2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Multi-photon gamma-ray coincidence tomography
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17H06159
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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 国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (20219992)
羽場 宏光 国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (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), 特任講師 (70589340)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射線計測 / 核医学 / イメージング / 同時計数 / ガンマ線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては時間／空間相関によるガンマ線イメージング技術の原理実証を行い、その高い解像度・感度・S/N比を追求するために、入射方位を検出することのできる3次元検出器を用いた２光子電子飛跡精密測定型断層撮像装置(Double Photon Emission CT: DPECT)を製作し、新たな２光子放出核種を用いたイメージングの可能性を追求するものである。平成29年度は高エネルギー分解能ガンマ線ピクセル検出器の研究として、東北大学において、シンチレータとしてCeBr3結晶のブリッジマン法による1インチ径単結晶作製を進め、CeBr3ピクセルアレイの製作に成功した。また、東京大学において30mm角の反跳電子飛跡精密計測カメラの開発研究として、5mm角のシリコンチップの試作を実施した。また、ガンマ線入射方向精密計測のために、東京大学において東北大学において開発されたCeBr3アレイとSiPMアレイを組み合わせた原理検証用の検出器を製作し評価を行ったところ、122keVのガンマ線に対して25%程度のエネルギー分解能が得られた。同様のアレイでのGAGGシンチレータでは、15%程度のエネルギー分解能になっており、まだエネルギー分解能としては改善が必要であるものの、8×8アレイの製作に成功しており、DPECTの実現に向けた初年度の研究としては、重要な成果が得られたといえる。DPECT撮像によるペプチド標識In-111マウスイメージングについては、国際医療福祉大学においてイメージング解析システムの整備を行い、In-111について通常の単一光子イメージングと二光子イメージングとの比較を行い、3μsecのコインシデンスウィンドウを用いて、バックグラウンド成分を大きく減少させることができた。理化学研究所においては、理研AVFサイクロトロンにおいて生成可能である多光子核種の検討を進め、Na-24、K-42、Ba-135mなどの多光子放出核種の分離等に必要なプロセスについての整備を進めた。
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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
当初予定していた計画に従い、順調に研究成果が得られている。特に、CeBr3検出器の開発においては、エネルギー分解能こそまだ十分ではないが、当初の予定を超えてCeBr3のアレイの製作と、その信号読み出しに成功した。また、査読付き論文30件、国際会議発表12件、と対外成果発表も十分に行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね順調に進んでいるため、当初計画に沿って研究を遂行する予定である。
本研究で実現を目指す多光子時間／空間相関型断層撮像法は、複数光子間の相関を用いて体内放射能濃度を高分解能・高感度・高S/N比で描出し、従来のPET、SPECTの本質的な限界を突破する画期的な手法であるため、新手法の分解能・感度・S/N比等の諸特性の評価を狙い、象徴的な半球型試験装置の製作を行い、分子イメージングを革新する計測原理を追求する。本年度の成果により、CeBr3のアレイ化まで実現できたが、エネルギー分解能の点では問題が残っている。まずはCeBr3アレイとSiPMアレイの組み合わせによるエネルギー分解能の改善を図り、コンプトンイメージングを実現する。CeBr3の分解能の向上が非常に困難であれば、SrI2アレイあるいはGAGGアレイとSiPMアレイの組み合わせを用いる。これを高分解能反跳電子飛跡検出器と組み合わせて、検出器モジュールを実現し、全体を組み上げる。新しい多光子核種について候補核種についての分離合成を進めながら、In-111標識ペプチドを用いて２光子放出核種検出１分子イメージングを実現し、日本発の革新的ガンマ線診断技術の確立と、Sc-44などの多光子核種への展開を図る。
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[Journal Article] Mg,Ce co-doped Lu2Gd1(Ga,Al)5O12 by micro-pulling down method and their luminescence properties2018
Author(s)
Kei Kamada1,2, Hiroaki Yamaguchi3, Masao Yoshino3, Shunsuke Kurosawa1, Yasuhiro Shoji2,3, Yuui Yokota1, Yuji Ohashi1, Jan Pejchal4, Martin Nikl4 and Akira Yoshikawa1,2,3
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Journal Title
Japanese journal of applied physics
Volume: 57
Pages: 04FJ06
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Genetic and epigenetic stability of oligodendrogliomas at recurrence2017
Author(s)
Aihara Koki、Mukasa Akitake、Nagae Genta、Nomura Masashi、Yamamoto Shogo、Ueda Hiroki、Tatsuno Kenji、Shibahara Junji、Takahashi Miwako、Momose Toshimitsu、Tanaka Shota、Takayanagi Shunsaku、Yanagisawa Shunsuke、Nejo Takahide、Takahashi Satoshi、Omata Mayu、Otani Ryohei、Saito Kuniaki、Narita Yoshitaka他
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Journal Title
Acta Neuropathologica Communications
Volume: 5
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Development of a production technology of 211At at the RIKEN AVF cyclotron. (i) Production of 211At in the 209Bi(α,2n)211At reaction2017
Author(s)
N. Sato, S. Yano, A. Toyoshima, H. Haba, Y. Komori, S. Shibata, K. Watanabe, D. Kaji, K. Takahashi, and M. Matsumoto
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Journal Title
RIKEN Accel. Prog. Rep.
Volume: 50
Pages: 262
Open Access
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[Presentation] Ce添加LaBr3/AEBr2(AE=Mg, Ca, Sr, Ba)共晶体シンチレータの作製と特性評価2017
Author(s)
鎌田 圭, 古谷 優貴, 山路 晃広, 庄子 育宏,黒澤 俊介, 横田 有為, 大橋 雄二, 吉川 彰
Organizer
第78回応用物理学会秋季学術講演会
Int'l Joint Research
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[Presentation] アルカリ金属共添加Ce:Gd3(Ga,Al)5O12のシンチレータ特性均一性制御と大型単結晶作製技術の開発2017
Author(s)
鎌田 圭, 庄子 育宏, Vladimir V.Kochurikhin, 吉野 将生, 村上 力輝斗, 黒澤 俊介, 山路 晃広, 横田 有為, 大橋 雄二, 吉川彰
Organizer
第78回応用物理学会秋季学術講演会
Invited
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[Presentation] Double-Photon coincidence imaging for cascade sub-MeV gamma-rays with Ce:GAGG scintillator based Compton Camera2017
Author(s)
Y. Mizumachi1, M. Uenomachi1, Y. Yoshihara1, H. Takahashi1, K. Shimazoe1, G. Yabu2, 3, H. Yoneda2, 3, S. Watanabe2, 3, T. Takahashi2, 3, S. Takeda4, T. Orita4, F. Moriyama4, H. Sugawara4
Organizer
IEEE/NSS MIC 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Double-photon emission imaging of 111-In with a high-resolution Si/CdTe Compton camera2017
Author(s)
S. Takeda1, T. Orita1, F. Moriyama1, H. Sugawara1, G. Yabu2, 3, H. Yoneda2, 3, S. Watanabe2, 3, T. Takahashi2, 3, Y. Mizumachi4, M. Uenomachi4, Y. Yoshihara4, H. Takahashi4
Organizer
IEEE/NSS MIC 2017
Int'l Joint Research
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