Project/Area Number |
22H04961
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Broad Section D
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
高橋 浩之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70216753)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
百瀬 敏光 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 客員研究員 (20219992)
関野 正樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401036)
羽場 宏光 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 室長 (60360624)
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70589340)
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Project Period (FY) |
2022-04-27 – 2026-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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Budget Amount *help |
¥184,210,000 (Direct Cost: ¥141,700,000、Indirect Cost: ¥42,510,000)
Fiscal Year 2024: ¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
Fiscal Year 2023: ¥47,710,000 (Direct Cost: ¥36,700,000、Indirect Cost: ¥11,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥46,930,000 (Direct Cost: ¥36,100,000、Indirect Cost: ¥10,830,000)
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Keywords | ガンマ線 / 蛍光体 / 核医学 / イメージング / MRI / 同時計数 / 時間幅信号処理 / DPECT |
Outline of Research at the Start |
従来のMRI(Magnetic Resonance Imaging)は、感度不足のため特定核種の詳細挙動を得ることは難しかった。本研究は2本のガンマ線を続けて放出する核種に着目し、これらの時間・空間相関を用い、コリメータを工夫して配置することで画像再構成不要の革新的なイメージング法を確立するとともに、外部電磁場を加えた多次元空間における高次の相関計測により、核スピンを介して生体深部でのpHやプローブ核種の化学結合状態などの計測を行う新しい多光子相関イメージング法の研究を行うものである。核医学とMRIの原理の真の融合により、医用イメージングの新たな潮流を先導することが期待される。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、時間・空間・電磁場の多次元空間における高次相関を利用して、トレーサーとなる放射性核種の量・それらの置かれた環境についての局所情報を得ることを目指す。具体的には2光子ガンマ線放出核種を用い、画像再構成不要となる、平面型とパラレルホール型の2種類のコリメータを組み合わせたDPECT撮像システムを製作し、外部磁場発生・共鳴用のRF発生装置を組み込み、DPE-MRIを構築する。そこでIn-111やCu-67等の放射性核種の核磁気共鳴・核スピン緩和時間を利用し、局所的な環境に関する情報、具体的には対象核種周辺の電場の強さ、化学状態、生体深部でのpH等の情報を得るものである。このために本研究では、5つのサブテーマを設定し、DPE-MRIシステムを実現させる。DPE-MRI検出システムの空間分解能は、当初 2 mmで原理実証を行う。本年度は、次のような成果を得た。 1) 磁場環境下コリメータ一体型シンチレータ開発:対象となるシンチレータとして、酸化物シンチレータを検討し、YAPのアレイを製作した。2) 画像再構成不要二光子イメージングとDPEシステム構築:平面型コリメータとパラレルホールコリメータを組み合わせて、画像再構成不要の2光子イメージングシステムを構築し、マウスを用いて腫瘍のイメージングに成功した。3)DPE-MRI電磁場設計・製作と緩和時間計測:磁場による周辺環境と2光子の摂動角相関変化について超常磁性酸化鉄ナノ粒子を用いた実験により評価を行った。4)DPE-MRI放射性核種の探索と合成:2光子放出核種として半減期が30日と長いYb-169に注目し、合成を行った。5)DPE-MRIシステム評価:DPE-MRIシステムの評価を行うためのファントムについて設計を進めた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、二光子ガンマ線イメージングシステムによるガンマ線の計測と、磁場とRFによる操作を組み合わせることで新しい局所環境の分析手法を構築するものであるが、今年度は基礎的なデータの取得を進めており、特段の問題はない。
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Strategy for Future Research Activity |
昨年度末の3月24日には国際ワークショップを実施して、海外からも核医学分野のトップ研究者を招いて本研究の内容および実施指針に際してのコメントをもらった。それに基づき、研究を順調に進捗させていく予定である。ToT(Time over Threshold)方式の読み出し回路については、専用集積回路(ASIC)以外にもディスクリートの回路の開発を行い、読み出し回路数を増大させ、多くのモジュールの読み出しに対応させる。光検出器とシンチレータを組み合わせたモジュールの製作を行い、2mm分解能のシステムの構築を進めるとともに、緩和時間を積極的に用いた、新しい診断手法の実現にむけて、研究活動を進める予定である。
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