2020 Fiscal Year Annual Research Report
高感度γ線コンプトンカメラ技術の医療現場への実践的展開
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19H04492
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
村石 浩 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (00365181)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎本 良治 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (80183755)
片桐 秀明 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50402764)
加賀谷 美佳 仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (10783467)
加納 大輔 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 薬剤師 (70392347)
石山 博條 北里大学, 医学部, 教授 (60343076)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 医用応用 / 放射線計測学 / 画像情報工学 / 放射線防護 / コンプトンカメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、医療現場において100keV～数MeVγ線を放出する低線量放射線源を遠隔から高感度で撮影可能なコンプトンカメラ技術開発を独自に遂行中である。
2020年度（2年目）における主な実績は以下の通りである。
(1)ダイナミックデータ収集によるγ線画像の高精度化の実証：6カウンター型コンプトンカメラを自動回転ステージに搭載し回転させながら測定可能なシステムを構築し、更に、断層撮像装置で用いられているフィルタ補正逆投影法に基づく解析的画像再構成手法を応用することで、シフトインバリアントな全方向γ線イメージングが可能であることを実証（Muraishi et al. Japanese Journal of Applied Physics, Vol.59, 090911 (2020))。更に、カウンター配置を工夫することで、検出部の大幅な小型化が可能であることを実証（第68回応用物理学会学術講演会で報告）。
(2)放射能汚染監視モニターの開発（100-250keVγ線）:我々が提案する全方向γ線コンプトンカメラ技術において、CaF2(Eu)結晶をカウンターに採用することで、低エネルギーγ線放出放射性医薬品（Tc-99m(141keV)、In-111(171,245keV)）による汚染箇所の可視化が可能であることを実証（Katagiri et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, Vol.996, 165133 (2021)）。
(3)核医学分野における新しい医療評価指標の開発（511keVγ線）：PET患者専用トイレに排泄された尿中放射能を0-150MBqのレンジで10秒以内に10%の精度で自動測定可能なコンプトンカメラシステムを構築（第68回応用物理学会学術講演会で報告）。
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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
2年目である2020年度においては、当初の予定通り、PET患者が排泄した尿中の放射能の常時連続モニター測定が可能なシステムを構築することができ、また、核医学施設においてTc-99mなどの放射性医薬品による汚染箇所の可視化モニタリングが可能な結果が得られたことから、順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目である2021年度においては、まず、昨年度までに開発した511keV向け高感度コンプトンカメラを国立がん研究センター東病院核医学施設内PET患者専用トイレに継続して設置することで、PET患者が排泄した尿中の放射能の常時連続モニター測定を継続して展開する。具体的には、臨床に耐えうるデータ収集速度向上に向けた改良を行った上で、更なる次のステップとして、取得されたデータを実際のPET診断画像に組み込むことで、がん患者の治療評価判定への影響の可能性について定量的評価を遂行する。
次に、昨年度開発に成功した100～200keV程度の低エネルギーγ線向け高感度コンプトンカメラに改良を加えることで、可搬性に優れた検出器システムを再構築し、病院の核医学施設における放射性医薬品による汚染箇所の可視化測定を遂行する。具体的には、CaF2シンチレータの増設による感度・画質の向上、エレクトロニクスの小型化、リチウムバッテリーによる駆動、Wi-Fiによる遠隔制御を実現する。
更に、放射線治療施設や加速器施設向けの1MeV以上の高エネルギーγ線向けコンプトンカメラの検討を遂行する。具体的には、まずこれまで開発した2カウンター同時計数による高感度全方向コンプトンカメラ技術を用いて、実際の施設において放射化物質の撮影が可能であるかについて実験的検証を行う。とりわけ、最新の放射線がん治療法として知られているBNCT（ホウ素中性子捕捉療法）施設（国立がん研究センター中央病院）において、熱外中性子、及び熱中性子によるさまざまな放射化物質からの高エネルギーγ線の可視化に挑む。また、新たに3カウンター同時計数による高感度コンプトンカメラの検討を同時に遂行する。
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