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乳癌の細胞スケールでの観察を可能とする2階微分型位相コントラストCT撮像法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K04077
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21030:計測工学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

砂口 尚輝  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (60536481)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 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)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードX線CT / 屈折コントラスト / 生体マイクロアナトミー / X線暗視野法 / 乳癌
研究開始時の研究の概要

X線暗視野法(XDFI)は,今日の病理診断で利用される染色された2次元組織像に匹敵するコントラストで生体軟組織の精密な3次元構造を可視化できる.この技術により,我々は世界で初めて非浸潤性乳管癌の仮想内視鏡観察に成功した。一方で、癌の良悪性を鑑別するには、細胞核の形状や分布の情報を必要とするが、XDFIは原理的な課題による空間分解能の低下により細胞核の分布を描出することが困難であった。

研究成果の概要

組織サンプル内の細胞核の分布を3次元的に可視化するために、新しい高空間分解能位相コントラスト撮像法(X線回折波2重撮影法)を提案した。また、本撮像方式に基づくCT撮像システムを開発し、高エネルギー加速器研究機構(KEK)フォトンファクトリーBL14Bビームラインに構築した。この装置を用いて、物理ファントムや腫瘍を含む生体組織の撮像実験を行い、本撮像法の空間分解能や描出能を評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

この撮像方式により、病理学分野では3次元で差異がある乳癌の篩状構造と良性の乳管過形成の診断精度を向上できる可能性がある。また、非浸潤癌が浸潤癌に切り替わる様子の可視化にも期待できる。他分野への波及効果では、例えばリチウム固体電池の性能劣化で課題となっていた電解質にリチウムが析出する様子を可視化でき、新しい電池の技術開発に貢献できる可能性を持つ。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Daegu Catholic University/Korea Universtiy(韓国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Korea University Anam Hospital/Daegu Catholic University(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Synchrotron Radiation Refraction-Contrast Computed Tomography Based on X-ray Dark-Field Imaging Optics of Pulmonary Malignancy: Comparison with Pathologic Examination2024

    • 著者名/発表者名
      Yi Eunjue、Sunaguchi Naoki、Lee Jeong Hyeon、Seo Seung-Jun、Lee Sungho、Shimao Daisuke、Ando Masami
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 16 号: 4 ページ: 806-806

    • DOI

      10.3390/cancers16040806

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Superimposed wavefront imaging of diffraction-enhanced x-rays: A method to achieve higher resolution in crystal analyzer-based x-ray phase-contrast imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Rajiv Gupta, Masami Ando
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 122 号: 12 ページ: 123702-123702

    • DOI

      10.1063/5.0139199

    • 関連する報告書
      2022 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] Crystal optics simulations for delineation of the three-dimensional cellular nuclear distribution using analyzer-based refraction-contrast computed tomography2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Zhuoran Huang, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 19595-19595

    • DOI

      10.1038/s41598-022-24249-8

    • 関連する報告書
      2022 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] Development of a capillary plate based fiber-structured ZnS(Ag) scintillator2022

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Kei Kamada, Masao Yoshino, Akira Yoshikawa, Naoki Sunaguchi, Jun Kataoka
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 号: 08 ページ: T08005-T08005

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/08/t08005

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (1) 概要と投影像・断層像2022

    • 著者名/発表者名
      島雄大介, 砂口尚輝, 安藤正海
    • 雑誌名

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      巻: 40

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (2) CTの再構成手法2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝, 湯浅哲也
    • 雑誌名

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      巻: 40

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Usefulness of X-ray dark-field imaging in the evaluation of local recurrence after nipple-sparing mastectomy2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, and Shu Ichihara
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      巻: 16 号: 11 ページ: 1915-1923

    • DOI

      10.1007/s11548-021-02472-4

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ring artifact removal for differential phase-contrast X-ray computed tomography using a conditional generative adversarial network2021

    • 著者名/発表者名
      Zhuoran Huang, Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Atsushi Enomoto, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, and Masami Ando
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery

      巻: 16 号: 11 ページ: 1889-1900

    • DOI

      10.1007/s11548-021-02500-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] X線暗視野CTを用いた生体組織における3次元構造の観察2024

