Первая валидация новой технологии PRI: существующие PET-препараты позволяют визуализировать микросреду тканей

6 августа 2026 года совместная исследовательская группа Высшей школы инженерии Токийского университета и Университета Йорка (Великобритания) объявила о создании нового геометрического принципа визуализации, основанного на трёхфотонном распаде позитронов, и впервые успешно валидировала технологию позитроний-отношение визуализации (PRI). Данный метод может использоваться в сочетании с существующими клиническими PET-радиофармпрепаратами и открывает новые возможности для наблюдения за микросредой тканей в ядерной медицине.

Концептуальная схема ядерной медицины следующего поколения на основе позитрон-трёхфотонного распада

В настоящее время клинические PET-сканирования в основном используют процесс двухфотонной аннигиляции позитронов для отображения распределения и накопления препаратов в организме, однако информация о микросреде, связанной со степенью злокачественности заболеваний, такой как гипоксия тканей, улавливается ограниченно. Ранее исследования, посвящённые визуализации среднего времени жизни позитрония, обычно требовали разработки специальных радиофармпрепаратов, что являлось существенным ограничением для практического применения.

Схема принципа трёхфотонной визуализации

Результаты визуализации при смешивании воды и пористого материала (XAD-4) с 18F-FDG.

(a) Обычное двухфотонное PET-изображение, (b) трёхфотонное изображение, (c) первое в мире изображение коэффициента затухания (воспроизведено из статьи)

В данном исследовании группа обратила внимание на соотношение между трёхфотонным и двухфотонным распадами и, используя геометрическую симметрию сохранения энергии-импульса, которой удовлетворяет трёхфотонный распад, свела сложную задачу реконструкции изображения к аналитически разрешимому квадратному уравнению. Исследователи также разработали систему гамма-измерения, состоящую из высокоразрешающего массива сцинтилляторов GAGG и массива кремниевых фотоумножителей (SiPM), которая совместима с клиническими PET-сканерами и обладает высоким энергетическим разрешением.

В ходе экспериментов исследовательская группа использовала существующий PET-радиофармпрепарат фтордезоксиглюкозу (18F-FDG) для визуализации смешанного образца воды и пористого материала XAD-4. Результаты показали значительное повышение отношения позитрония в пористом материале, что позволило группе получить изображение коэффициента трёхфотонного распада и завершить первую валидацию принципа PRI.

Исследовательская группа отметила, что технология PRI позволяет неинвазивно наблюдать информацию о микросреде внутри биологических объектов или материалов, такую как размер пор и состояние гипоксии, без дополнительного радиационного облучения. В будущем эта технология может быть использована для оценки гипоксии раковых опухолей, определения лекарственной устойчивости, а также для поддержки ранней диагностики таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.

Кроме того, PRI обладает определённой совместимостью с направлением тераностики. Исследователи предположили, что при сочетании радионуклидов, обладающих как диагностическим, так и терапевтическим потенциалом, таких как 64Cu, с технологиями PET и PRI, в будущем можно будет одновременно количественно оценивать метаболический статус и гипоксическую среду в процессе лечения опухолей, предоставляя дополнительные данные для персонализированной медицины. Соответствующее исследование под названием «Продвижение развития PET-технологий путём прямой визуализации трёхфотонного распада с использованием чистых позитронных эмиттеров» опубликовано в журнале Communications Physics.