臨床用MRIおよびCTを用いた水浸木材PEG含浸進展度の非破壊3次元評価法の開発

Research Project

Project/Area Number	21K00992
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 03060:Cultural assets study-related
Research Institution	Kyorin University
Principal Investigator	森美加杏林大学, 保健学部, 講師 (90737165)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	久原重英杏林大学, 保健学部, 非常勤講師 (60781234) 小林邦典杏林大学, 保健学部, 非常勤講師 (90723867)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	木質文化財 / CT / MRI / Polyethylene glycol
Outline of Research at the Start	遺跡から出土した木製遺物には大量の水が含まれており，極めて脆弱である。これらのうち文化財として価値のある遺物は保存処理が施されるが、Polyethylene glycol (PEG)は保護剤として用いられることの多い材料のひとつである。木製遺物は木材に含まれる水をPEGへと置き換えるために，状態にあわせてPEG分子量やPEG水溶液が選択されて含浸処理が施されるが、木材への含浸状態の推定は技術者の経験によるところが大きく，また定量的な方法では計測の際に破壊的なものになる可能性がある。そこで本研究では人体用MR装置およびCT装置を用いたPEG含浸の非破壊経時的観察と3次元可視化を目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	木製遺物は保護と保存のため、木材に含まれる水をPolyethylene glycol (PEG; HO(C2H4O)n-H)PEGへと置き換える処理を行うが、木材への含浸状態の推定は技術者の経験によるところが大きく、また定量的な方法では計測の際に破壊的なものになる可能性がある。そこで本研究では人体用MRIおよびCT装置を用いたPEG含浸の非破壊経時的観察と3次元可視化を目的とした。研究初年度はMRIのUltra-short TEという最新のシーケンス用いてPEG含浸3次元画像の作成に成功した。PEGは60％濃度までは液体として存在するが、それ以上の濃度になると析出してしまうため溶液を60℃以上に加温する必要がある。MRIを用いた手法は撮像時間がやや長時間である上、試料の温度変化による影響を受けやすいため、保温等による温度管理が必要であった。より短時間で撮影が可能なDual-Energy CTに着目し、PEG含浸の過程の描出がCTにおいても可能であるか基礎的な検討を行った。16列マルチスライスCTで取得した130 kVと80kVの画像データを用いてExcelを使用してDualenergy画像を表示させたところ、やや空間分解能が劣るものの描出は可能であった。しかしながら、３次元による表示は検討が必要であった。そこで最新の80列マルチスライスCTに搭載されている新しい画像再構成技術が本研究に応用できるか検討したが、PEGは人体に存在しない物質であるため、現状のままでは臨床用CTでは正しく計算できないことが明らかとなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason CT装置更新のため．PEG含浸の遅延．
Strategy for Future Research Activity	80列マルチスライスCTを用いて、木材中のPEG含浸量の定量化と経時的変化について検討する。RAWデータを用いて、計算により３D表示が可能か検討する。また、針葉樹・広葉樹の代表的な樹種について、その含浸の過程の違いに相違があるか明らかにする。