Advancing the Potential and Promise of Total-Body PET Imaging

전신 PET 영상의 가능성과 장래성을 향상시키기

April 7, 2017, by Paula Jacobs, Ph.D., and Antonio Sastre, Ph.D.

2017년 4월 7일 폴라 제이콥 및 안토니오 사스터 박사 제공

For many people, the story of the National Institutes of Health (NIH) is about biomedical research—supporting and conducting research on the inner workings of cells and biological systems, better understanding diseases, and developing new therapies. And, indeed, advancing biomedical research is at the heart of NIH’s mission.

많은 사람들에게, 국립보건원의 이야기는 생의학 연구의 지원과 세포의 낌새와 생물학적 시스템에 관한 연구, 질병에 대한 보다 나은 이해 및 새로운 치료법의 개발에 관한 것이다. 정말로 생의학 연구의 발전은 국립보건원 사명의 핵심이다.

But there’s another important part of the story of NIH that is often underappreciated: its role in technology development. A powerful new type of PET scanner under development is an ideal example of the role that NIH institutes like ours—NCI and the National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB)—play in helping to bring new research and patient care-related technologies to the market.

그러나 국립보건원의 이야기 가끔은 중 인정을 덜 받는 중요한 또 다른 부분이 있는데 그것은 기술 개발에서의 역할이다. 지금 개발 중인 갈력한 신형 PET 스캐너가 우리들 (국립암연구소와 국립 생의학 및 생명공학연구소) 같은 국립보건원 연구소들이 새로운 연구와 환자 치료 관련 기술을 시장에 내놓는데 도움을 주는 역할을 하는 이상적인 예 중 하나이다.

This new PET scanner, whose development has received substantial financial support from NCI and NIBIB, is designed to rapidly provide detailed information about tissues throughout the entire body while using a much smaller amount of radioactivity than a standard PET scan. The researchers working on this effort—led by Simon Cherry, Ph.D., and Ramsey Badawi, Ph.D., of the University of California, Davis—recently reported that they are on track to have the first working prototype of this total-body PET (TB-PET) scanner completed by next year.

국립암연구소와 국립 생의학 및 생명공학 연구소로부터 상당한 재정적 지원을 받고 있는 이 신형 PET 스캐너는 표준 PET 스캔보다 훨씬 적은 방사선의 양을 쓰면서도 온 몸의 조직에 대한 상세 정보를 빠르게 제공하도록 설계하였다. 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스의 사이먼 체리 박사와 렘제이 바다위 박사가 주도하고 있는 이 분야의 연구원들의 연구에서 이 전신 PET 스캐너의 첫 번째 시제품을 내년까지 완성하려는 연구가 궤도에 올랐다고 보고하였다.

TB-PET scanners would transform what is possible with PET imaging, creating a host of applications that could fundamentally alter drug development and patient care, particularly for people with cancer.

전신 PET 스캐너는 PET 영상 만들기로 가능한 것들을 변형시킬 것이며, 약물 개발과 환자 치료 특히 암 환자들을 완전히 바꿀 수 있는 일련의 어플리케이션을 만들어 내는 것이다.

There is undoubtedly a tremendous amount of work to be done before this transformation becomes a reality. But the progress made to date is not only encouraging but is illustrative of how NIH can aid in bringing potentially transformative technologies to research labs and hospitals across the country and world.

이런 의료 현실의 변화가 실현되려면 두말할 것도 없이 엄청난 연구가 이루어져야 한다. 그러나 현재까지 이룩한 진전은 고무적일뿐 아니라 잠재적으로 변형 가능한 기술들을 미국과 전 세계에 걸쳐 연구실과 병원으로 이전하는데 국립보건원이 줄 수 있는 도움의 방식을 시사하고 있다

Supporting Translation and Transformation

기술의 응용과 변형의 지원

Those who are familiar with the work of NIBIB are likely to understand and appreciate its important role in promoting the development of advanced imaging and other technologies. From a disease perspective, the institute is agnostic: NIBIB promotes the development of technologies that can improve people’s health and well-being, no matter whether they have cancer, an autoimmune disease, or have been in a terrible car accident.

