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日帰りがん治療実現に向けた日独共同小動物OpenPET実験プラットフォームの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0280
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

山谷 泰賀  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, グループリーダー(定常) (40392245)

研究分担者 高橋 美和子  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, 主幹研究員(任非) (00529183)
寅松 千枝  東京女子医科大学, 医学部, 助教 (90421825)
KANG HANGYU  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, 研究員(任常) (90824467)
田久 創大  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 先進核医学基盤研究部, 博士研究員(任常) (60796473)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2020年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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PET / in-beam / 粒子線治療 / DOI / 核医学
研究開始時の研究の概要

がん診断・治療の発展に貢献する日独間国際共同研究を実施することにより、日本の強みであるPETイメージング物理研究を格段に発展させることを目指す。具体的には、ミュンヘン大学Katia Parodi教授のSIRMIOプロジェクトに参加し、陽子線治療ビーム照射とPET分子イメージングが同時にできる世界初となる小動物実験プラットフォームを共同開発する。日本ではRI法規制下にあったビーム照射中の動物PET実験が、海外にてはじめて実施可能となる。そして、核医学物理研究の国際ネットワークの中で中核的な役割を担うことにより、LMUをはじめとする国際共同研究の強化のほか、将来を担うグローバル若手研究者の育成を図る。

研究実績の概要

本研究のゴールは、がん診断・治療の発展に貢献する日独間国際共同研究を実施することにより、日本の強みであるPET物理研究を発展させることである。具体的には、ミュンヘン大学Katia Parodi教授のSIRMIOプロジェクトに参加し、陽子線治療ビーム照射とPET分子イメージングが同時にできる小動物実験プラットフォームの共同開発を進めた。2年目となる2020年度は、昨年度開発したDOI検出器技術を応用する複数の研究テーマを実施した。まず、小さなターゲットに粒子線ビームを照射する技術として、光学カメラにより粒子線ビームのエネルギ広がりを可視化する方法を確立した(Han Gyu Kang, et al., PMB 235002, 2020/18H05967との合同成果)。次いで、実際の生体におけるビーム停止位置を可視化するためのOpenPET装置を開発し(Hideaki Tashima, et al., TRPMS, in press)、光学カメラとOpenPETで結果が整合することを検証した(Akram Mohammadi, et al., PMB 125006, 2020/17K09076との合同成果)。そして、粒子線ビーム可視化と分子イメージングが同時にできる独自装置「whole gamma imaging (WGI)」を開発した(Eiji Yoshida, et al., PMB 125013, 2020/18K19949および20H00671との合同成果)。WGI用画像再構成法を開発し、分子イメージング性能を実証した(Hideaki Tashima, et al, PMB 225038, 2020/18K19949, 20H00671, 20H05667および20K12683との合同成果)。なお、本研究は2020年度途中で中止し、続きは基盤研究(S)にて行うことになった。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-Univesitat Munchen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Whole gamma imaging: a new concept of PET combined with Compton imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Eiji Yoshida, Hideaki Tashima, Kotaro Nagatsu, Atsushi Tsuji, Kei Kamada, Katia Parodi, Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      Phys. Med. Biol.

      巻: 65 号: 12 ページ: 125013-125013

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab8e89

    • 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] Influence of momentum acceptance on range monitoring of 11C and 15O ion beams using in-beam PET2020

    • 著者名/発表者名
      Akram Mohammadi, Hideaki Tashima, Yuma Iwao, Sodai Takyu, Go Akamatsu, Han Gyu Kang, Fumihiko Nishikido, Eiji Yoshida, Andrew Chacon, Mitra Safavi-Naeini, Katia Parodi and Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 65 号: 12 ページ: 125006-125006

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab8059

    • 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] 3D Compton image reconstruction method for whole gamma imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Tashima Hideaki、Yoshida Eiji、Wakizaka Hidekatsu、Takahashi Miwako、Nagatsu Kotaro、Tsuji Atsushi B、Kamada Kei、Parodi Katia、Yamaya Taiga
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 65 号: 22 ページ: 225038-225038

    • DOI

      10.1088/1361-6560/abb92e

    • 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] Energy spread estimation of radioactive oxygen ion beams using optical imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Han Gyu Kang, Seiichi Yamamoto, Sodai Takyu, Fumihiko Nishikido, Akram Mohammadi, Go Akamatsu, Shinji Sato, Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      Phys. Med. Biol.

