完全な開放空間を有する走査型PET装置 Scratch-PETの開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K20239
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 岩男 悠真 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 先進核医学基盤研究部, 研究員 (40758330)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: PET / 走査型PET / モーショントラッキング

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，新たなPET装置であるScratch-PETの基礎技術開発を行う．Scratch-PETとは，術中リアルタイムPET撮像を目的とした完全な開放空間を有しており，被験者の背面に並べたディテクターに対し，対となるディテクターは術者が手に持ち，任意の個所をなぞるように動かすことで，該当箇所のPETイメージが更新されていくという世界初のコンセプトとなるPET装置である．
ディテクターを固定せず，あえて自由に動かせる状態にすることで，撮像範囲やアングルに対して高い自由度を有し，かつ必要なディテクターの数を最小限に抑えることで大幅なコストダウンや，広い設置範囲を必要としないメリットがある．
本年度は，シミュレーションにより予測される性能を明らかにするとともに，ディテクタ配置などに対する詳細な検討を行った．

Current Status of Research Progress

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

Reason

Scratch-PETの実現に向け，シミュレーションにより詳細性能を明らかにした．
シミュレーションにはGeant４を用いたが，ディテクタ配置が撮像中にダイナミックに変化するような状況を再現するため，収集時間を短時間フレームに区切り，各フレームにおけるディテクタ配置を表すジオメトリファイルを自動生成し，シミュレーションを行ったうえで，後処理的にすべてのフレームを統合し再構成を行うソフトウェアを開発した．
開発したシミュレーションツールを用いて，プールファントムとデレンゾファントムの再構成を行い，ディテクタ配置や走査方法が均質性や解像度に与える影響について明らかにした．

Strategy for Future Research Activity

シミュレーション結果をもとに，少数のディテクタを使った実機開発に取り組む．
基本的な収集系などはすでに実装済みのため，モーショントラッキング装置とPET装置との座標統合手法の開発が主な課題となる．具体的には，専用の治具を作成しこの問題に対処する所存である．
実機を用いてファントム収集を行い，Scratch－PETの基本性能を明らかにする．

Causes of Carryover

本年度は，ScratchーPETの要求性能の詳査のため，シミュレーションを中心とした研究を行った．そのため，大きな支出が生じず，ディテクタの購入等が次年度に繰り越しとなったことが差額発生の大きな要因である．