국립 생의학 및 생명공학연구소의 연구와 친숙한 사람들은 최신 영상과 기타 기술 개발의 홍보에 중요한 역할을 이해하고 진가를 알아볼 것이다. 질병의 관점에서 보면, 이 연구소는 주동적으로, NIBIB (국립 생의학 및 생명공학연구소)는 그들이 암 환자이든 자동면역질환이 있든. 혹은 엄청난 자동차 사고의 희생자인지를 막론하고, 사람들의 생명과 행복을 향상시킬 수 있는 기술의 개발을 촉진한다.

That work extends from supporting the development of new technologies for imaging with unprecedented detail inside the body, making surgeries less invasive and more effective, and establishing advanced research models, to name just a few.

그런 연구의 범위는 인체 내부를 미증유의 상세함으로 영상화하는 신기술의 개발의 지원으로부터 몇 가지 예를 들면 수술 후 침윤성을 줄이고 효과를 향상시키는 것과 선진 연구 모델의 확립 등이다.

Some in the cancer community may not be familiar with NCI’s involvement in technology development. Although it’s not something that’s always front and center, it’s a well-established niche in the institute’s portfolio.

암 업계의 일부 사람들은 국립암연구소의 기술 개발의 관여와는 익숙하지 않을 수 있다. 비록 이것이 항상 전위와 중앙에 있는 그 무엇은 아니지만, 연구소의 목록 중 확고부동한 틈새이다.

For example, NCI’s Small Business Innovation Research and Technology Transfer Research programs have a strong tradition of helping businesses advance technologies and therapies developed by NCI researchers or bring their own innovative technologies, including new research tools and advanced diagnostics, to market.

예를 들면, 국립암연구소의 소기업 혁신 연구와 기술 이전 연구 프로그램은 새로운 연구 수단이나 선진 진단을 포함한 시장에 대한 기업의 선진 기술과 국립암연구소 연구원들에 의해 개발된 치료법을 돕거나 혹은 자신들의 혁신적 기술을 시장으로 가져오는 강력한 전통이 있다.

NCI’s Cancer Imaging Program (CIP) has also been instrumental in supporting the development of new technologies. One example is CIP’s support for the development of a CT imaging device designed exclusively for imaging studies of women at high risk of breast cancer that produces 3D images without requiring uncomfortable breast compression.

국립암연구소의 암 영상 프로그램 (CIP) 역시 신기술 개발의 지원에 중요 수단이 되어 왔다. 예를 하나 들자면, 유방을 불쾌하게 누를 필요 없이 3D 영상을 만들어 내는 유방암 고 위험군 여성들의 영상 만들기 연구 전용으로 디자인한 CT영상 기구의 개발을 CIP가 지원하는 것이다.

And CIP also supported the early trials and regulatory studies for fluciclovine F18 (Axumin®), a radiotracer agent for use in PET scans that was recently approved by the Food and Drug Administration to detect prostate cancer recurrence.

CIP는 또한 초기 임상시험과 프루시클로빈 F18 (상표명 악수민)에 대한 규제 연구도 지원하였는데, 악수민은 전립선암 재발의 탐지용으로 최근 식약청의 승인을 받은 PET 스캔에 소요되는 방사성 추적 장치이다.

For both of our institutes, the support of TB-PET is a logical and exciting extension of our role in promoting the development of new medical technologies.

국립암연구소와 국립 생의학 및 생명공학연구소 모두에게, 전신 PET의 지원은 새로운 의학 기술의 개발 촉진에 있어 우리의 역할의 확대하는 논리적이며 흥미로운 상징이다.

High-Risk, High-Reward

고 위험 고 성과

In 2015, NCI and NIBIB agreed to join with NIH Office of the Director to provide the funding needed to advance the TB-PET scanner to the prototype stage. Our institutes were able to provide that support through an NIH Transformative Research Award.

