標的アイソトープ治療のための核種精密イメージング技術の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K16777
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 草野 広樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 計測・線量評価部, 研究員 (10547615)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 標的アイソトープ治療 / X線 / イメージング / 位置敏感型検出器

Outline of Annual Research Achievements

アルファ線による標的アイソトープ治療は、転移性の悪性腫瘍に効果的な全身治療法として有望であり、At-211はアルファ線放出核種の有力な候補である。本研究は、At-211による標的アイソトープ治療に向けて、放射性薬剤の生体内分布の可視化技術を開発し、薬剤の臓器集中性や治療効果の検証、臓器への被ばく線量の評価、等へ活用することを目的とする。
2021年度は、X線イメージング装置の試作と性能評価、およびSiPMを利用したX線検出器の検出器固有性能評価を実施した。まず、X線イメージング装置として、モノリシック型NaI（Tl）シンチレータ（50 mm×50 mm×3 mm）、位置敏感型PMT、ピンホールコリメータ（タングステン、厚さ3 mm、開口部0.7 mm角）を用いて試作機を製作した。ガンマ線較正線源による性能評価の結果、At-211の崩壊に伴うX線（77-92 keV）に対して、距離20 mm以下のとき感度10^-4以上、システム空間分解能2 mm（FWHM）以下が達成できる見通しを得た。
また、位置敏感型PMTの代替としてSiPM（6 mm×6 mm、64ピクセル）と電荷分割回路（16チャンネル）によるX線検出器を試作し、固有性能評価を行った。結果、122 keVのガンマ線に対して検出器固有空間分解能約1.3 mm、エネルギー分解能約12.7%となり、空間分解能の点でPMTとほぼ同じ性能が得られることを示した。さらに、モノリシック型のLaBr3（Ce）シンチレータを利用した場合、NaI（Tl）と同程度の検出器固有空間分解能を維持し、エネルギー分解能を約8.3%に改善することができた。したがって、X線検出器へのSiPMの利用および読み出し信号数の削減により、小型軽量、低電圧動作、振動や磁場に強い、といった特徴を持ち、簡便で低コストな装置が実現できることを示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

X線イメージング装置のガンマ線較正線源による評価を行った後、At-211核種を用いたイメージング試験を行うことを予定していた。しかし、製造施設のトラブルのためにAt-211が入手できず、予定していた実験を完了できなかったため、研究計画に遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

X線イメージング装置試作機を用いてAt-211に対するイメージング性能の評価試験を実施することで、At-211の分布および強度の定量性能を検証する予定である。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた主な理由は、イメージング試験を延期したことにより、イメージング装置試作機の一部部品製作、実験治具製作、等を延期したためである。次年度は、主にAt-211のイメージング試験の実施、および成果報告の費用として使用する計画である。