特 徴15)と して,
① 一 般 的 に 空 間 分 解 能,感 度 お よび 画 質 が 優 れ て い る.
② 放 射 能 濃 度 分 布 を 測 定 す る こ とに よ り求 め られ る 定 量 性 が 優 れ て い る.
③ 代 謝 や 受 容 体 な ど生 理 ・生 化 学 的 機 能 を画 像 化 で き る.
④ 代 謝 率 や 受 容 体 結 合 能 な ど を トレー サ 動 態 モ デ ル で 定 量 が で き る.
⑤ 半 減 期 が 短 い た め,原 則 と して 放 射 性 薬 剤 の 院 内 製 造 が 必 要 と な る.
⑥ 減 衰 の 時 間 を 待 っ て繰 り返 し測 定 が で き る.
⑦ 二 核 種 同 時 測 定 をす る こ とが で き な い.
⑧ 放 出 γ 線 の エ ネ ル ギ ー が 高 い た め 職 員 や 他 の 被 検 者 へ の被 ば く に 注 意 す る 必 要 が あ る.
な どが 挙 げ られ る.
CTやMRIと 比 較 した 核 医 学 検 査 の 特 徴15)と して ,
① 形 態 診 断 よ りも機 能 診 断 をす る検 査 法 で あ る.
② 造 影 剤 に 比 べ て 微 量 の 放 射 性 薬 剤 を 投 与 して 検 査 が で き る が,全 身 の 被 ば く を と も な う.
③ 時 間 分 解 能 と空 間 分 解 能 は劣 る .
④ 体 内 の 金 属 に よ る影 響 が 比 較 的 少 な い.
⑤MRIと 比 較 して,定 量 性 が 優 れ る.
⑥MRIと 比 較 して,画 像 に ゆ が み が な い ・
⑦MRIと 比 較 して,放 射 線 被 ば くが あ る.
な どが 挙 げ られ る.
2.218F‑FDG‑PET検 査 の 概 要
腫 瘍FDG‑PET検 査 に つ い て 特 に 記 載 を す る.
2.2.1前 処 置
腫 瘍PET検 査 に 使 用 され るFDGは 血 液 中 の グル コ ー ス と競 合 す る16)た め に 糖 分 お よ び イ ン ス リン が と も に 下 が っ た 状 態 で 検 査 を 行 う必 要 が あ る.そ の た め 検 査 開 始4〜6 時 間 前 よ り絶 食 が 必 要 とな る17).ま た,飲 み 物 に つ い て は,糖 分 を含 ん で い な い もの16)
と し,薬 剤 に つ い て も,持 続 点 滴 中 の 糖 分 お よ び イ ン ス リン の 使 用 に 注 意 す る15)必要 が あ る.前 述 の よ うにFDGの 体 内 分 布 は,糖 分 に 影 響 され る た め 血 糖 値 測 定 を 必 ず 行 う必 要 が あ る.血 糖 値 が150mg/dL以 上 の 場 合 は,骨 格 筋 お よ び 心 筋 へ の 集 積 が 増 加 し,脳 へ の 集 積 が 低 下 す る な ど画 像 に 影 響 を 及 ぼ す 可 能 性 が 高 くな る15).
FDG投 与 後 は,1時 間 程 度 の 安 静 を 必 要 とす る.そ の 間 は,歩 行 や 読 書 な どの 行 為 に よ り起 こ り得 る筋 肉 へ の集 積 を抑 制 す る必 要 が あ る.
検 査 直 前 に は排 尿 を 促 し,膀 胱 内 の 尿 を 可 能 な 限 り少 な くす る こ とで 散 乱 線 の 影 響 お よび 被 ば く量 を低 減 す る こ とが で き る18).
2.2.2投 与 量
18F‑FDGの 投 与 は ,サ イ ク ロ トロ ンに よる院 内製造 と放 射性 医薬 品 メー カ よ り供 給 さ れ る2系 統 が 存 在 す る.薬 剤 の性 質 な どは 同 等 で あ る が供 給 量 に 違 い が あ る た め体 内 の 放 射 能 濃 度 分 布 に 関 与 し,画 質 や 被 ば く量 に違 い を 生 じ る よ うに な る15).放 射 性 医 薬 品 メー カ よ り供 給 され て い る18F‑FDGの 供 給 量 は,検 定 日時 に お い て185MBqの バ イ ア ル の み で あ る18)が,サ イ ク ロ トロ ン に よ る 院 内 製 造 の 供 給 量 に つ い て は,2次 元 収 集 で は185〜444MBq(3〜7MBq/kg),3次 元 収 集 で は111〜259MBq(2〜5MBq!kg)が 推 奨 され て い る19).3次 元 収 集 は2次 元 収 集 に 比 較 して 感 度 が 高 い た め投 与 量 を 低 減 させ る こ と が 可 能 とな る15).ま た,3次 元 収 集 で は 投 与 量 を増 加 す る こ と に よ り偶 発 同 時 計 数 が 増 加 し,画 質 が 劣 化 す る 恐 れ が あ る た め 注 意 が 必 要 で あ る.
