丸文研究奨励賞 ● 受賞者

がん診断・治療融合のための次世代PET装置
およびシステムの研究
安心・確実な「見える」放射線がん治療を目指して

山谷 泰賀
独立行政法人放射線医学総合研究所 分子イメージング研究センター
チームリーダー

研究の背景マック）と呼ばれる施設は、世界一の登録患ら、PETの世界はどのように変わるだろう者数（約6000名）を誇る。最近では、三次か？ 1970年代に、X線CT装置に続いていまだ死亡原因一位のがんに対し、放射元的に複雑な形状を持つがんに対してもなPET装置が登場して以来、PET装置の線を活用した医療への期待は大きい。放射

ぞるように照射できる、スポットスキャニング

研究開発は、主に、高解像度化、高感度線が持つ透過性は診断に欠かせないし、と呼ばれる技術が実用化するなど、照射技化、PETとCTを合体させたPET/CT、さ放射線を強く集中させればがんを根絶する術は日々進歩している。
しかし未だに解決さらにはPETとMRIを合体させたPET/MRIこともできる。
そのため、陽電子断層撮影法

れていない課題は、治療ビームが患部に計へと進められてきた。
しかし、PET装置の（PET）や重粒子線がん治療などに代表さ画通りに届いているかどうかをその場で観測開放化については誰も考えてこなかった。

れるように、放射線を活用したがんの診断する方法である。すなわち、線量集中性がこれに対して我々は、物理的に開放された法および治療法の技術革新が積極的に進高いということは、万が一照射がずれてしま空間を3次元画像化できる、世界初となるめられてきたが、診断と治療の組み合わせうと、がんは根治できず、かつ周辺の正常組開放型PET装置「OpenPET」を考案し、がもつポテンシャルについてはほとんど研究織にダメージを与えてしまうリスクと隣り合わその具現化を進めている。

されてこなかった。
一般的なPET検査では、陽電子放出核種であるフッ素の同位体（ 18 F、半減期約せであるため、重粒子線がん治療のポテン

2008年に提案した初期アイディアは、シャルを最大限に引き出すためには、この照図1中央に示すように、体軸方向に2分割射野イメージングが不可欠である。

した検出器リングを離して配置することで、解像度や感度を犠牲にすることなく物理110分）でブドウ糖を標識したフルデオキシ
グルコース（FDG）という薬剤を少しだけ注射する。がん細胞は、正常な細胞よりも多くのエネルギーを消費するので、1時間ほど経研究の成果
さて、もし開放型のPET装置が出来た

つと、がんにFDGが集中した状態になる。
そして、核種の崩壊に伴って同時にほぼ正反対に発生する一対の放射線を同時計数の原理で計測することで、薬剤の体内分布を断層像として画像化する。アルツハイマー病の早期診断に有効なPET薬剤の開発も注目されている。FDG-PETは、保険適用を受けここ10年で大きく普及が進んだ検査であるが、PET装置はまだPETのもつ潜在能力を活かしきれておらず、次世代装置の研究開発は世界的な競争下にある。
一方、炭素イオンを光速の7割近くにまで加速して照射する重粒子線がん治療は、たとえ深部のがんでもピンポイントで治療できるという、数ある放射線がん治療法の中で、最も線量集中性の高い治療法であり、現在は先進医療として承認されている。放射線医学総合研究所（放医研）のHIMAC（ハイ

図1 研究開発の全体像的に開放された視野領域を実現するものであった【1, 2】。2012年には、図2に示すような、円筒を平行な2つの斜面で切り取っ図2 放射線がん治療の照射野イメージングに特化した第二世代型OpenPETの概念図たような第二世代型のOpenPETを発表した【3】。
開放型PETができれば、ビームを開放空間に通すようにして、重粒子線を照射し図3 OpenPETの小型試作機を用いて重粒子線がん治療を可視化するコンセプト実証実験の一例

