NEDOなど 陽電子放射断層撮影装置検査用に結晶の製造技術を確立

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2020年1月27日

直径4インチのCe:GAGGシンチレーター結晶
直径4インチのCe:GAGGシンチレーター結晶

 NEDO・C&A・東北大学は、陽電子放射断層撮影装置(PET)検査用のセリウム添加ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット(Ce:GAGG)シンチレーター結晶を、直径4インチ径で製造する技術を確立した。

 この技術を活用することで、PETに使うシンチレーター結晶の高速時間応答・高発光量・高感度化などが見込まれ、PETの解像度が向上することから、より早期での小さながんの発見が可能となり、がん患者の医療費削減とQOL(生活の質)向上に寄与することが期待される。

 がん細胞の検知やアルツハイマー病の部位の同定で、PETによる検査が行われている。PET検査ではポジトロン(陽電子)を発生する薬剤を体内に注入し、ポジトロン核種が放出する放射線を特殊なカメラで検出することで、脳や心臓などに薬剤が集積する様子を断層写真に収める。

 PETのセンサーヘッドは、ポジトロン核種からの放射線を光に変換する結晶(シンチレーター結晶)と受光素子から成る、放射線検出器で構成されているため、PETの高性能化には、高速時間応答・高発光量・高感度で高いエネルギー分解能を持つ、シンチレーター結晶が必要だ。

 現行のPET用シンチレーター結晶には、セリウム添加ルテチウムイットリウムオルソシリケートなどが使われているが、精密な温度制御が要求されるほか、原料の大部分を中国産に依存していることに加え、価格が高騰しているなど、供給が不安定という課題があった。

 Ce:GAGGは従来のPET用シンチレーター結晶材料と比べ2倍程度の発光量を持つため、PET用シンチレーター結晶の高発光量化・高感度化によるPETの特性向上が見込めるが、蛍光寿命が長くPETには適していなかった。今回、最適な共添加剤とその最適濃度を見出だし、高い発光量を保ちつつ蛍光寿命を短くすることで、高速時間応答を実現し、PETにも適用できるようになった。

 すでに乳がん用PETだけでなく、局部用PETや環境モニター用コンプトンカメラ、欧州原子核研究機構(CERN)の次世代検出器、イタリア国立天体物理学研究所(INAF)の放射線天文学用検出器などへの採用の検討も本格的に始まっており、引き続き世界の放射線検出器・非破壊検査装置・医療画像装置への採用を目指す。