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高感度γ線コンプトンカメラ技術の医療現場への実践的展開

研究課題

研究課題/領域番号 19H04492
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関北里大学

研究代表者

村石 浩  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (00365181)

研究分担者 加賀谷 美佳  仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (10783467)
片桐 秀明  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50402764)
石山 博條  北里大学, 医学部, 教授 (60343076)
加納 大輔  国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 薬剤師 (70392347)
榎本 良治  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (80183755)
渡邉 祐介  北里大学, 医療衛生学部, 講師 (90582742)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワードコンプトンカメラ / 放射線計測 / 放射線防護 / 画像情報工学 / 放射線物理学 / 放射線計測学 / 医用応用 / 放射線管理学 / 医用放射線応用 / 医用画像情報工学 / 放射能汚染
研究開始時の研究の概要

本申請者らは、2015-18年度科研費基盤(B)(代表:村石 浩)の支援のもとで高感度γ線オールスカイ型コンプトンカメラ技術の開発に世界に先駆けて成功し、医療現場への応用のためのブレークスルーを見出したところである。本申請では、本技術の医療現場への実践的展開を目的として、これまで検討が困難と考えられてきた3つの研究テーマを独自に遂行する。
① 核医学分野における新しい医療評価指標の開発(511keVγ線イメージング)
② 核医学施設における放射能汚染監視モニターの開発(100-400keVγ線イメージング)
③ 放射線治療・加速器施設におけるγ線可視化装置開発(>1MeVγ線イメージング)

研究成果の概要

本研究では、医療現場における100keV~数MeVγ線を放出する低線量放射線源を遠隔から高感度で撮影可能なコンプトンカメラ技術の開発を遂行した。まず、検出器を回転させながらダイナミックデータ収集を行うことで、少ないカウンター数でもゴーストがないγ線画像を高感度で取得可能であることを初めて提案・実証した。また、γ線カウンターにCaF2(Eu)を採用することで、これまで困難と考えられてきた200keV以下の高感度撮影が可能であることを実証した。更に、放射性薬剤を合成中にホットセルから漏れ出した低線量の11CO2を我々が提案するコンプトンカメラ技術により可視化できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、空間線量がバックグラウンドレベルの環境下においても高画質で撮影可能なγ線可視化装置が実現し、実際の核医学施設施設においても環境ガンマ線の可視化モニタリングが可能であることが十分に示された。近年、職業被ばくへの関心が国内外において非常に高まっていることも踏まえ、我々が提案する手法は、今後、低線量ガンマ線源の可視化を短時間で効率よく行うことが可能なこれまでにない環境放射線可視化装置として、保健物理・応用物理学の分野で実際に使用されることが大いに期待できる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 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 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] 核医学施設における回転機能付き高感度全方向コンプトンカメラを用いた測定2022

    • 著者名/発表者名
      石川咲貴、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺 宝、加納大輔、中村哲志、渡邉祐介、石山博條
    • 雑誌名

      放射線

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a compact and portable high-sensitivity omnidirectional Compton camera with detector rotation function2021

    • 著者名/発表者名
      Saki Ishikawa, Hiroshi Muraishi, Ryoji Enomoto, Hideaki Katagiri, Mika Kagaya, Takara Watanabe, Daisuke Kano, Satoshi Nakamura, Yusuke Watanabe, Hiromichi Ishiyama
    • 雑誌名

      IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference 2021 (Conference Record)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of an Omnidirectional Compton Camera Using CaF2(Eu) Scintillators to Visualize Gamma Rays with Energy below 250 keV for Radioactive Environmental Monitoring in Nuclear Medicine Facilities2021

    • 著者名/発表者名
      H. Katagiri, N. Narita, R. Enomoto, H. Muraishi, D. Kano, T. Watanabe, R. Wakamatsu, M. Kagaya, M. M. Tanaka
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: 996 ページ: 165133-165133

    • DOI

      10.1016/j.nima.2021.165133

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shift-invariant gamma-ray imaging by adding a detector rotation function to a high-sensitivity omnidirectional Compton camera2020

    • 著者名/発表者名
      H. Muraishi, R. Enomoto, H. Katagiri, M. Kagaya, T. Watanabe, N. Narita, D. Kano, S. Ishikawa, H. Ishiyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 9 ページ: 090911-090911

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb20d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of Low-Level Gamma Radiation Sources Using a Low-Cost, High-Sensitivity, Omnidirectional Compton Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Muraishi, H., Enomoto, R., Katagiri, H., Kagaya, M., Watanabe, T., Narita, N., Kano, D.
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 155 号: 155

    • DOI

      10.3791/60463

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Investigation of a high-sensitivity Compton camera for 177Lu radioactive contamination imaging: A Geant4 simulation.2022

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tsukamoto, Hiroshi Muraishi, Ryoji Enomoto, Hideaki Katagiri, Mika Kagaya, Takara Watanabe, Daisuke Kano, Yusuke Watanabe
    • 学会等名
      第125回日本医学物理学会学術大会(横浜)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Lu-177放射能汚染イメージング用高感度コンプトンカメラの開発2022

    • 著者名/発表者名
      塚本ひかり、村石浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺宝、加納大輔、渡邉祐介
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会春季学術講演会(上智大)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 伐採前の立木にふくまれる微量放射能を測定可能な可搬型非破壊検査装置の開発および実地試験による実証2022

