ナノ粒子を造影剤とする癌イメージングを目指す蛍光X線CTの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K12026
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 湯浅 哲也 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30240146)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 蛍光X線 / コンピューテッドトモグラフィ / 放射光 / 機能イメージング

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，昨年度までに蓄積してきたキャリブレーション法やビーム強度不均一性を補正する方法に関する知見をもとに，実際のラット脳のex vivoイメージングを実施した（2019年度は3回の撮像実験を高エネルギー加速器研究機構において実施）．ラットに非放射性ヨウ素造影剤を投与した後，脳を摘出し，ホルマリンで固定した試料を用意した（京都薬科大学から供与）．
高エネルギー加速器研究機構のビームラインARNE-7Aに構築したマルチピンホール型蛍光X線CTを用いて，本試料を測定したところ，脳内に蓄積するヨウ素造影剤分布を確認した．アクリル製物理ファントム内にさまざまな濃度のヨウ素造影剤を封入して撮像した再構成画像からキャリブレーションカーブを作成し，脳内のヨウ素の3次元濃度分布の定量化を実現した．
従来得られていたヨウ素造影剤を用いた脳ex vivo画像は２次元であったが，今回世界で初めて３次元画像を取得することができた．また，蛍光X線CTによりラット脳内の代謝情報を得ることができる可能性があることを示した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで，生体サンプルからヨウ素造影剤を用いて得られた蛍光X線CT画像はすべて２次元断層像であったが，本年度の実験により３次元断層画像を世界で初めて取得することができたため．

Strategy for Future Research Activity

これまで撮像実験を行ってきた高エネルギー加速器研究機構ARにおいて，従来の加速電圧6.5 GeV運転から5.0 GeV運転に変更されたことにより，AuおよびGd造影剤のK殻蛍光X線を発生させることができる入射X線エネルギーが得られなくなった．当初はAuやGdナノ粒子を想定していたが，これらを利用することは断念した．次善策として，AgIナノ粒子を用いることを考えている．ヨウ素造影剤では十分な実績があるので，AgIナノ粒子は非常に有望な造影剤であるのではないかと期待している．現在，入手方法などを調査中である．

Research Products

• [Int'l Joint Research] テグキリスト教大学(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: テグキリスト教大学
• [Journal Article] Cardiac fiber tracking on super high-resolution CT images: a comparative study (2020)
  • Author(s): Hirohisa Oda, Holger R Roth, Takaaki Sugino, Naoki Sunaguchi, Noriko Usami, Masahiro Oda, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Toshiaki Akita, Yuji Narita, Kensaku Mori
  • Journal Title: Journal of Medical Imaging Volume: 7 Pages: 026001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Three-dimensional microanatomy of human nipple visualized by X-ray dark-field computed tomography (2020)
  • Author(s): Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Risa Oshima, Aya Watanabe, Kikuko Niwa, Masami Ando
  • Journal Title: Breast Cancer Research and Treatment Volume: 180 Pages: 397-405
  • DOI: 10.1007/s10549-020-05574-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional reconstruction of human nipple using refraction-contrast x-ray computed Tomography (2019)
  • Author(s): Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Kensaku Mori, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
  • Journal Title: PROCEEDINGS OF THE 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYNCHROTRON RADIATION INSTRUMENTATION Volume: 2054(1) Pages: 050010
  • DOI: 10.1063/1.5084628
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scanning, registration, and fiber estimation of rabbit hearts using micro-focus and refraction-contrast x-ray CT (2019)
  • Author(s): Hirohisa Oda, Holger R Roth, Takaaki Sugino, Naoki Sunaguchi, Noriko Usami, Masahiro Oda, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Toshiaki Akita, Yuji Narita, Kensaku Mori
  • Journal Title: Biomedical Applications in Molecular, Structural, and Functional Imaging Volume: 10953 Pages: 109531I
  • DOI: 10.1117/12.2512145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imaging Experiment of Multi-Pinhole Based X-Ray Fluorescence Computed Tomography Using Rat Head Phantoms (2019)
  • Author(s): Tenta Sasaya, Tsuyoshi Oouchi, Tetsuya Yuasa, Seung-Jun Seo, Jae-Geun Jeon, Jong-Ki Kim, Naoki Sunaguchi, Kazuyuki Hyodo, Tsutomu Zeniya
  • Journal Title: Proceeding of 2019 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO) Volume: N/A Pages: 1-4
  • DOI: 10.23919/EUSIPCO.2019.8903048
  • Peer Reviewed