2.2.3撮 像 方 法
腫 瘍PET検 査 の撮 像 範 囲 は,頭 頂 部 〜 鼠 径 部 ま で の 範 囲 を撮 像 す る の が 一 般 的 で あ る が,腫 瘍(悪 性 黒 色 腫 ・骨 肉腫 な ど)の 発 生 部 位 に よ っ て は,足 底 部 ま で を 含 め た全 身 す べ て を撮 像 す る こ と も あ る18).上 肢 に つ い て は,通 常 は 拳 上 せ ず に体 幹 部 に 下 げ て 固 定 して 撮 像 す る16).
収 集 は,エ ミ ッ シ ョン ス キ ャ ン お よび トラ ン ス ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン を 行 う.ト ラ ン ス ミ ッシ ョ ンス キ ャ ン は ,以 前 は18F‑FDG投 与 前 に 行 わ れ て い た が,最 近 で は エ ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン後 に 行 わ れ る こ とが 多 くな っ て い る .ま た,ト ランス ミッシ ョンス キ ャンは, 外 部 線 源 を用 い る かPETICT装 置 のCTデ ー タ を 変 換 して 減 弱 マ ッ プ を作 成 して 補 正 す
る方 法 とあ る が,最 近 のPET検 査 で は 後 者 を 用 い る こ とが 多 く な っ て い る17).
撮 像 方 向 は,尾 側 か ら頭 側 方 向 に 行 う.こ れ は,FDGが 尿 中 に排 泄 され るた め,膀 胱 内 に 尿 が貯 留 す る 前 に撮 像 を終 え る必 要 が あ る か らで あ る17)。
基 本 的 に は,18F‑FDGの 投 与 後60分 前 後 よ り20分 〜40分 間 程 度 の 撮 像 を行 う こ とが 多 い が,病 変 の 種 類 に よ っ て は90分 〜120分 後 に 遅 延 相 を 追 加 撮 像 す る施 設 も あ る17).
ま た,長 時 間 の 撮 像 と な るた め 体 動 へ の 対 策 や 室 温 な ど の環 境 に も 配 慮 す る 必 要 が あ る
18)
2.3PET装 置 の 概 要
2.3.1同 時 計 測 の 概 要
2.3.1.1同 時 計 測 の原 理
同 時 計 測 とは,PET装 置 に て 消 滅 放 射 線 を 同 時 に 計 測 す る計 測 法 の こ とで あ り,原 理 をFig.2.1に 示 す17).PET検 査 で 用 い られ る 放 射 性 同 位 元 素 の 原 子 核 は,安 定 した 状 態 に 比 べ 陽 子 が 多 く 不 安 定 で あ る た め 陽 子 が 中性 子 に 変 わ り安 定 状 態 に 推 移 す る 17).そ の 際 に,陽 子 か らプ ラ ス の 電 荷 を も つ 電 子(陽 電 子:β+線)を 放 出 し,電 子 と 反 応 す る と 両者 は2本 の γ線 に 変 わ る17).そ れ ぞ れ の γ線 の エ ネ ル ギ ー は,電 子 の 静 止 エ ネ ル ギー で あ る511keV(質 量9.1×10‑31kgに 相 当)と な り,こ の γ線 を 消 滅 放 射 線 とい い,核 種 に よ らず エ ネ ル ギ ー が 一 定 とな る17).原 子 核 か ら放 出 され た 陽 電 子 が 電 子 と反 応 す る ま で の 距 離 を 陽 電 子 飛 程(positronrange)と 呼 び,そ の 飛 程 は核 種 に よ り異 な っ て い る17).消 滅 放 射 線 は,約180度 に対 向 して 放 射 され る た め,こ の一 対 の 消 滅 放 射 線 を2っ の 検 出 器 で 同 時 に 検 出 す る こ とに よ り同 時 計 測 を 行 うこ とが で き
る.
