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Research on novel molecular imaging method using two photon cascade nuclides

Research Project

Project/Area Number 19J13733
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

上ノ町 水紀  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords二光子同時検出法 / 核医学イメージング / コンプトンイメージング / カスケードガンマ線放出核種 / 二光子放出核種 / 二光子同時計測 / コンプトンカメラ / 電子飛跡計測 / 分子イメージング
Outline of Research at the Start

放射線を用いた分子イメージング法である核医学法は悪性腫瘍等の病気の診断に用いられている。本研究は2本のガンマ線連続的に放出する核種を利用した高感度な新しい分子イメージング法についての研究を行う。本研究で提案する新しい分子イメージング法は2本のガンマ線の飛来方向を測定することで、その交点から位置を1イベントで高感度に特定するというものである。具体的にはコンプトン散乱原理を用いてガンマ線の入射角度情報を得ることができるコンプトンカメラに反跳電子の飛跡の計測を組み合わせることで入射方向を特定する反跳電子飛跡計測型コンプトンカメラの開発を行い、その実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、カスケードガンマ線放出核種を対象とした二光子同時検出法を用いた新しい分子イメージング法の有用性を示すことを目的としたものである。本年度は引き続き固体センサによる電子飛跡計測技術の開発と二光子同時検出法の検証を行った。電子飛跡計測技術に関しては、マイクロメートルのピクセルサイズを有する大面積SOIセンサにおいて、時間情報とエネルギー情報を各イベントごとに取得できるようになった。二光子同時計測法の検証に関しては、まず、昨年度行ったパラレルホールコリメータとシンチレータ検出器による111Inと177Luの同時撮像検証を実験体系を改善して再度行った。それぞれの核種の可視化に成功し、二光子同時計測によりエネルギー分解能の制限によるスペクトルのオーバラップや他のガンマ線の散乱線によるバックグラウンドが低減できるとともに高感度に位置が特定できることを分布線源などを用いて示すことに成功した。さらにコンプトンイメージングにおける二光子同時計測法の適用検討も実施した。211At、18F、111Inの治療・PET診断・SPECT診断3核種同時撮像をリング型Compton-PETハイブリッドカメラを用いて行い、それぞれの核種のコンプトンイメージング、および18FのPET画像の取得に成功した。さらに111Inと18Fのコンプトンイメージングに対し二光子同時計測法を適用した。具体的にはイメージングに使用するガンマ線のコンプトンイベントと、さらに連続的に放出されるもう一本のガンマ線の光電吸収イベントの同時計測を行った。その結果、高エネルギーのガンマ線によるバックグラウンドの低減に成功し、二光子同時計測法の多核種コンプトンイメージングへの有用性を示すことができた。本研究では二光子同時計測法による高感度位置特定や多核種撮像におけるバックグラウンド低減の有用性をいくつかの適用方法で示すことができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] コンプトンPETハイブリッドカメラを用いた多核種撮像技術開発2020

    • Author(s)
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • Journal Title

      応用物理学会放射線分科会会誌『放射線』

      Volume: 46 Pages: 49-53

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Performance evaluation of Liquinert-processed CeBr3 crystals coupled with a multi pixel photon counter2020

    • Author(s)
      Otaka Yutaka、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Mitsuya Yuki、Uenomachi Mizuki、Seng Foong Wei、Kamada Kei、Yoshikawa Akira、Sakuragi Shiro、Binder Tim
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1109/tns.2020.2975296

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Growth and Characterization of CdTe Single Crystals Prepared by the “Liquinert Processed” Vertical Bridgman Method for Radiation Detectors2019

    • Author(s)
      Sekine Ryotaro、Uenomachi Mizuki、Asafusa Hiroki、Tokiwa Kazuyasu、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki、Harada Yoshiyuki、Fujimoto Akira、Hirai Takeshi、Sakuragi Shiro
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 19 Issue: 11 Pages: 6218-6223

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00706

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Double photon emission coincidence imaging with GAGG-SiPM Compton camera2018

    • Author(s)
      Uenomachi Mizuki、Mizumachi Yuki、Yoshihara Yuri、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Yabu Goro、Yoneda Hiroki、Watanabe Shin、Takeda Shin’ichiro、Orita Tadashi、Takahashi Tadayuki、Moriyama Fumiki、Sugawara Hirotaka
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 印刷中 Pages: 161682-161682

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.11.141

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 二光子同時計測法による診断治療核種同時撮像2021

    • Author(s)
      上ノ町水紀、大鐘健一朗、島添健次、高橋浩之
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous multi-nuclide SEPCT imaging with double photon emission coincidence method2020

    • Author(s)
      Mizuki Uenomachi, Kenichiro Ogane, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi
    • Organizer
      IEEE NSS/MIC RTSD 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] RIを用いた集積と局所情報の同時取得技術の研究2020

    • Author(s)
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之
    • Organizer
      日本原子力学会 2020年秋の大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 二光子同時計測法を用いたコンプトンイメージングの検討2020

    • Author(s)
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之
    • Organizer
      日本原子力学会2020年春の大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 多光子ガンマ線時間・空間相関型イメージング法の研究5(システム開発)2020

    • Author(s)
      上ノ町水紀、Zhong Zhihong、大鐘健一郎、島添健次、高橋浩之、鎌田圭、羽場宏光、高橋美和子、百瀬敏光
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Compton-PETハイブリッドカメラを用いた多核種イメージング2019

    • Author(s)
      上ノ町水紀、Foong Wei Seng、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • Organizer
      日本原子力学会2019年秋の大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous multi-nuclide in vivo imaging using GAGG-SiPM Compton-PET hybrid camera2019

    • Author(s)
      M.Uenomachi, Wei Seng Foong, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Miwako Takahashi, Kei Kamada, Tadashi Orita
    • Organizer
      IEEE NSS/MIC/RTSD 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多核種イメージングのためのCompton-PETハイブリッドカメラの開発2019

    • Author(s)
      上ノ町水紀、Foong Wei Seng、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • Organizer
      応用物理学会放射線分科会次世代放射線シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 時間幅信号処理法2020

    • Inventor(s)
      織田忠、島添健次、上ノ町水紀
    • Industrial Property Rights Holder
      織田忠、島添健次、上ノ町水紀
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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