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2光子放出核種を用いた高感度かつ高分解能な新しい分子イメージング法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J13733
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関東京大学

研究代表者

上ノ町 水紀  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード二光子同時検出法 / 核医学イメージング / コンプトンイメージング / カスケードガンマ線放出核種 / 二光子放出核種 / 二光子同時計測 / コンプトンカメラ / 電子飛跡計測 / 分子イメージング
研究開始時の研究の概要

放射線を用いた分子イメージング法である核医学法は悪性腫瘍等の病気の診断に用いられている。本研究は2本のガンマ線連続的に放出する核種を利用した高感度な新しい分子イメージング法についての研究を行う。本研究で提案する新しい分子イメージング法は2本のガンマ線の飛来方向を測定することで、その交点から位置を1イベントで高感度に特定するというものである。具体的にはコンプトン散乱原理を用いてガンマ線の入射角度情報を得ることができるコンプトンカメラに反跳電子の飛跡の計測を組み合わせることで入射方向を特定する反跳電子飛跡計測型コンプトンカメラの開発を行い、その実現を目指す。

研究実績の概要

本研究は、カスケードガンマ線放出核種を対象とした二光子同時検出法を用いた新しい分子イメージング法の有用性を示すことを目的としたものである。本年度は引き続き固体センサによる電子飛跡計測技術の開発と二光子同時検出法の検証を行った。電子飛跡計測技術に関しては、マイクロメートルのピクセルサイズを有する大面積SOIセンサにおいて、時間情報とエネルギー情報を各イベントごとに取得できるようになった。二光子同時計測法の検証に関しては、まず、昨年度行ったパラレルホールコリメータとシンチレータ検出器による111Inと177Luの同時撮像検証を実験体系を改善して再度行った。それぞれの核種の可視化に成功し、二光子同時計測によりエネルギー分解能の制限によるスペクトルのオーバラップや他のガンマ線の散乱線によるバックグラウンドが低減できるとともに高感度に位置が特定できることを分布線源などを用いて示すことに成功した。さらにコンプトンイメージングにおける二光子同時計測法の適用検討も実施した。211At、18F、111Inの治療・PET診断・SPECT診断3核種同時撮像をリング型Compton-PETハイブリッドカメラを用いて行い、それぞれの核種のコンプトンイメージング、および18FのPET画像の取得に成功した。さらに111Inと18Fのコンプトンイメージングに対し二光子同時計測法を適用した。具体的にはイメージングに使用するガンマ線のコンプトンイベントと、さらに連続的に放出されるもう一本のガンマ線の光電吸収イベントの同時計測を行った。その結果、高エネルギーのガンマ線によるバックグラウンドの低減に成功し、二光子同時計測法の多核種コンプトンイメージングへの有用性を示すことができた。本研究では二光子同時計測法による高感度位置特定や多核種撮像におけるバックグラウンド低減の有用性をいくつかの適用方法で示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] コンプトンPETハイブリッドカメラを用いた多核種撮像技術開発2020

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • 雑誌名

      応用物理学会放射線分科会会誌『放射線』

      巻: 46 ページ: 49-53

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance evaluation of Liquinert-processed CeBr3 crystals coupled with a multi pixel photon counter2020

    • 著者名/発表者名
      Otaka Yutaka、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Mitsuya Yuki、Uenomachi Mizuki、Seng Foong Wei、Kamada Kei、Yoshikawa Akira、Sakuragi Shiro、Binder Tim
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      巻: - 号: 6 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tns.2020.2975296

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Growth and Characterization of CdTe Single Crystals Prepared by the “Liquinert Processed” Vertical Bridgman Method for Radiation Detectors2019

    • 著者名/発表者名
      Sekine Ryotaro、Uenomachi Mizuki、Asafusa Hiroki、Tokiwa Kazuyasu、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki、Harada Yoshiyuki、Fujimoto Akira、Hirai Takeshi、Sakuragi Shiro
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 号: 11 ページ: 6218-6223

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00706

    • 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
  • [雑誌論文] Double photon emission coincidence imaging with GAGG-SiPM Compton camera2018

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi Mizuki、Mizumachi Yuki、Yoshihara Yuri、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Yabu Goro、Yoneda Hiroki、Watanabe Shin、Takeda Shin’ichiro、Orita Tadashi、Takahashi Tadayuki、Moriyama Fumiki、Sugawara Hirotaka
    • 雑誌名

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

      巻: 印刷中 ページ: 161682-161682

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.11.141

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 二光子同時計測法による診断治療核種同時撮像2021

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、大鐘健一朗、島添健次、高橋浩之
    • 学会等名
      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] Simultaneous multi-nuclide SEPCT imaging with double photon emission coincidence method2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenichiro Ogane, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      IEEE NSS/MIC RTSD 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RIを用いた集積と局所情報の同時取得技術の研究2020

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之
    • 学会等名
      日本原子力学会 2020年秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二光子同時計測法を用いたコンプトンイメージングの検討2020

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、島添健次、高橋浩之
    • 学会等名
      日本原子力学会2020年春の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 多光子ガンマ線時間・空間相関型イメージング法の研究5(システム開発)2020

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、Zhong Zhihong、大鐘健一郎、島添健次、高橋浩之、鎌田圭、羽場宏光、高橋美和子、百瀬敏光
    • 学会等名
      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] Compton-PETハイブリッドカメラを用いた多核種イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、Foong Wei Seng、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • 学会等名
      日本原子力学会2019年秋の大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous multi-nuclide in vivo imaging using GAGG-SiPM Compton-PET hybrid camera2019

    • 著者名/発表者名
      M.Uenomachi, Wei Seng Foong, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Miwako Takahashi, Kei Kamada, Tadashi Orita
    • 学会等名
      IEEE NSS/MIC/RTSD 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多核種イメージングのためのCompton-PETハイブリッドカメラの開発2019

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀、Foong Wei Seng、島添健次、高橋浩之、高橋美和子、鎌田圭、織田忠
    • 学会等名
      応用物理学会放射線分科会次世代放射線シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 時間幅信号処理法2020

    • 発明者名
      織田忠、島添健次、上ノ町水紀
    • 権利者名
      織田忠、島添健次、上ノ町水紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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