PET核 種 r¥
匝 511k・Vγ線(光 子)＼
＼ ノ
約180Q
P陽 子
f7中 性 子
ポ ジ トロン(陽 電 子) 電 子
電 子 ニ ュ ー トリノ 電 子,陽 電 子 の 静 止 質 量 高 速
[検 出器}「
{」 イへ タ
Fig、2.1Principleofcoincidencecountandannihilationγ 一rays5).
消 滅 放 射 線 の エ ネ ル ギ ー は511keVで あ る が,実 際 のPET装 置 で は,シ ン チ レー タ に 依 存 す るが,350keV〜650keV(BGOの 場 合)の 範 囲 の エ ネ ル ギー の 消 滅 放 射 線 を計 測 す る.こ の 収 集 エ ネ ル ギ ー 範 囲 をエ ネ ル ギ ー ウ ィ ン ドウ(energywindow)と 呼 ぶ ・ 一 対 の 消 滅 放 射 線 は2つ の 検 出 器 に よ っ て 検 出 され,同 時 で あ る か の判 定 を 同 時 計 数 回 路 に て 行 う.こ の 同 時 計 測 で は,消 滅 放 射 線 を検 出 した2つ の 検 出器 を結 ぶ 線 上 に 発 生 点 が あ る こ と が わ か る5).こ の2つ の 検 出 器 を 結 ぶ 線 を 同 時 計 測 線(Lineof Response:LOR)と 呼 び,こ れ が 同 時 計 測 に お け る検 出 単 位 とな る.そ の た め,同 時 計 測 線 に は 検 出 器 か らの 方 向 の 情 報 も含 ま れ る た め,シ ン グ ル フ ォ トン の 計 測 と異 な り
コ リメ ー タ が 不 要 とな り,多 方 向 か らの 消 滅 放 射 線 を 検 出 で き る よ うに な り高 い 感 度 を得 る こ とが で き る.
2.3.1.2同 時 計 測 の 種 類
PET検 査 に お け る 同 時 計 測 法 に て 計 測 され る カ ウ ン トに は 「真 の 同 時 計 数(true ooincidence)」,「 偶 発 同 時 計 数(randomcoincidence)」,「 散 乱 同 時 計 数(scatter coincidence)」 お よ び 「シ ン グル ス(singles)」 の4種 類 に分 類 す る こ とが で き る.ま
た,真 の 同 時 計 数,偶 発 同 時 計 数 お よ び 散 乱 同 時 計 数 を 合 わ せ た も の を 全 同 時 計 数 (prompt)と い い,デ ー タ の 収 集 時 に 実 際 に 計 測 され る も の とな る.
真 の 同 時 計 数(Fig.2.2a)は,1つ の 線 源 か ら出 た2本 の 消 滅 放 射 線 を2つ の 検 出 器 で 検 出 した もの で あ る5).こ の 計 数 率 は,放 射 能 濃 度 に比 例 し,画 像 の 信 号成 分 とな る17).全 同 時 計 数 よ り偶 発 同 時 計 数 と散 乱 同 時 計 数 を 減 算 す る こ と に よ り求 め る こ と が 可 能 と な る.
偶 発 同 時 計 数(Fig.2.2b)は,2つ の 異 な る線 源 か ら放 出 され た 消 滅 放 射 線 を た ま た ま2つ の 検 出 器 で 同 時 に検 出 す る こ と で,実 際 の 線 源 位 置 とは 無 関 係 の 同 時 計 測 線 上 に 線 源 が あ る と誤 認 識 して しま うも の で あ る5).ま た,体 軸 方 向 の 視 野 外 か ら の放 射 能 も偶 発 同 時 計 数 の原 因 とな る.こ の 計 数 率 は,放 射 能 濃 度 の2乗 に 比 例 し,雑 音 成 分 とな る た め画 質 や 定 量 性 を 劣 化 させ る 。 この 偶 発 同 時 計 数 は,デ.̲̲.タ 収 集 時 に他 の 同 時 計 数 と分 け て 計 測 され る こ と が 多 い17).