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第113回日本病理学会総会コンパニオンミーティング1「乳腺病理の最新情報」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SWIDeX-CTのストリーク状アーチファクトを除去するためのDeep image priorに基づく画像処理法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      黄卓然、砂口尚輝、市原周、島雄大介、市原周、Jong-Ki Kim、Rajiv Gupta、安藤正海
    • 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] X線回折波2重撮影法を用いた屈折コントラストCTの動力学的回折理論に基づく撮像シミュレーション2024

    • 著者名/発表者名
      猪飼辰太郎、砂口尚輝、黄卓然、 湯浅哲也、島雄大介、安藤正海
    • 学会等名
      第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] X線回折波2重撮影法によるマウス頭蓋ファントムの屈折コントラストCT撮像実験2024

    • 著者名/発表者名
      黄卓然、砂口尚輝、島雄大介、 湯浅哲也、市原周、 Jong-Ki Kim、Rajiv Gupta、安藤正海
    • 学会等名
      第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Fundamental Study on Image Improvement of X-ray Fluorescence Computed Tomography by Deep Image Prior2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsushima, M. Matsuoka, K. Sato, S. Kusakari, T. Sasaya, N. Sunaguchi, H. Kawashima, K. Hyodo, T. Yuasa, T. Zeniya
    • 学会等名
      2023 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線管球による単色X線イメージングの撮像シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      本庄悠人、砂口尚輝、吉田 魁眞、島雄大介、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第40回センシングフォーラム計測部門大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] X線回折波2重撮影法に基づく屈折コントラストCTの再構成理論2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、湯浅哲也、島雄大介、黄卓然、市原周、西村理恵子、岩越朱里、Jong-Ki Kim、Rajiv Gupta、安藤正海
    • 学会等名
      第40回センシングフォーラム計測部門大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高空間分解能位相コントラストCTを得るためのX線回折波2重撮影法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、湯浅哲也、島雄大介、黄卓然、市原周、西村理恵子、岩越朱里、Jong-Ki Kim、 Rajiv Gupta、安藤正海
    • 学会等名
      第42回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Deep Image Priorを用いた蛍光X線CT画像再構成2023

    • 著者名/発表者名
      對馬結太、松岡将宏、佐藤和樹、草刈颯太、笹谷典太、砂口尚輝、河嶋秀和、兵藤一行、湯浅哲也、銭谷勉
    • 学会等名
      第42回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] X線暗視野法を用いた膵管内乳頭粘液性腫瘍における乳頭状構造の3次元解析2023

    • 著者名/発表者名
      天野遥菜、砂口尚輝、黄卓然、岩越朱里、末永雅也、市原周、西村理恵子、島雄大介、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第42回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] X線暗視野法による前立腺組織の屈折コントラストX線CT像2023

    • 著者名/発表者名
      小松渚、砂口尚輝、黄卓然、市原周、安藤正海、島雄大介
    • 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] Deep Image Priorを用いた蛍光X線CTの画質改善2023

    • 著者名/発表者名
      對馬結太、松岡将宏、笹谷典太、砂口尚輝、河嶋秀和、兵藤一行、湯浅哲也、銭谷勉
    • 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] X線暗視野法に基づく屈折コントラストCTの高空間分解能化および癌組織内の3次元細胞核分布の描出2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、黄卓然、島雄大介、 湯浅哲也、市原周、西村理恵子、岩越朱里、安藤正海
    • 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] X線暗視野法に基づく高空間分解能屈折コントラストCTのための被写体とカメラ間距離の検討2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、島雄大介、 黄卓然、湯浅哲也、市原周、西村理恵子、岩越朱里、安藤正海
    • 学会等名
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Images of the Prostate gland by Using Refraction-Contrast X-ray CT Based on X-ray Dark-Field Imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Nagisa Komatsu, Naoki Sunaguchi, Zhuoran Huang, Shu Ichihara, Masami Ando, Daisuke Shimao
    • 学会等名
      The 14th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Disk-shaped artifact removal method for refraction-contrast computed tomography using a machine learning technique2022

    • 著者名/発表者名
      Zhuoran Huang, Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 学会等名
      The 14th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 前立腺組織ブロックのX線暗視野法による屈折コントラストX線CT像2022

    • 著者名/発表者名
      小松渚、砂口尚輝、黄卓然、市原周、安藤正海、島雄大介
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] X線暗視野法を用いた膵管内腫瘍の3次元可視化2022

