[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法における画像ベース線量測定の精度と娘核種の薬物動態解析

August 12, 2026 · 論文解説

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解説対象論文: Image-based dosimetry for [225Ac]Ac-PSMA-I&T therapy and the effect of daughter-specific pharmacokinetics
European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging｜被引用数: 33（2026年8月12日時点）

転移性去勢抵抗性前立腺がん（mCRPC）に対する新たな選択肢として注目される[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法は、高い治療効果が期待されるα線放出核種を用いた治療法です。しかし、治療に用いられる放射性活動が低いため、治療後の画像診断と精密な線量測定には課題がありました。特に、[225Ac]アクチニウムが崩壊する際に生じる娘核種が、αリコイル現象によって親核種から遊離し、本来の標的以外の臓器へ移動（オフターゲット吸収線量）することで、線量制限毒性を引き起こす可能性が懸念されています。本研究は、定量SPECT/CT画像と尿分析を組み合わせることで、これらの娘核種（221Frと213Bi）の体内動態と、画像ベースの病変および腎臓線量測定への影響を詳細に調査し、治療の安全性と効果をさらに高めるための重要な知見を提供します。

研究サマリー（FINER & PICO）

Feasible実施可能性	5名の対象者に対してSPECT/CTと尿分析を実施し、定量的知見を得ることに成功している。
Ethical倫理面	倫理委員会の承認と対象者の文書による同意を得て実施されている。
Interesting面白さ	225Ac娘核種の薬物動態差が画像ベースの線量測定に与える影響を詳細に評価している。
Novel新規性	225Ac娘核種213Biと221Frの薬物動態を比較し、線量測定への影響を評価した初の定量的研究である。
Relevant切実さ	[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法の安全で効果的な実施に必要な線量測定の精度向上に直結する。
Measurable測定可能性	SUV、有効半減期、吸収線量、尿中核種比率など、複数の定量指標で評価されている。
Modifiable派生・改善	娘核種の動態差が線量測定に与える影響が小さいとの知見は、将来の画像診断プロトコル最適化に貢献する。
Structured文章構造	定量的SPECT画像と尿分析という2つの独立した方法で薬物動態と線量測定を評価している。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	P: mCRPC対象者、I: [225Ac]Ac-PSMA-I&T治療後の定量SPECT/CTと尿分析、C: 娘核種間の薬物動態比較、O: 線量測定の精度。

はじめに：前立腺がん治療におけるα線治療の重要性

どうも、Beyond the Pixelです。今回は、転移性去勢抵抗性前立腺がん（mCRPC）の新たな治療法として注目される「[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法」における線量測定の精度と、放射性核種の娘核種の挙動について掘り下げた研究をご紹介します。mCRPCは、従来のホルモン療法が効かなくなった進行性の前立腺がんを指します。[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法は、既に標準的な治療法を使い果たした対象者、特に[177Lu]Lu-PSMA-I&T療法を受けた対象者にとって、有望な選択肢とされています。[177Lu]Lu-PSMA-I&T療法はβ線（比較的エネルギー付与が低く、体組織内での飛程が長い放射線）を放出するのに対し、[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法はα線（線エネルギー付与が高く、細胞への毒性が高いが、飛程が短い放射線）を放出します。α線は細胞に対する殺傷能力が高いため、腫瘍制御の可能性も高まりますが、副作用のリスクも高まります。そのため、線量測定（放射性医薬品が体内の臓器や組織に与える放射線量、すなわち吸収線量を測定・評価すること）は非常に重要です。しかし、[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法では、[177Lu]Lu-PSMA-I&T療法に比べて使用する放射性活動がはるかに低いため、治療後のSPECT/CT画像診断が困難であるという課題があります。さらに、[225Ac]アクチニウムが崩壊する際に生じる娘核種（親核種が放射性崩壊して生成される新たな核種）である221Frや213Biは、αリコイル（α粒子放出の際に、親核種が反跳する現象）によって化学結合が切れ、遊離して本来の目的部位から離れて移動してしまう可能性があります。これにより、オフターゲット吸収線量（目的とする病変部以外、特に正常組織に吸収される放射線量）が増加し、用量制限毒性を悪化させる恐れがあります。本研究は、定量SPECT（SPECT画像から放射性医薬品の濃度や活動量を定量的に測定する技術）と尿分析を用いて、これら娘核種（221Frと213Bi）の体内における薬物動態（放射性薬剤が体内に吸収され、分布し、代謝され、排泄されるまでの過程）と、画像ベースの病変および腎臓線量測定への影響を調査することを目的としました。