散 乱 同 時 計 数(Fig.2.2c)は,1つ の 線 源 か ら出 た 消 滅 放 射 線 の 片 方 も し くは 両 方 が 被 検 者 の 体 内 や ベ ッ ド,ヘ ッ ドホ ル ダ な ど と相 互 作 用 を 起 こ し曲 げ られ た も の を 計 測 す る こ と に よ り実 際 の線 源 位 置 とは 無 関 係 の 同 時 計 測 線 上 に 線 源 が あ る と誤 認 識 して しま う もの で あ る.こ の 計 数 率 は雑 音 成 分 と な る た め画 像 の コ ン トラ ス トや 定 量 性 を 劣 化 させ る17).
シ ン グ ル ス(Fig .2.2d)は,1本 だ け 消 滅 放 射 線 が 検 出 され た も の で あ り,カ ウ ン ト を 直 接 利 用 す る こ とは な い5).そ の た め,カ ウ ン トそ の も の を保 存 す る こ とは な い が, 総 シ ン グル ス 計 数 率 や 検 出 器 ご との 計 数 率 を保 存 し,数 え 落 と しの 補 正 や 偶 発 同 時 計 数 の推 定 な ど に利 用 し て い る 装 置 も あ る17).
A
)a
B A
)b
a)Truecoincidence
b)Randomcoincidence
A
c
〃 ・φジA OB
)C )d
c)Scattercoincidence
d)Singles
Fig.2.2Typeofcoincidencecounts.
2.3.2PET装 置 の 検 出 器
検 出 器 は,リ ン グ状 に 配 列 され て お り トン ネ ル 状 の撮 像 可 能 域 を 形 成 し,ブ ロ ッ ク検 出 器 よ り作 られ て い る.こ の ブ ロ ック 検 出 器 は,複 数 の シ ン チ レー タ 素 子 を ブ ロ ッ ク状 に配 列 し複 数 の 光 電 子 増 倍 管(PMT)と 結 合 させ た 構 成 とな っ て い る5).こ れ ら の組 み 合 わ せ は,検 出 効 率,空 間 分 解 能,時 間 分 解 能,コ ス トな どを 総 合 的 に考 え る と現 状 で は最 も適 して い る とい え る.今 後 に つ い て は,半 導 体 検 出器 を 用 い たPET装 置 お よび PET/CT装 置 の 開発 に よ り現 況 が変 化 す る こ と も考 え られ る15).
2.3.2.1シ ンチ レー タ
PET装 置 の シ ン チ レー タ に 求 め られ る性 能 は,γ 線 の 吸 収 係 数 が 高 く,発 光 量 が 多 く,減 衰 時 間 が短 い な どが 挙 げ られ る15).こ れ らの 性 能 の す べ て が優 れ て い る こ とに よ りPET装 置 と して の 性 能 が 発 揮 で き る よ うに な る.
PET装 置 で は 消 滅 放 射 線 の エ ネ ル ギ ー が511keVと 一 定 の た め γ線 の 検 出効 率 は, シ ン チ レー タ の 種 類 お よび 厚 み に左 右 され る15).例 え ば,1cm厚 のNal(Tl)で は約 30%し か 検 出 で き な い15)。そ の た め 同 時 計 測 を行 うPET装 置 で は2つ の 検 出 器 で 検 出 す る 必 要 が あ る た め検 出効 率 と して は 積 とな り,こ の 場 合 で は10%程 度 とな っ て しま う.こ れ がNal(Tl)をPET装 置 に 用 い な い 原 因 で も あ る15).こ の 原 因 を 解 消 す る た め の 方 法 は い くつ が あ る が,一 つ は,BGO(助Ge3012)お よ びLSO(Lu2SiO5:Ce)な
どの γ線 の 吸 収 係 数 が 高 い シ ン チ レー タ を使 用 す る方 法 で あ る15).
シ ン チ レー タ の 発 光 量 の 違 い は,空 間 分 解 能 お よび 同 時 計 測 の 時 間 分 解 能 に影 響 す る15).前 者 は,一 つ の 光 電 子 増 倍 管 に お け る シ ンチ レー タ の 弁 別 は,シ ン チ レー タ の
発 光 量 の 平 方 根 に 比 例 す る た め,発 光 量 の 多 い シ ン チ レー タ を用 い る こ とで,シ ン チ レー タ の個 数 を増 や す こ とが で き分 解 能 を 上 げ る こ とが で き る15).後 者 は,シ ン チ レ ー タ の発 光 の 立 ち 上 が り時 間 に影 響 を受 け る15).こ の発 光 の立 ち上 が りは,統 計 的 な 揺 らぎ が 存 在 す る た め,発 光 量 が 多 い ほ ど少 な くな るis).実 際 に は,シ ン チ レー タ の 発 光 量 が 多 くな る と発 光 の 立 ち 上 が り時 に 起 こ る揺 らぎ が 少 な く な り,同 時 計 測 時 間 (タ イ ム ウ ィ ン ドウ幅)を 短 くす る こ とが で き,結 果 と して 偶 発 同 時 計 数 が 少 な くな りPET装 置 の 画 像 を 向 上 させ る15).
