Development of X-ray Optics, High Performance 2-Dimensional Detectorand Refraction Algorithm to Visualize Soft Tissue

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18206011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 安藤 正海 Tokyo University of Science, 総合研究機構DDS研究センター, 教授 (30013501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ISHIGURO Makiko 統計数理研究所, モデリング系, 教授 (10000217) ; ICIHARA Shu 国立病院機構, 名古屋医療センター, 科長 (30426499) ; ENDO Tokiko 国立病院機構, 名古屋医療センター, 部長 (10231193) ; UENO Ei 筑波大学, 人間総合科学研究科, 準教授 (90150614) ; KAWAI Toshiaki 浜松ホトニクス(株), 電子管事業部, 主査 (80418392) ; SAITO Tsuneo 東北文化学院大学, 教授 (70005312) ; SHIMAO Daisuke 茨城県立医療大学, 放射線科学部, 助教 (20404907) ; SUGIYAMA Hiroshi 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (80222058) ; CHIKAURA Yoshinori 九州工業大学, 領域研究科, 教授 (40016168) ; BANDO Hiroko 筑波大, 人間総合科学研究科, 講師 (00400680) ; HYODO Kazuyuki 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 講師 (60201729) ; YAMASAKI Katsuto 神戸大学, ゲノム研究科, 教授 (50210381) ; YUASA Tetsuya 山形大学, 工学部, 教授 (30240146)
• Research Collaborator: MAKSIMENKO Anton 豪州放射光研究所, 研究員
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: X線動力学回折 / 屈折コントラスト / 吸収コントラスト / 2次元像 / 3次元像 / 擬似3次元像 / 軟組織 可視化 乳癌 / 関節軟骨臨床診断病理診断

Research Abstract

軟組織用に最適な高空間解像度、高コントラストが得られるX線光学系の開発に成功した。高性能2次元検出器を得て屈折画像が短時間に得られることを実証した。臨床応用を目指す上で重要な乳癌試料、関節軟骨など各種軟組織に対してX線暗視野法を用いてX線画像取得に成功した。H&E染色像に変わらない情報が得られることが判明した。屈折用アルゴリズムを適用して乳管、乳腺、線維、壊死石灰化などの3次元像取得にも成功した。屈折型擬似3次元像取得にも成功した。これらにより臨床用in vivo、ex vivo像の見込みが立った