研究方法：精密な画像解析と尿検査

この研究は、転移性去勢抵抗性前立腺がん（mCRPC）と診断された5名の対象者（注入された[225Ac]Ac-PSMA-I&Tの活動量は平均7.7 ± 0.2 MBq）を対象とした後向き分析です。対象者の情報は

**Table 1.** Table 1 Patient information解説: この表は、研究に参加した対象者5名の情報を示しています。注入された[225Ac]Ac-PSMA-I&Tの活動量、治療前のPSA値、体重、年齢、分析された病変の部位（骨組織または肝臓）が含まれています。

に示されています。すべての対象者は放射性リガンド療法を受けることに文書で同意しました。ドイツの放射線防護法に基づき、すべての対象者は放射性医薬品の注入後48時間入院しました。治療後24時間および48時間時点で、腹部のSPECT/CTスキャンが実施されました。画像診断にはSiemens Symbia T2 SPECT/CT装置が使用され、高エネルギーコリメータが装備されています。[225Ac]アクチニウムの崩壊系列で観測される娘核種の光電ピーク（213Biの440 keV、221Frの218 keV、および低エネルギーの78 keV）を測定しました。定量SPECTの画像再構成には、独自のMAP-EMアルゴリズムが用いられ、CT画像に基づく減弱補正や散乱補正、解像度モデリングが含まれています。測定されたカウント数からベクレルへの変換には、円筒形のキャリブレーションファントムを使用してキャリブレーション係数を決定しました。再構成されたSPECT/CT画像は、PMODソフトウェアを用いて解析されました。腎臓のセグメンテーション（CTスキャンに基づく領域特定）はCT画像を用いて行われ、病変部は治療後24時間時点のSPECT画像の最大組織強度の80%アイソコントア（等値線）を使用してセグメンテーションされました。ノイズ抑制のためにガウスフィルターが適用されました。腎臓および病変部のROI（関心領域）における平均SUV（Standardized Uptake Value、放射性医薬品の体内での集積度合いを示す指標）が24時間および48時間時点で算出されました。総ROI活動量から、従来の単一指数関数モデルを用いて時間-活動曲線（TAC）をフィッティングし、有効半減期（放射性核種の物理的半減期と生物学的半減期を組み合わせた、体内で放射能が減少する実質的な速度を示す指標）を算出しました。RBE（放射線の生物学的効果比）を5として、MIRD形式に基づきRBE加重吸収線量を推定しました。線量測定は、213Bi SPECT画像のみ、221Fr SPECT画像のみ、そして両方の娘核種からの寄与を組み合わせた3つの異なる方法で実施されました。さらに、SPECT/CTスキャンと同時に、すべての対象者から尿サンプルが採取されました。尿サンプルはガンマカウンターで少なくとも6時間測定され、永続平衡に達するまで分析されました。これにより、尿中の213Biと225Acの活動濃度が決定されました。

研究結果：娘核種の薬物動態と線量測定への影響

この研究では、まず術前PET/CT画像と治療後24時間および48時間で取得されたSPECT/CT画像が示されました（

**Figure 1.** Fig. 1 Pre-therapy PET/CT and post-filtered SPECT/CT acquired at 24 and 48 h post-treatment (Gaussian post-filter, FWHM 30 mm) for patient 3解説: この図は、対象者3の治療前のPET/CT画像と、治療後24時間および48時間に取得されたフィルタ処理後のSPECT/CT画像を示しています。SPECT/CT画像は440 keV、218 keV、78 keVの各エネルギーピークで撮影されています。左側のPET/CT画像は診断のゴールデンスタンダードとして提示されており、右側のSPECT/CT画像は異なる時間とエネルギーでの放射性物質の分布を示しています。

）。これらの画像は、治療がどのように機能しているかを視覚的に理解するのに役立ちます。腎臓と病変部のSUV（Standardized Uptake Value）について、213Bi（440 keV）と221Fr（218 keV）の間で非常に強い相関が観察されました。これは、娘核種の取り込みパターンが多くの点で類似していることを示唆しています（

