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生体内多分子同時観察に向けた多光子放出核種の探索と可視化技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J01391
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
研究機関京都大学 (2022)
国立研究開発法人理化学研究所 (2021)

研究代表者

上ノ町 水紀 (2021)  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員(PD)

特別研究員 上ノ町 水紀 (2022)  京都大学, 宇宙総合学研究ユニット, 特定助教
研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードガンマ線イメージング / PETイメージング / 二光子同時計測法 / カスケード核種 / 核医学 / 多核種同時イメージング
研究開始時の研究の概要

核医学の分野では画像診断精度の向上や新規放射性治療薬の体内での動態解明のために多核種同時イメージングが求められている。そこで本研究では多光子同時計測法を用いた診断核種から治療核種までの多核種同時イメージング技術の確立を目指す。そのために多光子同時計測法によるバックグラウンド低減、および高感度位置特定性能の検証を行うとともに、新しい生体用多光子放出核種の探索製造も行う。

研究実績の概要

本研究課題は新しい生体用多光子放出核種の探索・製造とともに、多光子同時計測による高信号対雑音比(SBR: Signal-to-Background Ratio)かつ高感度位置特定手法の検証を行い、多核種同時イメージング技術の確立を目指すことを目的としている。本年度は引続きSi/GFAGコンプトンPETハイブリッドカメラの開発検証を行うとともに、新規治療核種であるベータ線放出核種の67CuとSPECT核種の111Inの二光子同時計測による高SBRイメージングの検証を実施した。
1)Si/GFAGコンプトンPETハイブリッドカメラを構築し、18F(PET核種)と99mTc (SPECT核種, 140.5 keVガンマ線)の同時撮像試験を行った。これまで開発したGAGG検出器によるカメラと比べ検出効率が2桁ほど落ちるものの、GAGGカメラでは難しかった100 keV~200 keVの低エネルギーガンマ線のコンプトンイメージングとPETイメージングによる同時撮像に成功した。
2)理化学研究所のAVFサイクロトロンを用いて新しい多光子放出核種かつ治療核種の67Cuの製造を行い、パラレルホールコリメータとスリットホールコリメータを用いた二光子同時計測手法による67Cu/111Inの多核種撮像検証を行った。スリットコリメータは核種位置を面上にしか制限できないが、90度方向に配置したパラレルホールコリメータを用いて1点に位置を特定することができる。111Inの点線源を用いて、パラレルコリメータのみで構成した場合と比較し、スリットコリメータを用いることで検出効率が5.3倍向上することを実証した。さらに、67Cu(91.3 keVと93.5 keVのガンマ線)と111In(171 keVと245 keVのガンマ線)の分布線源の提案手法による高SBR同時イメージングに成功し、その有用性を示した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous multi-nuclide imaging via reconstruction-free double-photon emission coincidence imaging method with parallel hole collimator and slat collimator2023

    • 著者名/発表者名
      Yan Linlin、Uenomachi Mizuki、Ueki Taisei、Kim Donghwan、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki、Kamada Kei、Shigekawa Yudai、Nambu Akihiro、Yin Xiaojie、Wang Yang、Haba Hiromitsu
    • 雑誌名

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

      巻: 1053 ページ: 168305-168305

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168305

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A double photon coincidence detection method for medical gamma-ray imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi Mizuki、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Bio-Algorithms and Med-Systems

      巻: 18 号: 1 ページ: 120-126

    • DOI

      10.2478/bioal-2022-0080

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Compton-PET hybrid imaging system with CeBr<sub>3</sub>-SiPM arrays2022

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi M.、Shimazoe K.、Orita T.、Kamada K.、Takahashi M.、Takahashi H.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 号: 10 ページ: C10002-C10002

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/10/c10002

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic imaging comparison of <sup>18</sup>F-FDG tracers with Compton imaging and PET coincidence imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Kim D.、Shimazoe K.、Uenomachi M.、Takahashi H.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 号: 07 ページ: C07018-C07018

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/07/c07018

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Double photon coincidence crosstalk reduction method for multi-nuclide Compton imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi M.、Shimazoe K.、Takahashi H.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 号: 04 ページ: P04001-P04001

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/04/p04001

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging and sensing of pH and chemical state with nuclear-spin-correlated cascade gamma rays via radioactive tracer2022

    • 著者名/発表者名
      Shimazoe Kenji、Uenomachi Mizuki、Takahashi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00801-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous multi-nuclide imaging via double-photon coincidence method with parallel hole collimators2021

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi Mizuki、Shimazoe Kenji、Ogane Kenichiro、Takahashi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-021-92583-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous in vivo imaging with PET and SPECT tracers using a Compton-PET hybrid camera2021

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi Mizuki、Takahashi Miwako、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki、Kamada Kei、Orita Tadashi、Ogane Kenichiro、Tsuji Atsushi B.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 17933-17933

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97302-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Multichannel High Time Resolution Data Acquisition System for TOT-ASIC2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Setsuo、Uenomachi Mizuki、Shimazoe Kenji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      巻: 68 号: 8 ページ: 1801-1806

