New-generation medical diagnosis by ultra advancement of X-ray CT

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04483
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Arimoto Makoto 金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 准教授 (40467014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 聡 金沢大学, 保健学系, 教授 (30313638) ; 片岡 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90334507)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: X線CT / フォトンカウンティング / 造影剤 / X線イメージング

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a next-generation photon counting CT (PC-CT) system consisting of high-speed scintillators and semiconductor photodetector multi-pixel photon counters, and conducted a quantitative comparison with conventional clinical CT devices. We found that the photon-counting detection of X-rays in this system, which is one of distinctive features, allows for low-dose radiation exposure. By utilizing the energy information of X-rays, we successfully visualized the three-dimensional spatial distribution of contrast agents such as iodine, gadolinium, and platinum.
Furthermore, we successfully performed in vivo imaging by administering the contrast agent to mice, demonstrating that the PC-CT system developed in this study has the potential to contribute to future drug delivery systems.

Free Research Field

X線・ガンマ線イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人体にメスを入れることなく体内を可視化するシステムは、現代医療のみならず、次世代の診断・治療において必須となる技術である。現在普及しているX線CT装置は現代医療を支えるインフラのひとつであるものの、X線照射に伴う被ばくが多く、被写体の物質同定に乏しい。本研究で開発したフォトンカウンティングCTシステムはこれらの課題を解決し、どのような患者に対しても安心・安全な診断を提供することができる。また様々な疾患の早期発見や治療に応用でき、次世代の医療イメージング技術に大きく貢献する成果を得ることができた。