<論文・報告>PET 検査とSPECT 検査の原理実証実験

Abstract

Positron Emission Tomography (PET) is a modern diagnostic method for cancer. A medical agent labeled with a positron-emitting radioactive isotope called a tracer is injected into the body. Positrons emitted by the tracer annihilate electrons, and pairs of gamma rays are consequently emitted in opposite directions. Coincidence measurements of the two gamma rays can determine the position of positron- electron annihilation. If we use a tracer that tends to concentrate within cancer cells, the PET scan becomes useful for imaging cancer within the body. In this study, 22Na was used as the positron emitter. Gamma rays were detected by 8 scintillation detectors consisting of GAGG (Gd3Al2Ga3O12) scintillators mounted on avalanche photodiodes. We carried out coincidence measurements of the two gamma rays, and demonstrated the principle behind PET scans. Additionally, we demonstrated the single-photon emission computed tomography (SPECT) scan used in cancer testing, and compared its performance with that of the PET scan.

近年の癌検査法として、放射性同位元素で標識した薬剤を体内に入れ、体内からの放射線を測定することで、癌の位置を特定する「PET検査」と呼ばれる方法が確立されている。PET検査では、放射性同位体の中でも「β＋崩壊」を起こす同位体を用いる。β＋崩壊では、陽電子が放出されるが、これが他の電子と衝突すると、電子と陽電子は対消滅し、2本のγ線が反対方向に放射される。この2本のγ線を同時計測すれば、陽電子の発生した位置を決定できるので、あらかじめβ＋崩壊核を含む薬剤を用いて癌細胞を標識しておくことで、癌の位置を特定することができる。今回の実験では、β＋崩壊を起こす22Naと、放射線が当たると発光する「シンチレータ」、光を電流に変換する「アバランシェフォトダイオード」を用いて、PET検査を再現し、その原理を実証してみた。また、同じく癌検査で用いられるSPECT検査も再現し、PET検査とSPECT検査の比較を行った。