    • 著者名/発表者名
      加賀谷美佳、片桐秀明、榎本良治、小林久泰、金田一美有、関根直樹、村石 浩、渡辺 宝
    • 学会等名
      日本きのこ学会第25回大会(宇都宮大)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 核医学施設における高感度全方向コンプトンカメラを用いた測定2022

    • 著者名/発表者名
      村石 浩、石川咲貴、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺 宝、加納大輔、塚本ひかり
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会(オンライン開催)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ルテチウムオキソドトレオチド(177 Lu) 注射液を用いる核医学治療における放射能汚染の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      渡辺 宝、加納大輔、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、中神佳宏
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会(オンライン開催)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of a compact and portable high-sensitivity omnidirectional Compton camera with detector rotation function2021

    • 著者名/発表者名
      Saki Ishikawa, Hiroshi Muraishi, Ryoji Enomoto, Hideaki Katagiri, Mika Kagaya, Takara Watanabe, Daisuke Kano, Satoshi Nakamura, Yusuke Watanabe, Hiromichi Ishiyama
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転型コンプトンカメラを用いた医療施設における環境放射能測定2021

    • 著者名/発表者名
      石川咲貴、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺 宝、加納大輔、中村哲志、渡邉祐介、石山博條
    • 学会等名
      2021年 第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 核医学施設における回転機能付き高感度全方向コンプトンカメラを用いた測定2021

    • 著者名/発表者名
      石川咲貴、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺 宝、加納大輔、中村哲志、渡邉祐介、石山博條
    • 学会等名
      2021次世代放射線シンポジウム(優秀研究賞を受賞)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コンプトンカメラを用いた18F-FDG PET 受診者の尿中放射能測定における放射能の算出方法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺 宝、加納大輔、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、石川咲貴、中神佳宏
    • 学会等名
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 回転機能を備えた高感度全方向コンプトンカメラの小型化2021

    • 著者名/発表者名
      石川咲貴、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、渡辺 宝
    • 学会等名
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シイタケ栽培に用いる立木の微量放射能を伐採前に測定可能な可搬型非破壊検査装置の開発2021

    • 著者名/発表者名
      加賀谷美佳、片桐秀明、榎本良治、金田一美有、村石 浩、石川咲貴、渡辺 宝
    • 学会等名
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 18F-FDG PET受診者の尿中放射能を測定可能な高感度コンプトンカメラの開発2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺 宝、加納大輔、村石 浩、榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、石川咲貴、中神佳宏
    • 学会等名
      2020年 第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シイタケ栽培に用いる立木の微量放射能を伐採前に測定可能な可搬型非破壊検査装置の開発2020

    • 著者名/発表者名
      加賀谷美佳、片桐秀明、榎本良治、金田一美有、村石 浩、石川咲貴、渡辺 宝
    • 学会等名
      2020年 第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 回転型高感度コンプトンカメラによる全方向γ線イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      村石 浩,榎本良治,片桐秀明,加賀谷美佳,成田尚史,渡辺 宝,加納大輔
    • 学会等名
      2020年 第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of omnidirectional Compton camera which visualizes low energy gamma ray from Tc-99m with high sensitibity2019

    • 著者名/発表者名
      N. Narita, H. Katagiri, R. Enomoto, H. Muraishi, T. Watanabe, M. Kagaya, R. Kondo, D. Kano
    • 学会等名
      第117回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 全方向コンプトンカメラを用いた環境中におけるさまざまな低線量γ線源の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      村石 浩,榎本良治,片桐秀明,加賀谷美佳,渡辺 宝,成田尚史,加納大輔
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高感度コンプトンカメラを用いたPET受診者の尿中放射能遠隔測定2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺宝、加納大輔 、村石 浩、 榎本良治、片桐秀明、加賀谷美佳、成田尚史 、細川翔太
    • 学会等名
      第59回日本核医学学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a high-sensitivity omnidirectional Compton camera with rotation function for radioactive environmental monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Muraishi, Ryoji, Enomoto, Hideaki Katagiri, Mika Kagaya, Takara Watanabe, Naofumi Narita, Daisuke Kano, Hidetake Hara, Yusuke Watanabe, Hiromichi Ishiyama
    • 学会等名
      19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP) in conjunction with the 2019 Engineering & Physical Sciences in Medicine Conference (EPSM)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 北里大学医療衛生学部医療工学科診療放射線技術科学専攻 村石のページ

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/ahs/rt/muraishi/index.htm

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] 大学プレスセンター

    • URL

      https://www.u-presscenter.jp/article/post-44295.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] プレスリリース

    • URL

      https://www.u-presscenter.jp/item/ce864c88cf5e4c1c71698f8223d00453.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 北里大学ホームページ(ニュース)

    • URL

      https://www.kitasato.ac.jp/jp/news/20200903-01.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 北里大学医療衛生学部NEWS 村石浩准教授の研究成果がアメリカの学術雑誌JoVEで動画公開

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/ahs/rt/muraishi/news-japanese.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] アメリカの学術雑誌JoVEにおける動画論文閲覧ページ

    • URL

      https://www.jove.com/video/60463/visualization-low-level-gamma-radiation-sources-using-low-cost-high

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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