2015년에, NCI와 NIBIB는 원형 개발 단계에 전신 PET 스캐너를 발전시키는데 필요한 자금 지원하기 위해 국립보건원의 원장 산하로 합병하기로 합의하였다. 우리 연구소들은 국립보건원 응용 연구 상의 수상으로 그 지원을 제공할 수 있었다.

Although industry or venture capital groups often provide backing to support the development of new technologies, investors can be reluctant to back high-risk projects—even those with the promise of TB-PET. But it’s because of the potentially groundbreaking nature of this new PET technology that NCI and NIBIB agreed to join together to provide funding to support the Transformative Research Award grant proposal submitted by Dr. Badawi and his colleagues.

비록 기업이나 벤처 캐피털 그룹들은 신기술 개발을 지원하지만, 투자자들은 전신 PET의 장래성 있는 기술 같은 고 위험 프로젝트에는 투자를 꺼려할 수도 있다. 국립암연구소와 국립 생의학 및 생명공학 연구소가 합동으로 바다위 박사와 그의 동료들이 응용연구 상 기금 제안을 하도록 합의 한 것은 이 신 PET 기술이 갖고 있는 신기원적인 특성 때문이다.

The research group launched their effort, called EXPLORER, in 2011. In the ensuing years, they made important progress toward creating the scanner’s design and understanding what it would take to make TB-PET a reality.

2011년 EXPLORER라는 이름하에 연구 그룹이 발족되어 이러한 연구를 개시하였다. 다음 해에, 스캐너 디자인과 전신 스캐닝을 실현하는데 무엇이 필요한지를 파악하는 중요한 진전을 이루었다.

This new device would be a sea change from what is possible with current PET scanners, which can image only a small section of the body at a time in a procedure that can take 20–30 minutes and often requires the person being scanned to lie still in an uncomfortable position for the entire scan.

이 새로운 기구는 스캐닝 중 한 번에 인체의 한 부분만 영상화할 수 있고 때로는 환자가 스캔 전 과정 동안 꼼짝하지 않고 누워있어야 하는 현행의 PET 스캐너로 가능한 것과 비교하면 상전벽해와 같은 변화이다.

The linchpin of the TB-PET scanner is its ability to capture far more of the photon “signal” released from the radioactive tracers injected into the body. It is these tracers that allow PET scanners to create images of tissues and cellular processes. The TB-PET scanner will have a 6-foot long, open tube that is studded with 560,000 advanced sensors for picking up these photon signals.

전신 PET 스캐너의 핵심 기술은 방사성 추적 장치에서 방출되어 인체로 주입되는 광자의 신호를 더 많이 잡을 수 있는 능력이다. PET 스캐너가 조직과 세포 과정의 영상을 잡도록 하는 것은 이런 추적 장치이다. 전신 PET 스캐너는 6피트 길이의 이런 광자 신호를 잡기 위해 560,000개의 신형 센서가 부착된 오픈 튜브이다.

Dr. Cherry and his team estimate that this robust signal capture will reduce scan times to an astounding 30 seconds or less—meaning they could be accomplished with patients only having to hold a single breath—while increasing the scanner’s ability to detect very small metastatic tumors or track whether a therapy is hitting its intended target, to cite just two potential uses.

체리 박사와 그의 팀은 이 강력한 신호 포착은 30초 전후의 놀라운 속도로 스캔 시간을 줄여주며, 이 말은 환자가 숨을 한 번 멈추는 동안에 스캐닝을 완료할 수 있는 반면 아주 작은 전이 암을 발견할 있거나 혹은 치료법이 표적으로 삼은 곳에 바로 쏘았는지 여부를 추적하는 스캐닝 능력을 향상시킨다고 추정한다.

This increased sensitivity should mean that far lower doses of radioactive tracers will be required for a scan, potentially reducing the radiation dose to patients by nearly 40 fold.

이 향상된 민감도가 의미하는 바는, 방사성 추적기는 훨씬 적은 선량으로 스캔을 할 수 있고, 환자의 피폭량은 40분의 1로 줄일 수 있다는 뜻이다.

