既存のPET検査の新たな光のシグナルで組織の微細環境を見える化する新技術 ―世界初、ポジトロニウム比率画像化(PRI)の原理検証に成功―

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2026-08-06 東京大学

東京大学と英国ヨーク大学の共同研究グループは、PET検査で発生する陽電子の「3光子崩壊」を利用し、組織の微細環境を画像化する世界初のポジトロニウム比率イメージング(PRI)の原理実証に成功した。従来のPETは薬剤の集積量しか評価できず、がんの低酸素状態など組織の質的情報を捉えにくかった。また、既存のポジトロニウム寿命法は特殊なPET薬剤を必要とする課題があった。本研究では、3光子崩壊の幾何学的対称性を利用して画像再構成を大幅に簡略化し、高エネルギー分解能を持つ独自検出器と既存のPET薬剤18F-FDGを組み合わせることで、追加の薬剤開発や被ばくなしにポジトロニウム比率の画像化を実現した。これにより、生体組織の空隙構造や低酸素状態を非侵襲的に可視化でき、がんの悪性度や治療抵抗性の評価、アルツハイマー病の超早期診断への応用が期待される。さらに、診断と治療を組み合わせるセラノスティクスとの親和性も高く、次世代の個別化医療を支える革新的な核医学技術として期待される。

既存のPET検査の新たな光のシグナルで組織の微細環境を見える化する新技術 ―世界初、ポジトロニウム比率画像化(PRI)の原理検証に成功―
陽電子3光子崩壊による次世代核医学検査のイメージ図

<関連情報>

純粋な陽電子放出体を用いた三光子崩壊の直接イメージングによるPETの進歩 Advancing PET through direct imaging of three-photon decay using pure positron emitters

Macoto Fujimoto,Riku Sato,Moh Hamdan,Mizuki Uenomachi,Peter Caradonna,Laura Stephenson,Archie Montgomery,Julien Bordes,James R. Brown,Daniel P. Watts & Kenji Shimazoe
Communications Physics  Published:06 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42005-026-02782-6

Abstract

Positronium is abundantly formed inside the human body during positron emission tomography (PET). Its properties, such as lifetime and three-photon decay rate, are highly sensitive to the microenvironment, particularly oxygen partial pressure and the size of free voids. Thus, positronium is a promising biomarker for an imaging modality complementary to conventional PET imaging. Here we achieved positronium ratio imaging through the direct localization of three-photon annihilation events. The first image of the three-to-two-photon decay ratio was obtained using high-resolution scintillation detectors and a standard radiotracer, yielding results highly consistent with positronium lifetime studies. A spatial resolution of sub-1.1 cm is achieved in both experimental and simulated data without relying on tomographic reconstruction or time-of-flight information. This technique provides additional information about tissue hypoxia or morphology, offering potential for improved early diagnosis.

医療・健康
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