東北大CYRICでのRI利用 - Tohoku University

東北大 CYRIC での RI 利用
東北大学
サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
放射線管理研究部渡部浩司
CYRIC の概要
東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセン
ター (Cyclotron and Radioisotope Center 略称
CYRIC) はサイクロトロンの多目的利用各部局で
は取扱い困難な高レベル RI やサイクロトロン生
成短寿命 RI の利用 RI 安全取扱いの全学的な教育
訓練などを行うために昭和 52 年度に設立された
学内共同教育研究施設です。
センター長
(谷内一彦(医))
加速器研究部
（理学)
測定器研究部
(理学）
核薬学研究部
（薬学）
サイクロトロン核
医学研究部
（医学）
放射線管理研究部
(工学・医工学)
CYRIC の場所
CYRIC の場所
地下鉄青葉山駅 (平成 27 年 12 月開通) から歩いて
5 分 (日本一の駅チカ大型加速器？)
サイクロトロン
930 型 AVF サイクロトロンと HM12 型サイクロト
ロンを所有
サイクロトロン棟
Ｎ
玄関
管理区域
放射性同位元素使用室　標識
発
放射線発生装置使用室　標識
廃
廃棄作業室　標識
貯
貯蔵室　標識
保
保管廃棄設備　標識
管
管理区域( 使用・貯蔵・廃棄施設) 標識
使
管理区域( 使用・貯蔵施設) 標識
棄
管理区域( 廃棄施設) 標識
水
排水設備　標識
貯蔵容器　標識
検
汚染検査室　標識
発
本体前室
管理区域出入口
サイクロトロン
本体室
汚染検査室
検
管
容
サイクロトロン
発
排気設備　標識
貯蔵箱　標識
930
管
気
箱
加速器部品
保管室
管
管
発
管
発
同
管
検
同
同
希釈槽
同
管
発
管
発
同
ＲＩ棟へ
発
棄
第２貯留槽
貯
第３貯蔵室
管
水
第２貯蔵室
同
同
ＲＩイオン源
準備室
排水設備
セミホットラボ
第３貯留槽
貯
同
同
発
放射化物使用施設
2nd target
room
化学計側室
同
室
薬剤
合成
準備室
同
発
管
ビーム延長室
行
発
同
第２ターゲット室
同
同
飛
同
同
同
子
管
3rd target
room
第３ターゲット室
作業室
ホットラボ
同
中
性
発
4th target
room
第４ターゲット室
研究棟へ
ＷＣ
発
発
発
同
発
発
管
同
管
HM12
シャワー室
同
1st target
第１ターゲット室
room
サイクロトロン
同
magnet
room
電磁石室
5th
target
ト室
第５ターゲッ
room
棄
同
第１貯留槽
管
棄
10m
5 つのターゲット室と 9 本のビームライン
930 型 AVF サイクロトロン
H,He,C,N,O,Ne,Ar,Kr,Xe の加速。主に物理実験、
放射化学、材料照射に利用
K値
引出し半径
最大磁場
メインコイル最大電流
加速電極数
最大加速電圧
加速電圧の周波数
総重量
110 MeV
923mm
2T
900A
2
60kV
11-22 MHz
230 t
HM12 型サイクロトロン
主に PET で利用するポジトロン放出核種を生成
K値
加速イオン
ビーム電流
イオン源
大きさ
重量
12 MeV
負水素イオン、負重水素イオン
60 µA (H) 30 µA (D)
cold PIG, 内部イオン源
2.5 × 2.2 × 2.0 m
12 t
ポジトロン放出核種生成で利用される核反応
核種半減期
核反応
化学形
11
14
11
C 20.4 分
N(p, α) C 11 CO2
15
O 2.04 分 14 N(d, n)15 O 15 O2
18
18 −
F 109.8 分 18 N(p, n)18 F
F
PET 装置
小動物用半導体 PET 装置 (MIP-60:住友重機械工
業+東北大学工学部)
小動物用 PET/CT（Clairvivo:島津製作所)
Planer Positron Imaging 装置 (PPIS:浜松フォトニ
クス)
臨床用 PET/CT (Eminence STARGATE:島津製
作所）
PEM
乳がん診断用 PET 装置
CYRIC、東北大学多元研、仙台画像検診クリニッ
ク、古川機械工業とで共同開発 (臨床治験中)
分子イメージング研究センター
2014 年 11 月開設
バリアフリー化、エレベーター設置
最近のサイクロトロン運転状況
930
HM12
3000
500
0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Year
300
200
100
0
2007
2008
2009
earthquake
1000
expected
test
use
renovation
1500
use
operation time (hour)
2000
400
test
earthquake
2500
renovation
operation time (hour)
expected
2010
2011
2012
2013
2014
Year
2013 年度: 2186 時間 (930), 167 時間 (HM12)
2014 年度: 1253 時間 (930), 107 時間 (HM12)
2014 年度利用時間半減の理由:
排気ダクト工事、分子イメージング研究センター
工事、電気代
非密封 RI の利用
RI 棟 574 核種，サイクロトロン棟 1000 核種，分
子イメージング研究センター 27 核種
非密封 RI の利用
RI 棟 574 核種，サイクロトロン棟 1000 核種，分
子イメージング研究センター 27 核種
非密封 RI 使用状況