      巻: 65 号: 23 ページ: 235002-235002

    • DOI

      10.1088/1361-6560/abc304

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a multi-use human-scale single-ring OpenPET system2020

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Yuma Iwao, Hidekatsu Wakizaka, Akram Mohammadi, Munetaka Nitta, Atsushi Kitagawa, Taku Inaniwa, Fumihiko Nishikido, Atsushi B Tsuji, Yuji Nagai, Chie Seki, Takafumi Minamimoto, Yasuhisa Fujibayashi, Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences

      巻: online first 号: 6 ページ: 807-816

    • DOI

      10.1109/trpms.2020.3037055

    • 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
  • [学会発表] A Staggered 3-Layer DOI Detector with a 1 mm Crystal Pitch and 20 mm Thickness for a Spherical PET Geometry2020

    • 著者名/発表者名
      H. G. Kang, M. Nitta, G. Lovatti, P. Thirlof, K. Parodi, F. Nishikido, E. Yoshida, T. Yamaya
    • 学会等名
      2020 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An advanced simulation and reconstruction framework for a novel in-beam PET scanner for pre-clinical proton irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      G. Lovatti, M. Nitta, M. Safari, C. Gianoli, M. Pinto, A. Zoglauer, H. G. Kang, T. Yamaya, P. Thirolf, G. Dedes, K. Parodi
    • 学会等名
      2020 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating the Performance of a Novel Hybrid Gamma-Imaging Technique Toward Future 3D Reconstruction of Proton Beam Range2019

    • 著者名/発表者名
      M. J. Safari, A. Zoglauer, G. Lovatti, V. Anagnostatou, M. Nitta, H. Tashima, T. Yamaya, P. Thirolf, G. Dedes, K. Parodi
    • 学会等名
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation Study of aPyramid-like4-layerDOI Detector with the Sparse Reflector Insertion2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nitta, G. Lovatti, M. Safari, G. Dedes, H. Tashima, T. Yamaya, P. Thirolf, K. Parodi
    • 学会等名
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of readout channels of a monolithic LaBr3:Ce detector by resistive-chain and neural networks2019

    • 著者名/発表者名
      S. Takyu, S. Liprandi, H. G. Kang, M. Kawula, M. Nitta, F. Nishikido, N. Inadama, K. Parodi, P. Thirolf, T. Yamaya
    • 学会等名
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design study of a novel geometrical arrangement for an in-beam small animal PET scanner2019

    • 著者名/発表者名
      G. Lovatti, M. Nitta, M. Safari, J. Bortfeldt, A. Zoglauer, H. G. Kang, T. Yamaya, P. Thirolf, G. Dades, K. Parodi
    • 学会等名
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitivity comparison of LYSO and GAGG scintillators for In-beam PET Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nitta, G. Lovatti, M. Safari, G. Dedes, T. Yamaya, P. Thirolf, K. Parodi
    • 学会等名
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of next generation PET systems and their use for range verification in particle therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Taiga Yamaya
    • 学会等名
      IAEA Regional Workshop on PET/CT and PET/MRI for Radiotherapy Treatment Planning
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 次世代PET研究報告書

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/usr/medical-imaging/ja/study/main.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] イメージング物理研究グループホームページ

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/usr/medical-imaging/imaging-physics/index-en.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 次世代PET研究報告

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/usr/medical-imaging/ja/study/pdf/QST_R_15.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-10-10   更新日: 2021-12-27  

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