2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a next-generation PET detector with TOF and DOI detection capability
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17K18378
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
田久 創大 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, 博士研究員(任常) (60796473)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | PET / TOF / DOI / 放射線検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、がん診断や脳機能計測・薬剤開発等で活躍するPET（陽電子断層撮影法）装置の画質（解像度と感度）改善に向けて、ガンマ線飛行時間差（time-of-flight: TOF）計測技術と三次元放射線位置（depth-of-interaction : DOI）計測技術の両立が可能である実用的なPET検出器の開発を進めている。
本年度は、両端光読み出し方式において、実用的な検出器構造を模索する実験を行った。前年と同様に、TOF 用シンチレータとして優れた性能を持つ3 mm角のLYSO・LFS シンチレータを用いた。受光素子も同様に、TOF性能に特化したSiPMである浜松ホトニクス製MPPCアレイモジュールを用いた。MPPCの有効受光面サイズは3 x 3 mm2、サブピクセルサイズは75 μmである。シンチレータの長さ（10～20 mm）やDOI分割数（2～６層DOI等）を変えた検討に加えて、表面研磨状態や結晶辺縁材料（反射材の種類や巻き方・挿入方法等）を変えた実験を行った。結果として、DOI分解能3～４mm程度で200 ps台の優れたTOF分解能が得られた。
前年度までの結果と、本年度に得られたDOI分解能・TOF分解能を踏まえて、頭部用PET装置を模擬した装置性能を比較するGEANT4モンテカルロシミュレーションを行った。分解能や感度・画質等の評価を行い、従来と比較して優れた性能が得られることを確認した。したがって、本研究で得られたDOI分解能とTOF分解能を両立する検出器を用いることで、PET装置の画質は大きく改善することが分かった。
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