2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 4D X-ray elastography
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21H04530
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
矢代 航 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (10401233)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | X線 / イメージング / トモグラフィ / エラストグラフィ / 粘弾性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、最近、研究代表者らが世界で初めて原理実証に成功した、不透明な粘弾性体内の複素弾性率の分布を高空間分解能で可視化するＸ線エラストグラフィの4D（3D＋時間）化、高空間分解能化・高時間分解能化を目指している。最先端のＸ線位相コントラストトモグラフィとデータサイエンス技術を駆使して、研究課題①msオーダー時間分解能Ｘ線エラストグラフィ、研究課題②100 nmオーダー空間分解能Ｘ線エラストグラフィの実現を目指し、これまで数値シミュレーションによるアプローチに限られていた非平衡系のマイクロレオロジーの世界を実験的に研究する方法の確立を目指している。
上記項目①については、2023年度は、実験室X線源による世界で初めての3DX線エラストグラフィの原理実証に成功した。試料としてはブタ肺を用いた。これまで技術的な問題により、実験室X線源を用いたX線エラストグラフィは2Dまでしか成功していなかったが、今回、様々な技術的な問題を解決して3DX線エラストグラフィに成功したことによって、ソフトマテリアルの基礎研究だけでなく、医療診断機器の開発、食品検査など、様々な分野への波及効果が期待される。上記項目②については、焦点サイズ100 nmオーダーの実験室X線源を用いて数100 nm空間分解能のX線エラストグラフィの原理実証を行う装置を構成し、ピエゾステージベース上に狭周期回折格子を配置した干渉計も組み込んで（位相コントラストを利用した）高感度化も行った。しかしながら、X線源の強度の経時変化など、当初予想していなかった技術的な問題が発生し、目標としていた100 nmオーダー空間分解能X線エラストグラフィの実現には至っていない。本研究終了後は、X線強度補正システムの導入や、深層学習などの先端的なデータサイエンスを活用した解析により、課題解決に向けた研究を継続していく計画である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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