    • DOI

      10.1109/tns.2021.3084144

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Double-Photon Emission Imaging With High-Resolution Si/CdTe Compton Cameras2021

    • 著者名/発表者名
      Orita Tadashi、Yabu Goro、Yoneda Hiroki、Takeda Shin'Ichiro、Caradonna Pietro、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin、Uchida Yuusuke、Moriyama Fumiki、Sugawara Hirotaka、Uenomachi Mizuki、Shimazoe Kenji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      巻: 68 号: 8 ページ: 2279-2285

    • DOI

      10.1109/tns.2021.3086799

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous measurements of single gamma ray of 131I and annihilation radiation of 18F with Compton PET hybrid camera2021

    • 著者名/発表者名
      Ogane Kenichiro、Uenomachi Mizuki、Shimazoe Kenji、Takahashi Miwako、Takahashi Hiroyuki、Seto Yasuyuki、Momose Toshimitsu
    • 雑誌名

      Applied Radiation and Isotopes

      巻: 176 ページ: 109864-109864

    • DOI

      10.1016/j.apradiso.2021.109864

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] コンプトンPET ハイブリッドカメラによるPET/SPECT 診断・治療における多核種撮像技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      島添 健次、上ノ町 水紀、吉野 将生
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 39 ページ: 206-210

    • NAID

      130008140953

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 超微細シリコンピクセルセンサを用いた電子飛跡計測コンプトンイメージングの検証2023

    • 著者名/発表者名
      上ノ町 水紀, Qinghong Zhu, 島添 健次, 高橋 浩之, 眞方 恒陽, 川島 陸斗, 武田 彩希, 鶴 剛
    • 学会等名
      日本原子力学会 2023年春の年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous Compton and PET imaging for theranostics in nuclear medicine2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe
    • 学会等名
      Interdisciplinary Science Conference in Okinawa (ISCO 2023) -Physics and Mathematics meet Medical Science-
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of SOI-GFAG Compton imager with recoil electron tracking capability2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Qinghong Zhu, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Koyo Magata, Ayaki Takada, Takeshi Go Tsuru
    • 学会等名
      10th International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of SOI-GFAG Compton-PET hybrid imaging system2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Koyo Magata, Rikuto Kawashima, Ayaki Takeda, Koji Mori, Takeshi Go Tsuru
    • 学会等名
      2022 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and Room Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Compton-PET hybrid imaging system with SOI fine-pitch pixel sensor and GFAG scintillator2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Qinghong Zhu, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Koyo Magata, Rikuto Kawashima, Ayaki Takeda, Koji Mori, Takeshi Tsuru
    • 学会等名
      THE 4TH WORKSHOP ON QUANTUM BEAM IMAGING
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体シンチレータ型Compton-PET ハイブリッドカメラの開発2022

    • 著者名/発表者名
      上ノ町 水紀, Qinghong Zhu, 島添 健次, 高橋 浩之, 眞方 恒陽, 川島 陸斗, 武田 彩希, 森 浩二, 鶴 剛
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Double photon coincidence detection method for gamma-ray imaging in medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      4th Jagiellonian Symposium on Advances in Particle Physics and Medicine
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Multi-nuclide Double Photon Coincidence Imaging with Parallel and Slit Collimators2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Taisei Ueki, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Yudai Shigekawa, Akihiro Nambu, Xiaojie Yin, Yang Wang, Hiromitsu Haba
    • 学会等名
      9th Conference on New Developments In Photodetection
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Compton-PET Hybrid Camera for Simultaneous PET and SPECT tracers imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Masao Yoshino, Kei Kamada, Kenichiro Ogane, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      Young Investigators' Workshop 2022 Multi-Gamma Imaging
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compton-PETハイブリッドカメラを用いた診断治療核種同時撮像検証2022

    • 著者名/発表者名
      上ノ町 水紀, 大鐘 健一朗, Zhihong Zhong, 島添 健次, 鎌田 圭, 高橋 浩之, Yang Wang, 羽場 宏光
    • 学会等名
      日本原子力学会2022年春の大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous PET, SPECT and therapeutic nuclides imaging with Compton-PET hybrid camera2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenichiro Ogane, Zhihong Zhong, Kenji Shimazoe, Kei Kamada, Hiroyuki Takahashi, Yang Wang, Hiromitsu Haba
    • 学会等名
      2021 IEEE NSS/MIC RTSD
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Compton-PET hybrid imaging system with CeBr3-SiPM arrays2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Kei Kamada, Tadashi Orita, Miwako Takahashi, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Position Sensitive Detectors
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CeBr3ピクセル検出器を用いたCompton-PET hybrid camera の開発2021

    • 著者名/発表者名
      上ノ町水紀, 島添健次, 織田忠, 鎌田圭, 高橋浩之
    • 学会等名
      日本原子力学会2021年秋の大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二光子同時計測法を用いたマルチRIトレーサーイメージング技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      上ノ町 水紀
    • 学会等名
      電気学会調査専門委員会「放射線技術を利用した微量分析およびイメージング技術」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Double photon coincidence crosstalk reduction method for multi-nuclide Compton imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi
    • 学会等名
      22nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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