ナノ粒子を造影剤とする癌イメージングを目指す蛍光X線CTの開発

• 研究課題/領域番号: 18K12026
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 湯浅 哲也 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30240146)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 蛍光X線 / CT / 生体撮像 / 機能情報 / コンピューテッドトモグラフィ / 放射光 / 機能イメージング / ナノ粒子 / 前臨床

研究成果の概要

本研究グループでは，放射性同位元素を用いずに機能情報を取得できる断層撮像装置を開発を目指している．本研究では，がんイメージングのためのサンプルが入手できなかったため，脳イメージングを目標として添えた．脳イメージングのための予備的な実験を行い，その実現可能性を確認した後，実際のラット脳を撮像した．本結果により，特定の部位にヨウ素造影剤が集積することを確認することができた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

遺伝子工学の進歩により，種々の疾患モデル小動物の作製が容易となり，これら小動物を用いて疾病の機序解明や治療薬の開発を目的とした前臨床研究が盛んに行われている．その際、対象臓器・器官の機能情報の定量的評価には，PETやSPECTなどの放射性同位元素をトレーサーとして用いる分子イメージング手法が用いられる。しかしながら，放射性同位元素を取り扱うための大規模な設備が必要であるという大きな制約がある．本研究により，放射性薬剤を必要としない本手法を代替できる可能性を示せた．

