[논문 리뷰] First ex-vivo positronium imaging of tissues with modular J-PET scanner using $^{44}$Sc radionuclide

Karol Kubat, Manish Das외 42명|arXiv (Cornell University)|2026. 02. 07.

Medical Imaging Techniques and Applications인용 수 1

한 줄 요약

본 연구는 모듈식 J-PET 스캐너와 44Sc 방사성핵종을 사용한 인간 조직의 최초 외생(ex vivo) 포지트로늄 이미징을 시연하고, 지방 조직, 심장 점액종, 혈전 및 기타 재료에서의 ortho-positronium 수명을 검증한다.

ABSTRACT

This study presents the first ex-vivo positronium imaging of human tissues using the modular J-PET scanner with the $^{44}$Sc radionuclide. The $^{44}$Sc isotope was produced via the $^{44}$Ca(p, n)$^{44}$Sc nuclear reaction and used to perform positronium imaging of phantom composed of human adipose tissue, cardiac myxoma tissue, thrombi blood clot, and also porous polymer XAD4, and a certified reference material (CRM) made from fused silica. The experiment demonstrates the suitability of $^{44}$Sc as a positron source for positronium imaging. The performance of J-PET for positronium imaging with $^{44}$Sc was validated by proper reconstruction of the mean orthopositronium lifetime for CRM material and XAD-4 polymer. The mean ortho-positronium (oPs) lifetimes determined for adipose tissue, cardiac myxoma tissues and thrombi were consistent with results of previous experiments. The study highlights the potential $^{44}$Sc radionuclide for positronium lifetime imaging (PLI).

연구 동기 및 목표

• 44Sc를 이용한 모듈식 J-PET 스캐너로 인간 조직의 외생 포지트로늄 이미징을 시연한다.
• 포지트로늄 이미징용 포지트론 소스로서 44Sc의 적합성을 평가한다.
• 참조 재료에서 평균 orthopositronium 수명을 재구성하여 포지트로늄 이미징에 대한 J-PET 성능을 검증한다.
• 조직의 o-Ps 수명을 이전 실험 결과와 비교하여 일관성을 확립한다.

제안 방법

• 44Ca(p, n)44Sc 핵반응을 통해 44Sc를 생성하고 이를 포지트론 소스로 사용한다.
• 인체 지방 조직, 심장 점액종 조직, 혈전, XAD-4 다공성 폴리머 및 융합 이산화규소로부터의 CRM을 포함하는 팬텀 어셈블리를 이미징한다.
• 모듈식 J-PET 스캐너로 외생(ex vivo) 포지트로늄 이미징을 수행한다.
• CRM 재료 및 XAD-4의 평균 orthopositronium 수명을 재구성하여 이미징 성능을 검증한다.
• 지방 조직, 점액종 조직 및 혈전에서 측정된 o-Ps 수명을 이전 실험 결과와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 44Sc가 모듈식 J-PET 스캐너에서 포지트로늄 이미징을 위한 효과적인 포지트론 소스로 작용할 수 있는가?
• RQ2 44Sc를 사용하여 생물학적 조직(지방, 심장 점액종, 혈전) 및 참조 재료(CRM, XAD-4)에서의 평균 ortho-positronium 수명은 얼마인가?
• RQ3 조직에서 측정된 o-Ps 수명이 이전 실험 결과와 일치하여 이미징 방법을 검증하는가?

주요 결과

• 본 연구는 44Sc를 사용한 모듈식 J-PET 스캐너로 인간 조직의 최초 외생 포지트로늄 이미징을 보고한다.
• 44Sc가 포지트로늄 이미징용으로 적합한 포지토론 소스임을 입증한다.
• CRM 재료 및 XAD-4 폴리머에 대해 평균 orthopositronium 수명을 재구성하여 이 모달리티에 대한 J-PET 성능을 검증한다.
• 지방 조직, 심장 점액종 조직 및 혈전의 평균 o-Ps 수명은 이전 실험 결과와 일치하였다.