シ ン チ レー タ の 発 光 減 衰 時 問 は,計 数 率 特 性 お よび 同 時 計 測 の 時 間 分 解 能 に影 響 す る.前 者 は,あ る一 定 以 上 の γ線 が 入 射 す る と検 出 器 内 で シ ン チ レー シ ョ ン光 が 重 な り合 う現 象(パ イ ル ア ップ)が 生 じ,一 部 の シ ン チ レー シ ョン 光 が 計 測 で き な く な る 15).こ れ が数 え落 と しと呼 ばれ る もので あ る.こ の現象 は,発 光減 衰 時 間が短 くな る こ と で 起 こ りに く くな り,結 果 と して 計 数 率 特 性 を 向 上 させ る こ とに な る.後 者 は, 減 衰 時 間 が 短 い ほ ど発 光 の 立 ち 上 が り時 の 統 計 的 な揺 らぎ が少 な く な る た め,同 時 計 測 の 時 間 分 解 能 を短 くす る こ とが で き,こ れ に よ り,偶 発 同 時 計 数 が 少 な く な りPET 装 置 の 画 像 が 向 上 す る15).
現 在PET装 置 に用 い られ る シ ンチ レー タ と して は,NaI(Tl),BGO,GSO(Gd2SiO5:
Ce),Lsoお よびLYSO(Lu2̲XY。SiO5:Ce)な どが利 用 され て い る15)(Table2.1).2つ の 検 出 器 で 検 出 す る 際 に 計 測 時 刻 の 差 か ら線 源 の 位 置 を 求 め よ う とす るTOF‑PET(timeof flightPET)は,短 い 同 時 計 測 の 時 間 分 解 能 が 必 要 と な る た めLSOお よびLYSOが 用 い ら
れ て い る.LSOとLYSOの 性 能 は概 ね 同 程 度 で あ る.
Table2.1Characteristicsofthescintilatorl8λ
PET検 出器 に使 われてい るシンチ レー タの特性 シ ン チ レー タ NalBGOLSOGSO
実行原子番号 51746659
密 度(9/cm3) 3.77.17.46.7
減 弱 係 数(CI111) 0,340,920,870.66
発光量[相 対値] 100157525 光 の 減 衰 時 間(ns) 2303004060 エネル ギー分解能(%) 818128
減 弱係数 は511keVの 光子 の組織 に対す る値
2.3.2.2光 セ ンサ
PET装 置 の光 セ ン サ と して は,光 電 子 増 倍 管(PMT)が 最 も使 用 され て い る.こ れ は,コ ス ト面 も あ る が 性 能 も 兼 ね備 え て い る た め で あ る16).PMTは,シ ンチ レー タ に 入 射 した γ線 が 光 に 変 換 され,そ の 光 をPMTで 電 気 信 号 に 変 換 す る役 割 を 持 っ て い る.
実 際 に は,PMTの 光 電 面 に入 射 し た シ ン チ レー タ か ら の 光 子 が 光 電 子 放 出 に よ り電 子 に 変 換 され る.そ の 後,PMTの2次 電 子 増 倍 電 極(ダ イ ノ ー ド:約10段)で 次 々 に 増 倍 され,印 加 電 圧 の 大 き さ に依 存 して105〜107倍 程 度 ま で 増 倍 され る17).増 幅 が 大 き い た め 外 部 雑 音 か らの 影 響 を受 け に く く な る.応 答 速 度 も速 く,通 常 のPMTで 走 行 時 間 の 広 が り(transittimespread)がlns前 後 とな る.TOF‑PET用 のPMTに つ い て
は,250ps前 後 と な っ て い る.量 子 効 率 は20〜30%程 度 とな っ て い る15).
ま た,そ の 他 と して 光 電 陰 極 に入 射 す る 光 子 の 位 置 情 報 を 電 子 増 幅 した 後 で も行 え る位 置 検 出 型PMT(PS‑PMT)15)や 平 板 型PMT(FP‑PMT)18)な ど も利 用 され て い る.
