2022 Fiscal Year Annual Research Report
Medical multi-molecular interaction imaging based on quantum entangled photons
| Project Area | Creation of diagnostic therapy using nuclear-multi-molecular interaction probes with entangled photon pairs |
|---|
| Project/Area Number |
22H05022
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70589340)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上ノ町 水紀 京都大学, 宇宙総合学研究ユニット, 特定助教 (70913458)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
|
| Keywords | コンプトンカメラ / 角度相関 / 量子もつれ / カスケードガンマ線 / pH / 核医学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
申請者ら開発のCompton-PETは多分子の間接的な時空間相関イメージングが可能であるが、分子間相互作用を観測する医用診断装置は存在していない。本研究では量子もつれ光子対放出原子核-分子間相互作用プローブおよびイメージング装置の開発を行い、次世代診断治療に必要となる薬剤分子間相互作用解析、悪性腫瘍・アルツハイマー病等の複数薬剤同時診断、個別化医療の実現が可能なイメージング治療技術基盤を創出することを目的とする。本年度は上記の実現に向けた装置の開発、基礎的な検証実験を実施した。まず従来コリメータのみを用いて可視化を実証したpHのセンシングにおいてコンプトンPETカメラを用いたコンプトン撮像方式での実証に成功した。コンプトンPET装置を用いてpHの推定が可能であることが示された。加えて高解像度化のための大型シリコン半導体SOIセンサを用いたコンプトンPETカメラの撮像において99mTcと18Fの同時撮像の原理検証に成功した。さらに理研で製造した169Ybの角度相関の計測を実施することでより長半減期の核種の相関検出を実施した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は上記の実現に向けた装置の開発、基礎的な検証実験を実施した。まず従来コリメータのみを用いて可視化を実証したpHのセンシングにおいてコンプトンPETカメラを用いたコンプトン撮像方式での実証に成功した。コンプトンPET装置を用いてpHの推定が可能であることが示された。加えて高解像度化のための大型シリコン半導体SOIセンサを用いたコンプトンPETカメラの撮像において99mTcと18Fの同時撮像の原理検証に成功した。さらに理研で製造した169Ybの角度相関の計測を実施することでより長半減期の核種の相関検出を実施した。さらに同装置を用いてPET核種からの511 keVガンマ線の量子もつれの検出にも成功しており順調に進展していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの進捗を得て、今後は他の研究班との協力をすすめ、特に開発装置により細胞および生体レベルでの化学状態・pH・分子形態などのセンシングに挑戦し、実証をすすめる。加えて、pHに限らないより詳細な角度相関変化機構の解明に向けて基礎的な実験を計画する。
また大型のSOI素子においては有感部でのばらつきを抑えるための再試作や補正をすすめることで低エネルギーのSPECT核種にも対応したコンプトンPETカメラの開発をすすめる他、PETにおける量子もつれ光を利用した撮像手法の考案や、角度相関もつれ光の定量、シミュレーションとの整合をすすめる。
|
