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生体内部の弾性率を非侵襲的に観察する新手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K15837
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関東北大学 (2024)
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2021-2023)

研究代表者

亀沢 知夏  東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 特任研究員(日本学術振興会特別研究員RPD) (60897875)

研究期間 (年度) 2024-01-17 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードX線イメージング / エラストグラフィ / X線エラストグラフィ / 放射光X線 / 実験室X線 / X線イメージング / 放射光 / X線 / イメージング
研究開始時の研究の概要

本研究では生体内部の硬さ分布(弾性率画像)を、X線イメージングと情報科学、また生体に関する知見を融合し、高空間分解能かつ深い部位まで非侵襲的に3次元表示する新手法を開発する。病変部位は硬くなることが知られており、内部の硬さを画像化するエラストグラフィが、超音波(US)や核磁気共鳴イメージング(MR)を用いて開発された。一方X線イメージングを用いたX線エラストグラフィは、申請者らが世界で初めて2次元面内で弾性率を画像化した例を報告し、空間分解能が格段に向上することを示した。本研究は、3次元空間での高精度X線エラストグラフィを実現し、実用的な臨床用システム開発に向けた知見を得ることを目的とする。

研究実績の概要

本研究は、3次元空間での高精度X線エラストグラフィを実現し、実用的な臨床用システム開発に向けた知見を得ることを目的としている。エラストグラフィはMRやUSで臨床の現場で用いられており、内部の弾性率を非侵襲的に画像化できる技術である。一方、X線イメージングはMRやUSとは異なる空間分解能と侵入深さを持つ利点がありながら、X線エラストグラフィはほとんど前例がない。本研究では高空間分解能で3次元的に硬さ画像(弾性率画像)を得るために、エラストグラフィをX線イメージングを用いて行う手法の基礎的知見を獲得し、臨床医学と基礎医学の両方へ貢献することを目的とする。
【現在までの状況】
昨年度までに、放射光X線及び実験室X線による3次元X線エラストグラフィのデータ解析手法の開発及び論文執筆の準備を進めてきた。今年度も引き続き実験室X線及び放射光X線により得られたエラストグラフィのデータ解析手法の改良を進めてきた。論文発表の準備を今後も進めていく。また、研究を継続的に発展させるために、データ解析手法の共有方法の整備を同時に進めた。
【成果報告】
実験室X線を用いた3次元X線エラストグラフィについて、国際会議であるXOPT2023にて成果報告を行った。さらにX線エラストグラフィの基礎となる、放射光X線を用いたX線イメージングの高度化手法に関して2件論文を出版した。この手法は、今後X線エラストグラフィの実験手法に生かすことで、より弾性率測定の精度を向上させることが期待できる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (2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
  • [学会発表] Feasibility study of 3D X-ray elastography using laboratory X-ray source.2023

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa, Yasukazu Nakaye, Yasutaka Sakuma, Masaru Kuribayashi, Liang Xiaoyu, Kazuyuki Hyodo, Akio Yoneyama, and Wataru Yashiro
    • 学会等名
      XOPT2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of dynamic x-ray elastography using laboratory x-ray source and synchrotron radiation for soft tissues and soft materials2022

    • 著者名/発表者名
      Chika Kamezawa, Kazuyuki Hyodo, Wataru Yashiro
    • 学会等名
      The 123rd scientific meeting of the Japan Society of Medical Physics (JSMP)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 弾性率を画像化する3次元動的X線エラストグラフィの基礎的検討2022

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏, 梁暁宇, 米山明男, 兵藤一行, 矢代航
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 内部の弾性率を可視化する3次元動的X線エラストグラフィの試み2022

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏, 梁暁宇, 米山明男, 兵藤一行, 矢代航
    • 学会等名
      第22回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [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2022

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏, 兵藤一行, 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
      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
      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] 白色放射光によるX線エラストグラフィの 撮像方法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏, 梁暁宇, 米山明男, 兵藤一行, 矢代航
    • 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
  • [備考] Research map

    • URL

      https://researchmap.jp/kchika

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] research map

    • URL

      https://researchmap.jp/kchika

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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