Research Products

• [Journal Article] Highly Sensitive Detection of the Soft Tissues Based on Refraction Contrast by In-plane Diffraction-Enhanced Imaging CT (2008)
  • Author(s): T. Yuasa, E. Hashimoto, A. Maksimenko, H. Sugiyama, Y. Arai, D. Shimao, S. Ichihara, and M. Ando
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A591 Pages: 546-557
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 3D Reconstruction and Virtual Ductoscopy of High-Grade Ductal Carcinoma In Situ of the Breast with Casting Type Calcifications Using Refraction-Based X-ray CT (2008)
  • Author(s): S. Ichihara, M. Ando, A. Maksimenko, T. Yuasa, H. Sugiyama, E. Hashimoto, K. Yamasaki, K. Mori, Y. Arai and T. Endo
  • Journal Title: Virchows Archiv 451 Pages: 41-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Refraction Baced Tomosynthesis : Proof of Concept (2007)
  • Author(s): A.Maksimenko, T. Yuasa, M. Ando and E. Hashimoto, D. Shimao, T. Kunisada, H. Sugiyama, and M. Ando
  • Journal Title: Applied Physics Letters 91 Pages: 234108-1-234108-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Refraction Enhanced Tomosynthesis of Finger Joint by X-Ray Dark-Field Imaging (2007)
  • Author(s): D. Shimao, T. Kunisada, H. Sugiyama, M. Ando
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 46 Pages: L608-L610
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 2D and 3D Visualization of Ductal Carcinoma in situ (DCIS) due to X-Ray Refraction Contrast (2006)
  • Author(s): M. Ando, A. Maksimenko, T. Yuasa, Eiko Hashimoto, K. Yamasaki, C. Ohbayashi, H. Sugiyama, K. Hyodo, T. Kimura, H. Esumi, T. Akatsuka, G. Li, D. Xian, E.Ueno, H. Bando, S. Ichihara, T. Endo, N. Moriyama and H. Nishino
  • Journal Title: Bioimages 14 Pages: 1-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analyzer by X-ray Dark-Field Imaging Articular Cartilage Depicted at Optimized Angular Position of Laue Angular (2006)
  • Author(s): D. Shimao, H. Sugiyama, T. Kunisada, M. Ando
  • Journal Title: Applied Radiation and Isotopes 64 Pages: 868-874
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sharper Image of Breast Cancer Cells and Stroma in the Dense Breast by Thinner Angular Filter under X-Ray Dark-Field Imaging (2006)
  • Author(s): M. Ando, H. Sugiyama, S. Ichihara, T. Endo, H. Bando, K. Yamasaki, C. Ohbayashi, Y. Chikaura, H. Esumi, A. Maksimenko, G. Li
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 45 No.28 Pages: L740-L743
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hard-X-Ray Region Tomographic Reconstruction of the Refractive-index Gradient Vector Field : Imaging Principles and Comparisons with Diffraction Enhanced Imaging Based Computed Tomography (2006)
  • Author(s): T. Yuasa, A. Maksimenko, E. Hashimoto, H. Sugiyama, K. Hyodo, T. Akatsuka, M. Ando
  • Journal Title: Optics Letters 31 Pages: 1818-1820
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Pass Filtered Diffraction Micro-Tomography by Coherent Hard X-rays for Cell Imaging : Theoretical and Numerical Studies of the Imaging and Reconstruction Principles (2005)
  • Author(s): T. Yuasa, H. Sugiyama, Z. Zhong, A. Maksimenko, F. A. Dilmanian, T. Akatsuka, M. Ando
  • Journal Title: JOSA 22 Pages: 2622-2634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Attempt at 2D Mapping of X-ray Fluorescence from Breast Cancer Tissue (2005)
  • Author(s): M. Ando, K. Yamasaki, C. Ohbayashi, H. Esumi, K. Hyodo, H. Sugiyama, G. Li, A. Maksimenko and T. Kawai
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 44 Pages: L998-L1001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Towards International Collaborative Attempt for Early Diagnosis of Breast Cancer and Rheumatoid Arthritis by Use of X-ray Refraction-based 2D, pseudo 3D and 3D Imaging. 3^<rd> AMSRBMI (2008)
  • Author(s): 安藤正海
  • Organizer: アジア放射光生物学・医学画像会議
  • Place of Presentation: 雲南省澄江市
  • Year and Date: 2008-10-31
• [Presentation] X線動力学回折理論と放射光医学利用最前線 (2008)
  • Author(s): 安藤正海
  • Place of Presentation: 上海放射光研究所
  • Year and Date: 2008-08-20
• [Presentation] 放射光医学利用最前線 (2008)
  • Author(s): 安藤正海
  • Organizer: 屈折原理利用医用画像の開発 : 臨床診断応用と病理診断応用を目指して
  • Place of Presentation: 大邱基督教大学
  • Year and Date: 2008-06-04
• [Presentation] Attempt at Early Clinical and Pathological Diagnosis of Human Cancer Utilizing (2008)
  • Author(s): 安藤正海
  • Organizer: X-RayRefraction-Based Imaging
  • Place of Presentation: 蘭州大学
  • Year and Date: 2008-04-24
• [Presentation] 放射光医学利用最前線 (2007)
  • Author(s): 安藤正海
  • Organizer: -屈折原理利用医用画像の開発 : 臨床診断応用と病理診断応用を目指して-
  • Place of Presentation: 応用物理学会(九州支部)シンポジウム博多
  • Year and Date: 2007-12-15
• [Remarks]
  • URL: http://www.msm-ando@rs.noda.tus.ac.jp/
• [Remarks] 2007.10.30朝日新聞名古屋版「超早期乳ガンくっきり名古屋の研究者ら「仮想内視鏡」撮影」
• [Remarks] 2007.12.19日経産業 「乳ガン立体的に可視化理科大など放射光使い見極め」
• [Remarks] 2007.12.21科学新聞1面 「被ばく線量 抑え早期発見 -安藤東京理科大教授らのグループ-新たな乳ガン断層写真法開発」
• [Remarks] 2008.01.13毎日新聞2面「被ばく1000分の1画像鮮明新乳ガン診断法東京理科大などが開発」
• [Patent(Industrial Property Rights)] 屈折型トモシンセシスおよび装置 (2008)
  • Inventor(s): 安藤正海, 島雄大介
  • Industrial Property Rights Holder: 東京理科大学
  • Filing Date: 2008-06-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 3次元像合成方法および装置 (2005)
  • Inventor(s): 安藤正海, Maksimenko Anton, 湯浅哲也
  • Industrial Property Rights Holder: 高エネルギー加速器研究機構
  • Industrial Property Number: 特願2005-053491
  • Filing Date: 2005-02-28