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短時間で脳機能の定量測定が可能な新しいヘルメットPET装置の基礎検討

研究課題

研究課題/領域番号 16K21637
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医学物理学・放射線技術学
生体医工学・生体材料学
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

田島 英朗  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 計測・線量評価部, 主任研究員(定常) (70572907)

研究協力者 山谷 泰賀  
吉田 英治  
錦戸 文彦  
アブデラ アハメド  
岩男 悠真  
赤松 剛  
脇坂 秀克  
小尾 高史  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードPET / 画像再構成 / 減弱補正 / 同時推定 / Time of Flight / 深層学習 / 脳機能イメージング / 認知症診断 / 脳PET / ヘルメットPET / 認知症 / アルツハイマー / 同時推定法 / 頭部専用PET / モンテカルロシミュレーション / 診断装置 / 高感度 / 低コスト
研究成果の概要

脳PETによる認知症などの早期診断を普及させるためには、高性能でコンパクトかつ低コストで検査の負担の少ない頭部専用PET装置開発が重要である。PET検査において、正確な診断を行うためには、生体内での減弱の影響を補正する必要があるが、CT画像などの形態情報を含んだ画像が必要であり、そのための機構をコンパクトな装置に組み込むのは困難である。そこで、本課題ではPETの測定データのみから減弱の補正が可能な手法を提案し、基礎検討を行った。その結果、高い時間分解能を達成可能な頭部専用PET装置においては、PET画像と補正データの同時推定手法と深層学習を組み合わせることで、定量測定が行える可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

時間情報を用いたPETは、測定対象が大きいほど効果が高いため、主に全身用装置において研究開発が進められてきたが、TOFヘルメット型PET装置のような頭部専用かつ高時間分解能装置を対象とした点に新規性と学術的意義がある。
高齢化社会において認知症対策は喫緊の課題であり、早期診断によって発症を遅らせたり、抑えたりできる可能性がある。本課題の成果により、低コストな普及型の頭部用PET装置開発が加速され、多くの人が認知症の早期診断の恩恵を受けられるようになると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] First prototyping of a dedicated PET system with the hemisphere detector arrangement2019

    • 著者名/発表者名
      Tashima Hideaki、Yoshida Eiji、Iwao Yuma、Wakizaka Hidekatsu、Maeda Takamasa、Seki Chie、Kimura Yasuyuki、Takado Yuhei、Higuchi Makoto、Suhara Tetsuya、Yamashita Taichi、Yamaya Taiga
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 64 号: 6 ページ: 065004-065004

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab012c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulation study comparing the helmet-chin PET with a cylindrical PET of the same number of detectors2017

    • 著者名/発表者名
      A. M. Ahmed, H. Tashima, E. Yoshida, F. Nishikido, T. Yamaya
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: 62 号: 11 ページ: 4541-4550

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aa685c

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the optimal detector arrangement for the helmet-chin PET: A simulation study2017

    • 著者名/発表者名
      A. M. Ahmed, H. Tashima, E. Yoshida, T. Yamaya
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 858 ページ: 96-100

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.03.044

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposed helmet PET geometries with add-on detectors for high sensitivity brain imaging2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima and T Yamaya
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: 61 号: 19 ページ: 7205-7220

    • DOI

      10.1088/0031-9155/61/19/7205

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PET 装置の構成要素と基本原理(3)PETイメージングに必要なデータ補正と画像再構成2016

    • 著者名/発表者名
      田島英朗
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 34 号: 5 ページ: 287-291

    • DOI

      10.11409/mit.34.287

    • NAID

      130005171495

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 頭部専用PETにおける放射能・減弱補正係数同時推定法の深層学習を用いた精度向上手法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      呉 博文、 田島 英朗、 山谷 泰賀、 小尾 高史
    • 学会等名
      第38回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of an Imaging Simulation Framework Enabling Modelling of PET Scanners with Arbitrary Detector Arrangement2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Go Akamatsu, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      第115回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Normalization for brain-dedicated PET with the hemispherical detector arrangement2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Go Akamatsu, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Eiji Yoshida, Taichi Yamashita, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS&MIC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new hollow-dome phantom for normalization of the helmet-neck PET2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Go Akamatsu, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Eiji Yoshida, Taichi Yamashita, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      SNMMI 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘルメットPET装置の開発:追加検出器位置の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 岩男悠真, 脇坂秀克, 山下大地, 田沢周作, 山谷泰賀
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 小型頭部専用TOF-PETにおける放射能濃度分布と吸収補正の同時推定法の評価2017