研究成果

• [国際共同研究] テグキリスト教大学(韓国)
• [国際共同研究] Catholic University of Daegu(韓国)
• [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (XDFI)?a Promising Tool for 3D Virtual Histopathology (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimao Daisuke、Sunaguchi Naoki、Yuasa Tetsuya、Ando Masami、Mori Kensaku、Gupta Rajiv、Ichihara Shu
  • 雑誌名: Molecular Imaging and Biology 巻: in print 号: 4 ページ: 481-494
  • DOI: 10.1007/s11307-020-01577-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Depth super-resolved imaging of infrastructure defects using a terahertz-wave interferometer (2021)
  • 著者名/発表者名: Momiyama Homare、Sasaki Yoshiaki、Yoshimine Isao、Nagano Shigenori、Yuasa Tetsuya、Otani Chiko
  • 雑誌名: NDT & E International 巻: 120 ページ: 102431-102431
  • DOI: 10.1016/j.ndteint.2021.102431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiac fiber tracking on super high-resolution CT images: a comparative study (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Oda, Holger R Roth, Takaaki Sugino, Naoki Sunaguchi, Noriko Usami, Masahiro Oda, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Toshiaki Akita, Yuji Narita, Kensaku Mori
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging 巻: 7 ページ: 026001-026001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional microanatomy of human nipple visualized by X-ray dark-field computed tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Risa Oshima, Aya Watanabe, Kikuko Niwa, Masami Ando
  • 雑誌名: Breast cancer research and treatment 巻: 180 ページ: 397-405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving contrast and spatial resolution in crystal analyzer‐based x‐ray dark‐field imaging: Theoretical considerations and experimental demonstration (2020)
  • 著者名/発表者名: Masami Ando, Yuki Nakao, Ge Jin, Hiroshi Sugiyama, Naoki Sunaguchi, Yongjin Sung, Yoshifumi Suzuki, Yong Sun, Michio Tanimoto, Katsuhiro Kawashima, Tetsuya Yuasa, Kensaku Mori, Shu Ichihara, Rajiv Gupta
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 47 ページ: 5505-5513
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray dark-field phase-contrast imaging: Origins of the concept to practical implementation and applications (2020)
  • 著者名/発表者名: Masami Ando, Rajiv Gupta, Akari Iwakoshi, Jong-Ki Kim, Daisuke Shimao, Hiroshi Sugiyama, Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara
  • 雑誌名: Physica Medica 巻: 79 ページ: 188-208
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ring artifact removal method with generative adversarial network for the refraction-contrast computed tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: Z Huang, N Sunaguchi, D Shimao, S Ichihara, T Yuasa, M Ando
  • 雑誌名: Medical Imaging 2021: Image Processing 巻: 11596
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional visualization of ductal carcinoma in situ and usual ductal hyperplasia using the refraction-contrast x-ray computed tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: Kana Taniguchi, Naoki Sunaguchi, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
  • 雑誌名: Medical Imaging 2021: Biomedical Applications in Molecular, Structural, and Functional Imaging 巻: 11600
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional microanatomy of human nipple visualized by X-ray dark-field computed tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Risa Oshima, Aya Watanabe, Kikuko Niwa, Masami Ando
  • 雑誌名: Breast Cancer Research and Treatment 巻: 180 号: 2 ページ: 397-405
  • DOI: 10.1007/s10549-020-05574-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional reconstruction of human nipple using refraction-contrast x-ray computed Tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Sunaguchi Naoki、Shimao Daisuke、Ichihara Shu、Mori Kensaku、Yuasa Tetsuya、Ando Masami
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2054(1) ページ: 050010-050010
  • DOI: 10.1063/1.5084628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning, registration, and fiber estimation of rabbit hearts using micro-focus and refraction-contrast x-ray CT (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Oda, Holger R. Roth, Takaaki Sugino, Naoki Sunaguchi, Noriko Usami, Masahiro Oda, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Toshiaki Akita, Yuji Narita, Kensaku Mori
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 10953 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1117/12.2512145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging Experiment of Multi-Pinhole Based X-Ray Fluorescence Computed Tomography Using Rat Head Phantoms (2019)
  • 著者名/発表者名: Tenta Sasaya, Tsuyoshi Oouchi, Tetsuya Yuasa, Seung-Jun Seo, Jae-Geun Jeon, Jong-Ki Kim, Naoki Sunaguchi, Kazuyuki Hyodo, Tsutomu Zeniya
  • 雑誌名: Proceeding of 2019 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO) 巻: N/A ページ: 1-4
  • DOI: 10.23919/eusipco.2019.8903048
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-Pinhole Based X-Ray Fluorescence Computed Tomography: A Comparison with Single Pinhole Case (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaya, N. Sunaguchi, S.-J. Seo, T. Zeniya, K. Hyodo, J.-K. Kim, T. Yuasa
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: 10884 ページ: 205-212
  • DOI: 10.1007/978-3-319-94211-7_23
  • ISBN: 9783319942100, 9783319942117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preliminary study on X-ray fluorescence computed tomography imaging of gold nanoparticles: Acceleration of data acquisition by multiple pinholes scheme (2018)
  • 著者名/発表者名: Tenta Sasaya, Naoki Sunaguchi, Seung-Jum Seo, Kazuyuki Hyodo, Tsutomu Zeniya, Jong-Ki Kim, Tetsuya Yuasa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 886 ページ: 71-76
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.12.055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Wave-propagation simulation and dark-field computed tomography imaging study to elucidate the contrast-loss problem in X-ray diffraction-based transcranial brain imaging (2018)
  • 著者名/発表者名: W.-S. Chang, N. Sunaguchi, S.-J. Seo, M. Ando, T. Yuasa, J.-K. Kim
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 124 号: 23 ページ: 234701-234701
  • DOI: 10.1063/1.5063360
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] マウス脳ex vivoイメージングのための マルチピンホール型蛍光X線CTにおける入射強度補正 (2020)
  • 著者名/発表者名: 保科 亮太 金澤 道和 佐々木 洸介 笹谷 典太 砂口 尚輝 河嶋 秀和 兵藤 一行 銭谷 勉 湯浅 哲也
  • 学会等名: 日本医用画像工学会大会
• [学会発表] CNNを用いたイオフルパンSPECTからの 特異的結合比の推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久根崎遥加 岩渕怜 荒木啓史 姜時友 湯浅哲也 松田博史
  • 学会等名: 日本医用画像工学会大会
• [学会発表] 画像処理法を用いた冠動脈CTA石灰化プラーク除去法の開発と臨床評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渋谷幸喜 久根崎遥加 湯浅哲也
  • 学会等名: 日本医用画像工学会大会
• [学会発表] ピンホール蛍光 X 線 CT による小動物 in vivo イメージングのための基礎実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒木啓史， 加藤晃輝， 大内剛， 笹谷典太， 砂口尚輝， 銭谷勉， 兵藤一行， 湯浅哲也
  • 学会等名: センシングフォーラム
• [図書] Synchrotron Radiation Applications (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Ando, N. Sunaguchi, Y. Sung, D. Shimao, J.-K. Kim, G. Li, Y. Suzuki, T. Yuasa, K. Mori, S. Ichihara, R. Gupta
  • 総ページ数: 287
  • 出版者: World Scientific