In fact, the extensive signal capture provided by TB-PET means that, in some cases, delivering a single dose of radioactive tracer may be sufficient for follow-up scans in a patient days or even weeks later.

사실, 전신 PET에 의해 제공되는 강력한 신호 포착은 일부 사례에서는 방사성 추적 장치가 보내는 한 번의 투여량은 환자에게는 수일 혹은 수주 후에도 후속 추적 스캔에 충분할 수 있다는 것을 뜻한다.

The reduction in radiation dose is particularly important for people being treated for cancer—especially children, who are particularly susceptible to the DNA-damaging effects of radiation. Because of concerns about both acute adverse effects and late effects (including second cancers), pediatric oncologists often limit the use of PET when possible, opting for less sensitive imaging options in some cases.

방사선 투여량의 감소는 암 치료를 받는 사람들에게는 아주 중요하며, 특히 어린이들은 방사선의 DNA 손상에 특별히 더 민감하다. 급성 부작용과 늦은 부작용 (두 번째 암을 포함한) 때문에, 소아 종양학자들은 가능한 한 PET의 사용을 제한하고 때에 따라서는 덜 민감한 영상 선택지를 더 선호한다.

The dramatically lower radiation doses that will be possible with TB-PET would substantially decrease the risks of PET scanning. And the rapid scan times would mean that babies and toddlers with cancer—or, indeed, with many other serious conditions or injuries—would not have to be anesthetized to undergo a PET scan (a procedure that also carries some risk), but could instead simply be swaddled to keep them still.

전신 PET로 가능해질 방사선 투여량의 대폭적 감소는 PET 스캐닝의 위험을 상당히 감소시킬 것이다. 빠른 스캔 시간은 암에 걸린 아기들이나 2-6세의 유아들 혹은 다른 여러 질환이나 다친 아이들과 유아들은 PET 스캔을 위해 마취를 할 필요는 없지만 대신 이들이 꼼짝하지 못하게 단단히 고정시킬 필요는 있다는 것을 의미한다.

Adults, of course, could also benefit from reduced radiation doses and the reduced scan time. A 20–30 second scan, for example, means not having to hold both arms above the head for an extended period—a challenging proposition for many people and, for those who have difficulty staying still, one that can often impair image quality.

물론 어른들도 방사선 투여선량의 감소와 스캔 시간의 감소로부터 득을 볼 수 있다. 예를 들면, 20-30초의 스캔은 많은 사람들과 또 움직이지 않고 가만히 있어야 하는 사람들에게 어려운 과제인 상당 시간을 양팔을 머리 위에 고정한 채 있어야 할 필요가 없다는 것을 의미한다. 그렇지 않으면 영상의 질을 손상할지도 모르니까.

A Long-Term Commitment

장기 공약

As the research community and industry continue to pioneer the development of advanced technologies, NCI, NIBIB, and other NIH institutes will continue to be part of that process.

연구 업계와 기업은 선진 기술의 개발을 계속 선도할 것이며, 국립암연구소와 국립 생의학 및 생명공학연구소와 기타 국립보건원 연구소들은 그런 개발에 전념할 것이다.

As for the TB-PET scanner, we’re extremely hopeful that the prototype scanner will be ready in 2018 and that the investigators leading its development and their collaborators can begin the process of testing how best to use it to advance clinical research and patient care.

전신 스캐너에 관하여, 시제품 스캐너는 2018년 중에 준비될 것이며 스캐너 개발을 주도하는 연구자들과 협력자들은 임상 연구와 환자 치료의 발전을 위해 최상의 이용법을 테스트하는 과정을 시작할 수 있기를 간절히 바라고 있다.

We’re greatly encouraged by what we’ve seen thus far. And we’re hopeful that our support will help to bring about a truly transformational advance.

우리는 지금까지 보아온 발전에 크게 고무되었다. 그리고 우리의 지원이 진정한 변화의 진전을 이룩하기를 희망한다.

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