Locally magnified ultra-high resolution in vivo molecular function imaging in 3D X-ray fluorescence CT
| Project/Area Number |
22K19501
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
銭谷 勉 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50443487)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 分子機能イメージング / 蛍光X線 / CT / 超高解像度 / ピンホールコリメータ / 分子機能画像 |
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| Outline of Research at the Start |
放射性同位元素を使用せずに生体内機能を画像化する分子イメージング装置として、X線で励起した特定の物質からの蛍光を利用する３次元蛍光CT(Computed Tomography)を開発している。本研究では、ピンホールコリメータを被写体に近接した拡大撮像システムを構築する。このとき、視野サイズとX線ビームサイズを一致させる。これにより、超高解像度画像が正確に得られることをシミュレーション、ファントム実験、動物実験で明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、放射線同位元素を使用せずに、同様の機能画像が得られる装置として、X線で励起した特定の物質からの蛍光を利用する３次元蛍光X線CT(Computed Tomography)を開発してきた。従来、CTでは被写体全体を視野内に含む必要があるとされていたが、蛍光X線CTで、視野サイズとX線の照射領域を一致させれば、局所領域を正確に画像化できると考えられる。このとき、ピンホールコリメータを近接使用すれば、拡大撮像により解像度を大幅に改善できる。本研究では、ピンホールコリメータを用いた蛍光X線CTで、視野サイズとビームサイズを一致させた局所領域拡大撮像システムを構築し、シミュレーションと撮像実験によりその可能性を明らかにする。
昨年度は、放射線計測用モンテカルロシミュレーションソフトウェア(Geant4)の動作環境を構築し、Geant4で蛍光X線CTをシミュレーションするプログラムを作成した。ヨウ素溶液が一様に分布するシンプルなファントムを被写体に設定し、入射ビームサイズを局所視野サイズと同じにしたシミュレーション行い、トランケーションの影響が抑制される可能性が示唆された。
本年度は、4つ穴にヨウ素を封入したファントムを被写体としてシミュレーションを行い詳細な評価をした。被写体位置とピンホールコリメータの距離を30 mmから15 mmに小さくし、撮像視野を12 mmから6 mmとして、中央の局所領域を拡大率２倍で撮像した。従来の広いビームでは、再構成画像の視野周辺でアーチファクトが見られ、中央のヨウ素領域では画素値の過大評価が見られた。しかし、視野と同サイズの6 mmのビームサイズにすることでアーチファクトや画素値の過大評価が抑制された。ヨウ素領域のエッジから解像度の改善が確認でき、局所高解像度撮像の可能性が示された。また、撮像実験のためのピンホールコリメータの準備ができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度実施予定だったシミュレーションが本年度までずれ込んだ。そのため、本年度予定していた撮像実験ができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は撮像実験での評価がメインとなり、本年度実施できなかった撮像実験も実施する必要がある。高エネルギー加速器研究機構放射光実験施設の2024年度実験課題を申請し採択されたので、多くの撮像実験を実施できるように多くのビームタイムの確保に努める。また、実験の高効率化を図るため、高感度コリメータや高感度検出器の導入を検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(26 results)
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[Presentation] Fundamental Study on Image Imprivement of X-ray Fluorescence Computedt Tomography by Deep Image Prior2023
Author(s)
Y. Tsushima, M. Matsuoka, K. Sato, S. Kusakari, T. Sasaya, N. Sunaguchi, H. Kawashima, K. Hyodo, T. Yuasa, T. Zeniya
Organizer
2023 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and International Symposium on Room-Temperature Semiconductor Detectors
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