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

Karol Kubat, Manish Das+42 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2026

Medical Imaging Techniques and Applications被引用 1

一句话总结

本研究展示了首次使用带44Sc放射性核素的模块化 J-PET 扫描仪，在人类组织上的体外 positronium 成像，验证脂肪组织、心脏黏液瘤、血栓及其他材料中的正电子二态寿命。

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).

研究动机与目标

• 通过模块化 J-PET 扫描仪使用 44Sc 展示对人体组织的体外 positronium 成像。
• 评估 44Sc 作为 positronium 成像放射源的适用性。
• 通过重建参考材料中的平均 orthopositronium 寿命，验证 J-PET 在 positronium 成像中的性能。
• 将组织 o-Ps 寿命与以往实验结果进行比较，以确立一致性。

提出的方法

• 通过 44Ca(p, n)44Sc 的核反应产生 44Sc，并将其用作正电子源。
• 对包括人体脂肪组织、心脏黏液瘤组织、血栓、XAD-4 多孔聚合物，以及由熔融二氧化硅制成的 CRM 的幻象装配进行成像。
• 使用模块化 J-PET 扫描仪进行体外 positronium 成像。
• 对 CRM 材料和 XAD-4 的平均 orthopositronium 寿命进行重建，以验证成像性能。
• 将脂肪组织、黏液瘤组织和血栓中的 o-Ps 寿命与先前实验结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 44Sc 是否可作为模块化 J-PET 扫描仪上用于 positronium 成像的有效正电子源？
• RQ2 在生物组织（脂肪、心脏黏液瘤、血栓）以及参考材料（CRM、XAD-4）中，使用 44Sc 的平均 orthopositronium 寿命是多少？
• RQ3 在组织中测得的 o-Ps 寿命是否与先前实验报道的寿命一致，从而验证成像方法？

主要发现

• 本研究首次使用带 44Sc 的模块化 J-PET 扫描仪对人体组织进行体外 positronium 成像。
• 证明 44Sc 作为 positronium 成像的合适放射源。
• 对 CRM 材料和 XAD-4 聚合物的平均 orthopositronium 寿命进行了重建，从而验证了 J-PET 在该模态下的性能。
• 脂肪组织、心脏黏液瘤组织和血栓的平均 o-Ps 寿命与先前的实验结果一致。