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放射光微小血管造影システムの高度化に関する基礎的検討

研究課題

研究課題/領域番号 19K08136
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52040:放射線科学関連
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

兵藤 一行  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, シニアフェロー (60201729)

研究分担者 徳永 千穂  埼玉医科大学, 医学部, 教授 (30451701)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード放射光 / 放射光イメージング / 微小血管造影法 / 非対称反射X線光学素子 / 放射光単色X線 / 放射光白色X線 / 血管造影剤 / 放射光微小血管造影法 / 縦偏光放射光 / 微小血管造影検査 / 放射光単色X線 / 非対称反射光学素子 / K吸収端 / 放射光X線イメージング / 放射光X線イメージング / 血管造影検査 / 微小血管造影システム / 放射光医学応用 / X線イメージング / 血管造影 / 単色X線 / X線光学系 / 微小血管系 / 微小血管造影 / X線光学素子
研究開始時の研究の概要

血管系そのものや悪性腫瘍などの疾患の機序解明、薬理効果の評価などの研究を推進できる放射光単色X線による微小血管造影システムを用いた医学応用研究の進展のなかで、時間分解能に関する必要性が認識され、より大きな強度の単色X線が必要となっている。本研究では、X線検出器の開発動向なども考慮しながら、微小血管系評価に最適な特性を持つ放射光単色X線を得るためのX線光学素子に関する基礎的知見を得ることを研究目的とする。

研究成果の概要

本研究は放射光単色X線を用いる微小血管造影システムの高度化に関する知見を得ることが目的である。複数種類のX線検出器を用いた放射光利用実験によりシステム全体の物理的特性評価と小動物を用いた個別疾患に関する医学的評価を実施して知見を蓄積することができた。従来から十分な強度の単色X線を得るためにX線分光素子(シリコン結晶)表面を研磨して積分反射強度の大きな単色X線を利用してきたが、画像の空間分解能が劣化することが課題でもあった。本研究において放射光白色X線と表面をメカノケミカル研磨したシリコン結晶を用いる方法が空間分解能の観点からも有用であることを最新のX線検出器を用いて実証することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究推進の結果、従来よりもさらに実用的な放射光単色X線を用いる微小血管造影システム構築に関する実証的知見を得ることができた。今回の研究成果は、血管系そのものの機序解明や脳、心臓、肺臓、腎臓などの臓器に関する悪性腫瘍や感染症を含む各種疾患の機序解明に関する実用的な研究推進に直接的に繋がるとともに研究対象領域のさらなる広がりに繋がると考えられる。放射光単色X線を用いる微小血管造影システムによる研究推進で得られる医学的知見は広く臨床医学に貢献できると期待される。また、さらに将来的には物理的特性が制限される小型放射光加速器を用いた医学応用研究推進実現の可能性にも繋がると期待される。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of high intensity synchrotron radiation x-ray imaging using Si crystals with lapped surface at 33.3 keV2023

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa、Kazuyuki Hyodo
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 94 号: 9 ページ: 093702-093702

    • DOI

      10.1063/5.0161239

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Large-view x-ray imaging for medical applications using the world’s only vertically polarized synchrotron radiation beam and a single asymmetric Si crystal2023

    • 著者名/発表者名
      Kamezawa Chika、Hyodo Kazuyuki、Tokunaga Chiho、Tsukada Toru、Matushita Shonosuke
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 68 号: 19 ページ: 195010-195010

    • DOI

      10.1088/1361-6560/acf640

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic X-ray elastography using a pulsed photocathode source2021

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa、Avilash Cramer、Wolfgang Krull、Wataru Yashiro、Kazuyuki Hyodo、Rajiv Gupta
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 24128-24128

    • DOI

      10.1038/s41598-021-03221-y

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of X-ray micro-angiography system at BL-14C and NE7A2020

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa, Kazuyuki Hyodo
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 38(4) ページ: 185-193

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Advantages of vertically polarized synchrotron radiation for imaging systems at the Photon Factory2020

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa and Kazuyuki Hyodo
    • 雑誌名

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      巻: 38

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 白色放射光と非対称結晶1枚による大視野X線イメージング2024

    • 著者名/発表者名
      亀沢 知夏、兵藤 一行、松下 昌之助
    • 学会等名
      2023年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 白色放射光と非対称結晶1枚による大視野X線イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏、兵藤一行、松下昌之助
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光血管造影による腫瘍内微小血管の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      松下昌之助、兵藤一行、亀沢知夏、塚田 亨、徳永千穂、坂本裕昭、平松祐司
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Vertical wigglerから放出されるX線の特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏、兵藤一行
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison between vertical and horizontal spatial resolution for x-ray imaging using the world’s only vertically polarized synchrotron radiation at BL-14C, Photon Factory2022

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa, Kazuyuki Hyodo
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射光と高解像度受像体を用いた腎微小循環の描出2022

    • 著者名/発表者名
      松下昌之助、兵藤一行、塚田 亨、徳永千穂、坂本裕昭、平松祐司
    • 学会等名
      2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 微小血管系診断システムに関する物理的特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      兵藤一行、亀沢知夏、松下昌之助
    • 学会等名
      2020年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光血管造影による血流機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      松下昌之助、兵藤一行、塚田 亨、徳永千穂、坂本裕昭、平松祐司
    • 学会等名
      2020年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 微小血管系診断システムの特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      兵藤一行、亀沢知夏、松下昌之助
    • 学会等名
      量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光加速器を用いた医学イメージング応用2019

    • 著者名/発表者名
      兵藤一行
    • 学会等名
      群馬大学・KEK-day~加速器のすゝめ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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