Optimization of hybrid light detection to assist with Cerenkov luminescence imaging in vivo

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07270
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 古嶋 昭博 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (20161903)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 和浩 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (90578816)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: チェレンコフ光イメージング / ガンマ線・X線シンチレーションイメージング / ハイブリッド光イメージング / CsI固体シンチレータ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、小動物生体内における放射性分子プローブをチェレンコフ光で可視化する際に問題となる深部でのイメージング検出能を、生体外で検出可能なガンマ線シンチレーションを併用することによってさらに向上させるハイブリッド光イメージング（HLI）を最適化し、マウスなどの小動物へ応用する技術を開発することである。
本研究の最終年度となる当該年度において、前年度で実施できなかった低エネルギーガンマ線を出す放射性同位元素に対するCsI固体シンチレータを使用したイメージングにおいては、その結晶厚が1mmよりも1.5mmの方が解像力や検出効率の向上がみられた。従って、ガンマ線のシンチレーションイメージングには、低エネルギーだけでなく高エネルギーガンマ線に対してもイメージング特性に優れる1.5mm厚のCsI固体シンチレータが適当であることがわかった。
本研究により、高感度CCDカメラ型蛍光・発光イメージングシステムを用いたチェレンコフ光とシンチレーションを同時計測するHLIでは、物体深部での情報を多く得られるシンチレーション検出が有効となり、そのためには透明性が高く、液体シンチレータや有機固体シンチレータよりも検出効率のはるかに高いCsI固体シンチレータの使用が最適であることがわかった。この成果はベータ線とガンマ線を同時放出する放射性同位元素のHLI技術の最適化につながるだけでなく、ガンマ線のみの放射性同位元素のシンチレーションイメージングにも適用できるという汎用性を生み出すことに意義がある。今後の放射性同位元素による画像診断と治療の融合（theranostics）研究を支援するための小動物実験において、簡便で有用な光イメージング技術となる可能性があることが期待できる。