**Figure 2.** Fig. 2 SUV for kidneys (top) and lesions (bottom) for 440 keV (213Bi) and 218 keV (221Fr) at 24 (left) and 48 h (right) post-treatment. All sub- plots include 95% confidence intervals and Pearson correlation coefficients. SUVs are not recovery-corrected解説: この図は、治療後24時間（左側）と48時間（右側）における腎臓（上段）と病変（下段）のSUVについて、440 keV（213Bi）と218 keV（221Fr）の間の相関関係を示した散布図です。各サブプロットには95%信頼区間とピアソン相関係数が含まれており、両核種間のSUVが強い相関を示すことが示されています。

）。全体として、腎臓と病変部のSUVは24時間から48時間にかけて減少する傾向が見られました。特に、78 keVのピークも他のエネルギーピーク（440 keV、218 keV）と同様の定量的特性を示しました（

**Figure 3.** Fig. 3 SUV for kidneys (n = 8) (left) and lesions (n = 9) (right) for 440 keV (213Bi), 218 keV (221Fr), and 78 keV. Values are not recovery-cor- rected解説: この図は、治療後24時間と48時間における腎臓（n=8）（左）と病変（n=9）（右）のSUVを、440 keV（213Bi）、78 keV（X線）、218 keV（221Fr）の3つのピークについて示した箱ひげ図です。平均値も表示されており、各エネルギーピークでのSUVの分布と平均値が確認できます。

）。これらの詳細なデータは、

**Table 2.** Table 2 Lesion and kidney SUVs, effective half-lives, and segmented volumes for all energy windows (mean values ± standard deviation). Values are not recovery- corrected解説: この表は、すべてのエネルギーウィンドウにおける病変および腎臓のSUV（24時間後と48時間後）、セグメント化された体積、および有効半減期（平均値±標準偏差）をまとめています。値は回復補正されていません。

と

**Table 3.** Table 3 SUV ratios (mean ± standard deviation) for all peaks at 24 and 48 h post-treatment. Values are not recovery-corrected. The table includes the percentage change (mean values ± standard deviation) between 48 and 24 h解説: この表は、治療後24時間および48時間におけるすべてのピーク間のSUV比率（平均値±標準偏差）を示しています。また、48時間から24時間にかけてのパーセンテージ変化も含まれています。値は回復補正されていません。

にまとめられています。有効半減期に関して、腎臓では213Biが27 ± 6時間、221Frが24 ± 6時間、78 keVが23 ± 7時間と算出されました。病変部では、それぞれ38 ± 10時間、38 ± 11時間、39 ± 13時間でした。腎臓では213Biと221Frの有効半減期に統計的に有意な差（p=0.0078）が認められましたが、病変部では有意な差は見られませんでした。腎臓の有効半減期は高い相関を示しましたが、病変部では相関が見られませんでした（

**Figure 4.** Fig. 4 Correlations plots for kidney (left) and lesion (right) effective half-lives for 213Bi and 221Fr. Both subplots include 95% confidence inter- vals and Pearson correlation coefficients解説: この図は、213Biと221Frの腎臓（左）と病変（右）における有効半減期の相関関係を示した散布図です。両方のサブプロットには95%信頼区間とピアソン相関係数が含まれており、腎臓では非常に強い相関が見られる一方、病変では相関がないことが示されています。

、

**Figure 5.** Fig. 5 Effective half-lives for kidneys (n = 8) and lesions (n = 9) for 440 keV (213Bi), 218 keV (221Fr), and 78 keV. p-values for the statisti- cal analysis via the Wilcoxon signed-rank test are added解説: この図は、腎臓（n=8）と病変（n=9）における有効半減期を、440 keV（213Bi）、218 keV（221Fr）、および78 keVの各エネルギーピークで示した箱ひげ図です。ウィルコクソン符号順位検定による統計分析のp値も表示されており、腎臓では213Biと221Frの間に有意差が認められることが示されています。

）。RBE加重吸収線量の結果では、腎臓と病変部における平均RBE加重吸収線量は、それぞれ0.17 ± 0.06 SvRBE=5/MBqと0.36 ± 0.1 SvRBE=5/MBqでした。病変への吸収線量は、腎臓への吸収線量と比較して統計的に有意に高いことが示されました（p=0.00024）（

**Figure 6.** Fig. 6 RBE-weighted absorbed doses for kidneys (n = 8) and lesions (n = 9) for 225Ac. A p-value for the statistical analysis via the Wilcoxon signed-rank test is also included. Values are not recovery-corrected解説: この図は、225Acを用いた腎臓（n=8）と病変（n=9）のRBE加重吸収線量を箱ひげ図で示しています。ウィルコクソン符号順位検定による統計分析のp値も含まれており、病変への吸収線量が腎臓よりも有意に高いことが示されています。