2.3.3PETに 必 要 な デ ー タ 収 集
2.3.3,1ト ラ ン ス ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン
被 検 者 の 内部 か ら放 射 され た 消 滅 放 射 線 は,被 検 者 自身 に よ り減 弱 され て 一 部 しか 同 時 計 測 す る こ とが で き な い17).そ の 一 方 で,被 検 者 の 体 内 を通 過 す る と き の 減 弱 の 大 き さは,そ の 線 源 位 置 に依 存 す る こ と な く,吸 収 体 の 長 さ と吸 収 体 の減 弱 係 数 で 決 ま る とい う特 徴 が あ る17).そ こで,外 部 線 源 を用 い て 被 検 者 を 外 部 照 射 し,同 時 計 数 線 上 の γ線 透 過 率 を取 得 す る こ とが トラ ン ス ミ ッ シ ョ ンス キ ャ ン とな る.こ の 透 過 率 の 逆 数 を 画 像 再 構 成 時 に 利 用 して エ ミ ッ シ ョン デ ー タ の 減 弱 補 正 を行 うこ とが で き る
15)
ノ イ ズ の 多 い トラ ン ス ミ ッシ ョ ンデ ー タ は,PET画 像 に ノイ ズ と して 現 れ て しま い, 定 量 値 に も影 響 を 与 え る た め,可 能 な 限 り ノイ ズ の 少 な い トラ ン ス ミ ッ シ ョ ン デ ー タ を用 い る 方 が 良 い.し か し,特 に 外 部 線 源 を 用 い た トラ ン ス ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン で は, 十 分 な 計 数 を得 る こ とが 難 しい た め,ト ラ ン ス ミ ッ シ ョン デ ー タ の ノイ ズ を 低 減 させ る よ うな 手 法 を用 い る こ と が あ る.ノ イ ズ の 低 減 法 と して は,ス ム.̲.̲ジン グ フ ィル タ を用 い る 方 法 やSAC(segmentedattenuationcorrection)法 を用 い る方 法 が あ る17).SAC 法 とは,短 時 間 収 集 の ノイ ズ の 多 い トラ ン ス ミ ッ シ ョ ンデ ー タ に よ る減 弱 マ ップ を骨, 軟 部 組 織 肺 野 な どに 区分 す る こ とで 誤 差 の 少 な い 補 正 計 数 と して 求 め る方 法 で あ る
17)
PET装 置 に お け る トラ ン ス ミ ッ シ ョン ス キ ャ ン に は,外 部 線 源 を使 用 した 方 法 とX 線CTを 使 用 し た 方 法 の2種 類 が 存 在 す る.現 在 で は,PETICT装 置 が 主 要 と な っ て い る た めX線CTに よ る トラ ン ス ミ ッシ ョ ン ス キ ャ ン が 多 くな っ て い る.外 部 線 源 を使 用 し た トラ ン ス ミ ッシ ョ ン は,68Ge‑68Ga線 状 線 源 を利 用 した 装 置 と137Cs点 線 源 を利 用 し た装 置 の2種 類 が あ る17).
・68Ge‑68Ga線 状 線 源 の 特 徴
68Ge ‑68Ga線 状 線源 は,装 置 に よ り1本 〜3本 が 使 用 され て お り,同 時 計 測 方 式 に て トラ ン ス ミ ッシ ョン ス キ ャ ン時 に用 い られ て い る.こ の 方 法 で は,エ ミ ッ シ ョン ス キ ャ ン と同 一 エ ネ ル̲̀と な る た め 正 確 な 減 弱 補 正 デ ー タ を 得 る こ とが で き る.
しか し,回 転 して い る線 源 の 近 く に あ る検 出 器 の 不 感 時 間 や 偶 発 同 時 計 数 の 影 響 で 短 時 間 の 収 集 で は 十 分 な 計 数 を得 る こ とが で き な い こ と が 多 い17).ま た,比 較 的 半
減 期 が 短 い た め 定 期 的 に 外 部 線 源 を 購 入 しな け れ ば な ら な い17).そ の た め,購 入 時 期 との 経 過 日数 に よ っ て ス キ ャ ン 時 間 を延 長 す る な ど工 夫 が 必 要 な こ と も考 え られ
る17).
