Development of innovative personalized medicine using real-time miniature dosimeters

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03615
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡部 浩司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田代 学 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (00333477) ; 四月朔日 聖一 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助手 (30210967) ; 三宅 正泰 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助手 (40282016) ; 鈴木 良一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (80357300) ; 高浪 健太郎 東北大学, 大学病院, 講師 (90447160)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 核医学 / 内部被ばく

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、核医学検査における革新的な内部被ばく推定法を提案し、核医学の新たな個別化医療を実現することを目的とする。本年度は、新しいPET薬剤[F-18]SMBT-1の測定、解析ソフトウェアの整備、小型線量計の開発の3つを実施した。
小型線量計D-Shuttleを体表面の16箇所に設置し、MAO-Bに特異的に結合するPET薬剤である[F-18]SMBT-1を投与した被検者(n=6)に対して合計6時間の全身PET撮像を行った。これにより、体内の臓器内の放射能の推定が行えるかを確認した。個人の体格の違いから臓器内の位置を補正するために、デジタルカメラから身体のさまざまな部位の長さを推定するソフトウェアを用い、外部から測定を行った。これにより、[F-18]SMBT-1の分布の個人差を補正する手法を開発した。
それぞれの小型線量計から、異なる時間測定値が得られ、個人の被ばく量の推定の重要性が明らかになった。また、被検者のMRIデータを参考にPET画像から各臓器の放射能濃度を抽出し、[F-18]SMBT-1の臓器中の放射能時間変化を求めた。これにより、それぞれの被検者の内部被ばく量の推定が可能となった。
データ処理のためのプログラムを開発し、人の体格に合わせて、モンテカルロ・シミュレーションの幾何条件を変更し、個人毎の被ばく線量を推定できるようにした。これにより、個人によって、被ばく量の違いを求めることが可能である。
さらに、新規小型線量計の開発を行った。これまでの小型線量計は、光通信を用いており、データ取得においてしばしば通信不良が発生した。そこで、光通信の代わりにブルーツースによる通信とし、データ取得を確実とした。本線量計により、装着が容易で、軽量かつ精度の高い測定が行えることを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナ感染症蔓延防止と施設の改修工事のため、臨床検査の一部が実施できなかったが、解析を行うには十分なデータは得られている。また、小型線量計の開発に関しては、いくつかのモデルを製造し、形状の最適化を行ったため、当初の予定よりも開発個数が少ないが、今年度に設計は完了しており、今後量産できる体制となっている。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、PET実験が開始されるまで、主にモデルの構築を行う。より個人の生体に近い、人体モデルを構築し、個人差を考慮した被ばくモデルを設計する。また、PET室、SPECT室の線量分布を測定を行い、３次元的なγ線エネルギーマップを作成する。これにより、より精度の高い線量計算を行う。