年度核種 (年間使用量)
2012 F-18(1.22TBq),C-11(408GBq),O-15(3.54GBq),
P-32(431MBq),I-124(339MBq),H-3(18.2MBq)
2013 F-18(1.35TBq),C-11(221GBq),O-15(1.64GBq),
P-32(340MBq),I-124(170MBq),H-3(55.3MBq)
2014 F-18(783GBq),C-11(372GBq),P-32(730MBq),
H-3(72.8MBq),Fe-55(47.5MBq),Na-22(200kBq)
CYRIC で臨床応用されたPET診断プローブ
日本におけるＰＥＴ癌診断研究の歴史
18F-FDGの合成に世界で初めて成功
1976年、井戸達雄名誉教授
18F-FDGが転移性肝癌の検出に有用
であることを証明、1982年（東北大）
11C-メチオニンが肺癌のＰＥＴ診断に有
用であることを証明、1983年（東北大）
18F-FDGが肺癌の治療効果判定に有用
であることを証明、1985年（東北大）
文部省補助金による世界初のPETによる癌診
断の国際シンポジウム（1985年、1993年）
PET in Oncology (PET-85)
松澤大樹名誉教授による世界初のPETによる癌検診センターの発案（1990年）
2003年４月、1８Ｆ-ＦＤＧによるＰＥＴ診断が保険診療適応
標識合成の将来像
自動合成装置のミニチュア化・マイクロ化
合成法を改良・簡便化し、超小型マニホールド電磁弁の使用によりミニチュア化を実現
東北大学の分子イメージング
プローブ合成のための新戦略
マニホールド電磁弁
[11C]メチオニン・[11C]コリン合成モジュール
[11C]O-メチルタイロシン合成モジュール
マイクロリアクターの実現を目指して
アルツハイマー病の神経病理変化
老人斑
(Senile Plaque)
神経原線維変化
(Neurofibrillary Tangle)
“Numerous small miliary foci are found in the
superior layers. They are determined by the
storage of a peculiar material in the cortex.”
cortex.”
(Alzheimer, 1907)
アミロイドβ
アミロイドβ蛋白
“In the center of an otherwise almost normal
cell there stands out one or several fibrils due
to their characteristic thickness and peculiar
impregnability”
impregnability” (Alzheimer, 1907)
主要構成成分
タウ蛋白
[C-11]BF-227 アミロイドイメージング
Kudo et al J Nucl Med 48,2007 (by courtesy of Dr Manabu Tashiro, Tohoku University)
多くの健常者がアミロイドイメージング
([C-11]PIB で 53%) で陽性
Jack et al. Lancet Neurol 9(1) 2010
Image of The Year 2014
CYRICの将来計画
〜サイクロトロンビーム大強度化による中性子科学の展開〜
サイクロトロンの高度化：
ビーム強度を100倍に増
強し、大強度中性子を生
成。
産学連携：
中性子イメージング等を活
用した物質科学分野におけ
る産学連携の展開。
中性子科学の展開：
ホウ素中性子捕捉療法
（BNCT）の推進。
Treatment Procedure for BNCT
Confidential
Normal
Cell
Beam window
核破砕反応による
大強度中性子生成
Cancer
Cell level view
Boron
Neuron beam
Neutron
Neutron
source
source
Cancer
Cell
Basic
細胞レベルでの
Idea of BNCT
がん治療：BNCT
Prompt -ray
478 keV
-particle
1.47 MeV
163 keV/ m
9 m
Thermal
Neutron
particle
particles
Boron
10B
4 m
210 keV/ m
7L i
Nucleus 0.84 MeV
Pre--injection of Boron compound which
サイクロトロン高度化
Pre injection of Boron compound which
Neutron
beam
to and
Then,
, emitted
particles
Nuclear
reaction
of irradiation
Neutron
beam
Then
accumulates in cancer cells before an
Cell level view
aonly
cancer
destroy
cancer
cells
Boron
will
emit
particles
CYRICの特徴である異分野融合型研究を結集
irradiation

6
 分子イメージング、粒子線治療、BNCTへとサイクロトロン核医
学の拡充
 ボロノフェニルアラニンのF18標識は、本センターで初めて標
識され、基礎研究を推進
 偏極中性子による原子核・素粒子物理と物質科学の展開
 ビーム強度mAのサイクロトロンは国際的にユニーク
 大強度中性子ビームによる産学連携事業の促進
1.
2.
BNCT治療装置整備
Selectiv
indis pen

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