    • 著者名/発表者名
      天野遥菜、砂口尚輝、西村理恵子、市原周、岩越朱里、末永雅也、島雄大介、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] あいちシンクロトロン光センターBL8S2ビームラインに構築したX線暗視野法に基づく屈折コントラストCT撮像システム2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線暗視野法で描出される篩状非浸潤性乳管癌の悪性度に注目した腺腔の解析2022

    • 著者名/発表者名
      吉田匠、砂口尚輝、谷口華奈、黄卓然、島雄大介、西村理恵子、岩越朱里、市原周、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Dual Energy散乱線補正と高感度マルチピンホールによる蛍光X線CTの画質改善2022

    • 著者名/発表者名
      對馬結太、松岡将宏、笹谷典太、砂口尚輝、河嶋秀和、兵藤一行、湯浅哲也、銭谷勉
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 革新的シンクロトロン光CT技術による 次世代モノづくり産業創成2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅢ期公開セミナーファイナル
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BL8S2に構築したX線暗視野法に基づく屈折コントラストCT撮影システムとソフトマテリアルへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第10回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞核の描出を目的とするX線暗視野CT光学系のシミュレーション実験2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Automatic extraction of glandular lumens in breast tissue visualized by X-ray dark field imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Kana Taniguchi, Naoki Sunaguchi, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Yoshiko Murakami, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 学会等名
      The 2021 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線暗視野法に基づく屈折コントラストX線CTを用いたヒト乳頭の三次元可視化および解析2021

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線暗視野法を用いた乳腺における乳管内腺腔の自動抽出および3次元解析手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      谷口華奈,砂口尚輝,市原周,西村理恵子,岩越朱里,村上善子,島雄大介,湯浅哲也,安藤正海
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体軟組織の屈折コントラストCTに適用するための機械学習によるリングアーチファクト除去法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      黄卓然,砂口尚輝,島雄大介,市原周,湯浅哲也,安藤正海
    • 学会等名
      第40回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Ring artifact removal method for differential phase-contrast computed tomography2021

    • 著者名/発表者名
      Zhuoran Huang, Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Atsushi Enomoto, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 学会等名
      The 13th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of glandular lumens in ductal carcinoma in situ observed by X-ray dark field imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Kana Taniguchi, Naoki Sunaguchi, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Yoshiko Murakami, Daisuke Shimao, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 学会等名
      The 13th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of tumor nutrient vessels in Uterine myoma by XDFI-CT2021

    • 著者名/発表者名
      Kaya Ozawa, Naoki Sunaguchi, Akari Iwakoshi, Ichihara Shu, Daisuke Shimao
    • 学会等名
      The 13th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of refraction-contrast CT based on X-ray dark field imaging method for application to pathology2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Kana Taniguchi, Zhuoran Huang, Shu Ichihara
    • 学会等名
      The 13th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure of breast tissue depicted by XDFI-CT2021

    • 著者名/発表者名
      Shina Kaneko, Naoki Sunaguchi, Akari Iwakoshi, Shu Ichihara, Daisuke Shimao
    • 学会等名
      The 13th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元病理学のためのX線暗視野法に基づく屈折コントラストCTの開発および乳癌診断への応用2021

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝, 谷口華奈, 黄卓然, 島雄大介, 岩越朱里, 西村理恵子, 湯浅哲也, 安藤正海, 榎本篤, 市原周
    • 学会等名
      第17回日本病理学会カンファレンス
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] X線暗視野法による上腹部臓器摘出試料の屈折コントラストCT2021

    • 著者名/発表者名
      島雄大介, 砂口尚輝, 谷口華奈, 黄卓然, 湯浅哲也, 安藤正海, 岩越朱里, 西村理恵子, 榎本篤, 市原周
    • 学会等名
      第17回日本病理学会カンファレンス
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] X線暗視野法を用いた非浸潤性乳管癌における篩状構造の3次元組織観察2021

    • 著者名/発表者名
      谷口華奈,砂口尚輝,市原周,西村理恵子,岩越朱里,村上善子,島雄大介,湯浅哲也,安藤正海
    • 学会等名
      第110回日本病理学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 新・医用放射線科学講座 医療画像情報工学 第2版2023

    • 著者名/発表者名
      寺本 篤司、藤田 広志
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      医歯薬出版
    • ISBN
      9784263206539
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] X線検出装置およびX線検出方法2022

    • 発明者名
      砂口尚輝
    • 権利者名
      砂口尚輝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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