    • 著者名/発表者名
      田中 理紗子, 小尾 高史, 田島 英朗, Ahmed Abdella Mohammednur, 山谷 泰賀
    • 学会等名
      JAMITフロンティア, 電子情報通信学会医用画像研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of the helmet-neck PET prototype: comparison with the helmet-chin PET2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, E. Yoshida, Y. Iwao, H. Wakizaka, T. Maeda, Y. Takado, C. Seki, M. Higuchi, T. Suhara, T. Yamashita, T. Yamaya
    • 学会等名
      2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First healthy volunteer study of the helmet-neck PET prototype2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Takamasa Maeda, Yuhei Takado, Chie Seki, Makoto Higuchi, Tetsuya Suhara, Taichi Yamashita, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      The 12th Asia Oceania Congress of Nuclear Medicine and Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Add-on detector position for the second helmet PET prototype: chin vs. neck2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Takamasa Maeda, Yuhei Takado, Chie Seki, Tetsuya Suhara, Taichi Yamashita, Shusaku Tazawa, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      SNMMI 2017 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Helmet-Neck PET試作機による健常者ボランティア試験2017

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 岩男悠真, 脇坂秀克, 前田貴雅, 高堂裕平, 関千江, 樋口真人, 須原哲也, 山下大地, 山谷泰賀
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 改良型ヘルメットPET装置の試作と健常者ボランティア試験2017

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 岩男悠真, 脇坂秀克, 前田貴雅, 高堂裕平, 関千江, 樋口真人, 山下大地, 山谷泰賀
    • 学会等名
      第36回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint estimation of activity and attenuation for a compact brain TOF-PET system : a simulation study2017

    • 著者名/発表者名
      Risako Tanaka, Hideaki Tashima, Abdella M. Amed, Taiga Yamaya, Takashi Obi
    • 学会等名
      第113回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] First Clinical Test of the Helmet-Chin PET Prototype2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Shusaku Tazawa, Chie Seki, Yasuyuki Kimura, Tetsuya Suhara, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS&MIC 2016
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detector Size and Geometry Optimization for the Helmet-Chin PET2016

    • 著者名/発表者名
      Abdella, M. Ahmed, Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS&MIC 2016
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘルメット型PETにおける画像再構成法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 岩男悠真, 山谷泰賀
    • 学会等名
      第35回日本医用画像工学会学術大会
    • 発表場所
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Initial clinical test of the first Helmet-Chin PET prototype for highly sensitive brain imaging2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, E. Yoshida, F. Nishikido, H. Wakizaka, Y. Iwao, A. M. Ahmed, A. Mohammadi, Y. Kimura, T. Suhara, Y. Fujibayashi, S. Tazawa, T. Yamaya
    • 学会等名
      SNMMI Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of attenuation correction method for helmet-chin PET prototype using CT images2016

    • 著者名/発表者名
      Yuma Iwao, Hideaki Tashima , Eiji Yoshida, Hiromi Sano, Yasuyuki Kimura, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      第113回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 次世代PET開発研究会報告書

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/usr/medical-imaging/ja/study/main.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 次世代PET開発研究会報告書

    • URL

      http://www.nirs.qst.go.jp/usr/medical-imaging/ja/study/main.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] ヘルメット型PET装置2017

    • 発明者名
      田島英朗, 山谷泰賀
    • 権利者名
      国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] ヘルメット型PET装置2017

    • 発明者名
      田島英朗, 山谷泰賀
    • 権利者名
      田島英朗, 山谷泰賀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-058848
    • 出願年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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