3. 創薬効率化

将来の展望

OpenPETは、PET診断自体をも変えるOpenPETの応用として、3つの構想をれば、検出器数、すなわちコストをむやみにながらPETイメージングすることが可能になり、その場での照射野イメージングが可ポテンシャルを持つ。具体的には、二重リング方式のOpenPETのアイディアを拡張す紹介する（図１下）。
1. PETでみながらの放射線治療増大することなく、一度に計測できる視野能になる。その原理を説明する。患者に照小型試作機でのコンセプト実証実験のを広げることができる【6】。すなわち、20cm射された重粒子線ビーム（炭素の安定核成功を受け、現在、2016年3月までにヒト程度に限られてきた体軸視野を、全身サイである12 C）の一部は、核破砕反応というサイズのOpenPET実証機を開発するプロズにまで拡張することができる。
これが実現原子核反応によって、陽電子放出核種でジェクトを進めている。
これと平行して、FDGすれば、これまで脳など局所に限定されてきや10 C（半減期ある11 C（半減期約20分）などの注射を併用して、標的であるがん自た生体機能の研究対象が全身に広がるほ約19秒）に変化する。よって、これらの核体も同時に可視化するトラッキング法の検か、たとえば新薬の開発過程において薬効種の体内分布をPETで画像化すれば、患討も行っている。
これは特に、肺がんなど呼に加えて副作用の診断も同時に出来るな

者体内でのビームの停止位置を可視化で吸等で動くがんの治療に有効であるが、そど、創薬の効率化にも貢献できるだろう。

きる。ただし、生成される陽電子放出核種の実現ためには、現在数分かかる画像処

最後に、OpenPETの具現化には、放射の数が微量であるなど効率に課題がある

理時間をほぼ実時間にするという、大きな線検出器の改善や画像処理アルゴリズムため、平行して、治療ビームそのものをはじ壁を乗り越えなくてはいけない【5】。の高速化など、他分野にわたる要素技術開めから11Cにする方法も検討した。

発が重要である。
また、学術面に加え、産業的な観点からも、最先端医療機器の多くを2. PETでみながらの外科治療
このコンセプトを実証するために、小型がんのトラッキングが現実のものになれ輸入に頼っている現状の打破に貢献したいと思う。

試作機を開発し、HIMACでアクリル模型

ば、OpenPETは外科治療にも役立つとを照射する実験を行った【4】。アクリルの模期待される。医師の被ばくの観点から見る

本研究開発は、放医研分子イメージング型に対して、通常の重粒子線ビーム（ 12 Cと、ロボット治療との組み合わせが最良で研究センターを中心とし、多くの研究者およ照射）に加えて、試行中の11 Cビーム照射あろう。

も行った。図3は、照射直後から20分間び技術者との共同研究の成果である。あらためて関係者各位に感謝する。

PET計測を行って、画像化した結果である。これより、あらかじめ設定した9mmのビーム停止位置の差が画像化されていることが分かる。特に、12C照射で可視化してReferences（参 考 文 献）【1】T. Yamaya, T. Inaniwa, S. Minohara, et al., Phy. Med. Biol., 53, 757-773, 2008.

いるものは二次的に発生した粒子である【2】T. Yamaya, E. Yoshida, T. Inaniwa, et al., Phys. Med. Biol., 56, 1123-1137, 2011.

ことに対して、11C照射では治療ビームその【3】H. Tashima, T. Yamaya, E. Yoshida, et al, Phys. Med. Biol., 57, 4705-4718, 2012.

ものが可視化されている点も特筆すべきである。以上より、OpenPETのコンセプトが実証された。

【4】T. Yamaya, E. Yoshida, S. Kinouchi, et al., 2012 IEEE NSS-MIC Conf. Rec., M06-2, 2012.
【5】H. Tashima, E. Yoshida, S. Kinouchi, et al, IEEE Trans. Nucl. Sci., 59, 40-46, 2012.
【6】T. Yamaya, E. Yoshida, N. Inadama, et al., IEEE Trans. Nucl. Sci., 56, 2644-2650, 2009.