）。娘核種の移動性を考慮した場合でも、線量測定結果は、単一の娘核種（221Frまたは213Bi）のSPECT画像のみを使用した場合と比較して、腎臓で最大8%以内、病変部で最大4%以内と、ごくわずかな違いにとどまりました（

**Table 4.** Table 4 RBE-weighted kidney and lesion absorbed doses (mean val- ues ± standard deviation), considering either the daughter-specific pharmacokinetics (method 3) or either the 221Fr or the 213Bi SPECT解説: この表は、RBE加重腎臓および病変吸収線量（平均値±標準偏差）を、娘核種特異的な薬物動態を考慮した方法（方法3）、または221Frもしくは213BiのSPECTのみを考慮した方法（方法1および2）で比較しています。3つの方法間のパーセンテージ差も含まれています。

）。尿分析の結果、尿中の213Bi対225Acの比率は、24時間時点の0.98 ± 0.15から48時間時点の1.08 ± 0.09へと増加しました。これは平均で10 ± 9%の増加に相当し、SPECT分析で観察された腎臓における213Bi対221FrのSUV比率の増加（9 ± 8%）と類似していました（

**Table 5.** Table 5 Urine activity concentrations per injected activity for 225Ac and 213Bi at 24 and 48 h post-injection. The ratios of 213Bi-to-225Ac are also included in the table解説: この表は、注入後約24時間および48時間における225Acおよび213Biの尿中活動濃度を、注入された活動量あたりで示しています。また、213Bi対225Acの比率も含まれており、時間経過とともに比率が増加していることが示唆されています。

）。

考察：娘核種の動態と線量評価の課題

本研究のデータは、213Biが腎臓において221Frよりも長い有効半減期を示し、PSMA（前立腺特異的膜抗原）に依存しない挙動を示す可能性を強く示唆しています。これは、尿中に213Biが蓄積しているという尿分析の結果とも一致しています。遊離した213Biが腎臓に集積することは、これまでの研究でも知られています。ただし、この研究で分析された対象者は5名と少ないため、統計的な検出力には限界があり、これらの結果を確認するためには今後さらなる対象者データを収集し、分析する必要があります。病変部の定量的画像結果については、構造が小さいほど絶対的な定量誤差とその不確実性が増加することが知られており、特に課題が伴います。本研究では、部分体積効果や回復係数補正を省略しましたが、これらは理想的なファントム測定に基づいており、対象固有の形状や背景に対する前景の比率といった条件を無視しているためです。しかし、将来の研究では、AIベースの画像解像度向上技術の可能性が探求されるかもしれません。娘核種の移動性を考慮した場合でも、RBE加重病変吸収線量は、腎臓吸収線量と比較して依然として有意に高いことが示されました。この差は、病変のサイズが腎臓よりも小さいため、病変の回復係数が一般的に腎臓よりも小さいことを考慮すると、さらに大きくなる可能性があります。221Frまたは213BiのSPECT画像のみに基づく方法と、娘核種の薬物動態を考慮した方法との線量測定結果の差は小さく、腎臓で最大8%以内、病変で4%以内にとどまりました。この結果は、娘核種の薬物動態に観察可能な違いがあるものの、その線量測定への影響が最小限であることを示唆しています。この知見は、両方の光電ピークからの信号を再構成時に結合することで、SPECTのカウント統計を改善する可能性を示唆しています。ただし、本研究における治療後画像取得は対象者の退院に伴い48時間までと限られていました。単一指数関数フィットや病変および腎臓の線量測定には、少なくとも3つの画像取得時点が望ましいとされています。しかし、[225Ac]SPECT画像の取得には1時間という長い時間が必要であり、早期退院のためこのオプションは利用できませんでした。今後の研究では、ターゲットα線治療における画像取得時間の短縮、例えばより厚い結晶などのハードウェア技術の改善や、AIベースの技術によるスキャン時間の短縮に焦点を当てるべきです。また、吸収線量計算にはRBE値5が使用されましたが、RBEが吸収線量に依存する可能性も指摘されており、これは今後のin vitroおよびin vivo実験でさらに検討されるべき点です。過去の研究との比較では、Kratochwilら（2017）は、[177Lu]Lu-PSMA-617スキャンから外挿したTACに基づいて、腎臓のRBE加重吸収線量を0.7 SvRBE=5/MBqと推定しており、これは本研究の結果よりも約4倍大きい値です。この違いは、対象者集団の変動や、画像取得および線量測定方法の違いに起因する可能性があります。Delkerら（2023）の研究では、本研究よりやや高い腎臓のRBE加重吸収線量が報告されていますが、これは逐次的な[225Ac]SPECT画像診断ではなく、[177Lu]画像を代理として使用した違いが影響している可能性があります。本研究で得られた78 keVピークの定量的特性は、440 keV（213Bi）および218 keV（221Fr）ピークと比較しても同等であり、定性的情報だけでなく定量的情報も提供できることが示されました。この信号を再構成時に使用することで、カウント統計を改善できる可能性があります。