・137Cs点線 源 の 特 徴
137Cs点 線 源(662keV)を 使 用 した トラ ン ス ミ ッシ ョン は
,68Ge‑68Ga線 状 線 源 と 異 な りシ ン グ ル フ ォ トン で あ る た め シ ン グ ル 計 数 に よ る測 定 で あ る た め,線 源 強 度
も大 き くで き 高 計 数 率 の トラ ン ス ミ ッ シ ョンデ ー タ を得 る こ とが で き る た め 収 集 時 間 も短 時 間 と な る17).ま た,半 減 期 が 約30年 と と て も長 い た め線 源 交 換 の 必 要 が な い17).し か し,エ ネ ル ギ ー が662keVで あ る た め 得 られ る減 弱 係 数 を511keVに 変 換 す る 必 要 は あ る が,両 者 の エ ネ ル ギ ー レベ ル に お い て は,質 量 吸 収 係 数 比 は 体 内 組 織 の 違 い で ほ とん ど変 わ らな い た め,511keVへ の 変 換 は 単 一 の係 数 で 補 正 す
る こ とが 可 能 とな る17).
・X線CTに よ る 減 弱 補 正 の 特 徴
X線CTに よ る減 弱 補 正 は,CT画 像 のCT値 を 消 滅 放 射 線 の エ ネ ル ギ ー で あ る511 keVの 減 弱 係 数 に変 換 し,変 換 後 のCT画 像 か らPETと 同 一 のLORを 得 るた め に フ
ォ ワ.̲̲̲ドプ ロ ジ ェ ク シ ョン を し て サ イ ノ グ ラ ム を 作 成 して か ら減 弱 補 正 を行 う15).
こ の 方 法 は 外 部 線 源 に よ る減 弱 補 正 と異 な り短 時 間 で ノイ ズ の 少 な い トラ ン ス ミ ッ シ ョン デ ー タ を 得 る こ と が で き る.ま た,X線CTの 撮 影 条 件 は,低 い 線 量 で 撮 影 して も外 部 線 源 の減 弱 補 正 用 デ ー タ よ り格 段 に ノイ ズ の 少 な い デ ー タ を 得 る こ とが で き る15).
2.3.3.2エ ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン
放 射 性 薬 剤 を 投 与 した 被 検 者 よ り放 出 され る2本 の 消 滅 放 射 線 を 同 時 計 測 し,体 内 の放 射 性 薬 剤 の 分 布 状 態 を 求 め た も の が エ ミ ッシ ョ ン ス キ ャ ン とな る15).エ ミ ッシ ョ ン ス キ ャ ン に は 全 身FDG撮 像 検 査 の よ うな 静 止 した 分 布 状 態 の 撮 像(ホ ー ル ボ デ ィお よ び プ ラナ ー な ど)と 放 射 性 薬 剤 の動 態 を経 時 的 に 追 跡 をす る撮 像 が あ る.さ らに, 呼 吸 同期 撮 像 お よ び 心 電 図 同 期 撮 像 な ど位 相 分 割 を す る撮 像 方 法 も あ る15).
エ ミ ッシ ョン ス キ ャ ン は,放 射 性 薬 剤 の集 積 状 況 を反 映 した も の で あ り,PET画 像 の 画 質 お よび 定 量 性 を決 定 づ け る も っ と も重 要 な デ.̲̲.タで あ る15).
2.3.3.32次 元 収 集 と3次 元 収 集
エ ミ ッ シ ョ ン ス キ ャ ン に は,体 軸 方 向 に の み 有 効 な コ リメ ー タ と同 様 の 用 途 で使 用 され て い るセ プ タ(ス ライ ス シ ー ル ド)を 装 着 した2次 元(2D)収 集 とセ プ タ を 使 用 しな い3次 元(3D)収 集 の2種 類 が あ る15).セ プ タ は,タ ン グ ス テ ン な ど γ線 の 阻 止 能 が 高 い 素 材 で 作 成 され,検 出 器 リン グ の 間 に 配 置 され て い る.近 年 の 装 置 で は,特 にPET/CTに お い て セ プ タ を 備 え て い な い3次 元 収 集 専 用 機 が 多 く な っ て い る15).
2次 元 収 集 は,リ ン グ 間 の 同 時 計 測 が セ プ タ で 制 限 され て い る た め リン グ間 の 同 時 計 測 線 も制 限 を受 け る.そ の た め 感 度 が低 くな る が,特 に 視 野 外 放 射 能 か ら の 偶 発 同
