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Novel imaging technique using Compton cameras and polarized-entangled gamma photons

研究課題

研究課題/領域番号 19K23436
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

Caradonna Pietro  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (10846520)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードEntanglement / Compton scattering / medical imaging / Compton Cameras / entangled photons / Compton PET / Compton camera / PET imaging
研究開始時の研究の概要

The aim is to have a level of sensitivity in PET to increase the sensitivity to detect the onset of metastatic cancer using only the signal of back-to-back 511 keV gammas. Our aim is to increase the detection sensitivity by correcting the trajectory of the photon that has Compton scattered inside the patient. In principle, the scattering site can still be found even when one of the photons Compton scatters inside the patient. Plotting all possible sites can provide a novel method of generating 3D anatomical maps.

研究成果の概要

陽電子放出断層撮影(PET)において、コンプトン散乱されたガンマ線を効率よく使うことでPETの感度を向上させることができる。我々は電子陽電子消滅によって生ずる量子もつれ下の光子対の散乱の再定式化をストークス行列を用いて行った。そして量子もつれのみに起因する散乱断面積の構造を発見した。また、コンプトンカメラで電子陽電子消滅線の散乱ガンマ線を検出する場合に「タッチコーンパターン」と呼ぶ特定の事象を用いて散乱位置を特定することができることを示した。コンプトンカメラを用いて、ガンマ線の体内での散乱箇所を精度よく見出すことができれば、被曝をさげつつ感度の高いイメージングを行う診断装置の開発につながる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The scientific of the success of this research would pave the way for the development of a single modality machine which combines the analytical reach of a combined PET and CT scanner into one system resulting in reduced radiation exposure to the patient, as well as correcting for attenuation.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Amplification of polarization correlations in Compton scattering of hard x-ray Bell states2020

    • 著者名/発表者名
      Caradonna Peter
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 号: 11 ページ: 115011-115011

    • DOI

      10.1088/2399-6528/abcb45

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Compton scattering of hard X-ray Bell state photons created by spontaneous parametric down-conversion2020

    • 著者名/発表者名
      P. Caradonna, S. Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Probing entanglement in Compton interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Caradonna Peter、Reutens David、Takahashi Tadayuki、Takeda Shin’ichiro、Vegh Viktor
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 3 号: 10 ページ: 105005-105005

    • DOI

      10.1088/2399-6528/ab45db

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

URL: 

公開日: 2019-09-03   更新日: 2022-01-27  

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