まとめ：将来の[225Ac]Ac-PSMA-I&T治療への示唆

本研究では、[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法における2つの画像化可能な娘核種、213Biと221Frの薬物動態と線量測定について詳細な調査が行われました。その結果、腎臓における213Biと221FrのSUV（Standardized Uptake Value）比率は、治療後24時間から48時間にかけて平均で9 ± 8%増加することが明らかになりました。この増加は、尿分析によって得られた213Bi対225Acの活動比率の増加（10 ± 9%）と非常に類似しています。また、221Frと213Biの腎臓における有効半減期には統計的に有意な差が確認されました。しかしながら、これらの娘核種特異的な薬物動態の差異が、病変および腎臓の吸収線量推定に与える影響は最小限であり、その違いは8%以内に収まることが示されました。この重要な発見は、線量測定の目的で両方の光電ピーク（213Biと221Fr）からの信号を同時に画像化し、カウント統計を向上させる機会を提供する可能性を示唆しています。さらに、78 keVピークから得られた定量的結果は、213Biおよび221Frの光電ピークから得られたものと同等であることが示されました。これは、この78 keVの信号も定量的な[225Ac]SPECT画像の信号強度を向上させるために利用できる可能性を示唆しており、将来の画像診断プロトコル開発において新たな道を開くものです。これらの知見は、[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法における線量測定の精度向上と、より効果的な治療戦略の確立に貢献すると期待されます。

用語集

[225Ac]Ac-PSMA-I&T療法: 転移性去勢抵抗性前立腺がん（mCRPC）の治療に用いられる、アクチニウム225を用いた放射性薬剤療法。
mCRPC: 転移性去勢抵抗性前立腺がん。ホルモン療法が効かなくなった進行性の前立腺がん。
[177Lu]Lu-PSMA-I&T療法: ルテチウム177を用いた、前立腺がんに特異的な放射性薬剤療法。
線量測定 (Dosimetry): 放射性医薬品が体内の臓器や組織に与える放射線量（吸収線量）を測定・評価すること。
α線 (Alpha particle): 高い線エネルギー付与（LET）を持ち、細胞に対する毒性が高いが、飛程が短い放射線。
β線 (Beta particle): α線に比べて線エネルギー付与（LET）が低く、飛程が長い放射線。
RBE (Relative Biological Effectiveness): 放射線の生物学的効果比。ある放射線が同じ吸収線量（Gy）のX線やγ線と比較して、どれだけ生物学的な効果が高いかを示す値。
SPECT/CT: 単一光子放射断層撮影（SPECT）とX線CTを組み合わせた画像診断装置。
娘核種 (Daughter nuclides): 親核種が放射性崩壊して生成される新たな核種。
薬物動態 (Pharmacokinetics): 放射性薬剤が体内に吸収され、分布し、代謝され、排泄されるまでの過程。
αリコイル (Alpha recoil): α粒子放出の際に、親核種が反跳（リコイル）する現象。これにより化学結合が切れて娘核種が遊離する可能性がある。
オフターゲット吸収線量 (Off-target absorbed dose): 目的とする病変部以外（正常組織など）に吸収される放射線量。
定量SPECT (Quantitative SPECT): SPECT画像から放射性医薬品の濃度や活動量を定量的に測定する技術。
SUV (Standardized Uptake Value): 標準化摂取値。放射性医薬品の体内での集積度合いを示す指標。
有効半減期 (Effective half-life): 放射性核種の物理的半減期と生物学的半減期を組み合わせた、体内で放射能が減少する実質的な速度を示す指標。