マルチピンホールを用いる蛍光X線CTの小動物撮像に向けた基礎的検討

• 研究課題/領域番号: 26750142
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 砂口 尚輝 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (60536481)
• 連携研究者: 湯浅 哲也 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30240146) ; 武田 徹 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (10197311)
• 研究協力者: 笹谷 典太 ; 室塚 誠
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 蛍光X線 / CT / 放射光Ｘ線 / 蛍光Ｘ線 / 小動物分子イメージング / 放射光X線 / 蛍光X線CT

研究成果の概要

本課題では、マルチピンホールを用いる蛍光X線CT(pFXCT)を開発し、マウス等の小動物撮像に向けた基礎的検討を行うことが目的である。この目的のために、タングステン製のマルチピンホールを開発し、第３世代型の蛍光X線CT撮像方式を実現した。また、Geant4によるシミュレーションや各種ファントムを用いた実験により撮像方式を評価をした。さらに，マウス試料の撮像実験により，小動物撮像に向けた基礎的検討を行った。本研究により、提案するpFXCTはヨウ素造影剤を利用するマウスの脳血流イメージングなどのin vivo計測に利用でき，造影剤にGNPを利用すれば腫瘍の機能イメージングに利用できる可能性がある。

研究成果

• [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)
• [国際共同研究] Catholic University of Daegu(韓国)
• [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)
• [国際共同研究] Catholic University of Daegu(韓国)
• [雑誌論文] Dual-energy fluorescent x-ray computed tomography system with a pinhole design: Use of K-edge discontinuity for scatter correction (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaya, N. Sunaguchi, Thet-Thet-Lwin, K. Hyodo, T. Zeniya, T. Takeda, and T. Yuasa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 44143-44143
  • DOI: 10.1038/srep44143
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An efficient reconstruction algorithm for differential phase-contrast tomographic images from a limited number of views (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, R. Gupta, and M. Ando
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Iterative Image Reconstruction for Differential X-ray Phase-contrast Computed Tomography (2015)
  • 著者名/発表者名: 2.F. Sun, P. Babyn, T. Yuasa, M. Zhang, F. Qin, N. Sunaguchi, K. A. Wahid, M. Ando
  • 雑誌名: Journal of Fiber Bioengineering and Informatics 巻: 8 ページ: 521-528
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro validation of an artefact suppression algorithm in x-ray phase-contrast computed tomography (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, S. Hirano, R. Gupta, and M. Ando
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of soft tissues by highly sensitive X-ray crystal analyzer-based multi diffraction enhanced imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wu, N. Sunaguchi, X. Lin, Y. Wang, T. Yuasa, K. Hirano, and K. Hyodo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Limited view reconstruction for differential phase-contrast computed tomography (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, F. Sun, R. Gupta, and M. Ando
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 ページ: 9717-9729
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal analyser-based X-ray phase contrast imaging in the dark field: implementation and evaluation using excised tissue specimens (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ando, N. Sunaguchi, Y. Wu, S. Do, Y. Sung, A. Louissaint, R. Gupta
  • 雑誌名: European radiology 巻: 24 ページ: 423-433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement in microhollow production using bubble cloud cavitation by dual-frequency ultrasonic wave irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, J. Yamaguchi, T. Kanai, T. Isono, Y. Yamakoshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53
  • NAID: 210000144269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of nonlinearity of shear elasticity using local velocity mapping (2014)
  • 著者名/発表者名: R. K. Parajuli, N. Sunaguchi, R. Tei, T. Iijima, Y. Yamakoshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53
  • NAID: 210000144281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional observation of sclerosing adenosis involved by lobular carcinoma in situ using crystal analyzer-based X-ray phase contrast CT (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ichihara, K. Mori, N. Sunaguchi, T. Yuasa, Y. Wu, M. Ando
  • 雑誌名: Virchows Archiv 巻: 465
  • 査読あり
• [学会発表] Gradient-based reconstruction algorithm for differential phase-contrast computed tomography from a limited number of projections (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, R. Gupta, S. Ichihara, and M. Ando
  • 学会等名: The 11th Asian Meeting on Biomedical Synchrotron Radiation Imaging (AMSI2016)
  • 発表場所: PyeongChang (Korea)
  • 年月日: 2016-10-07
  • 国際学会
• [学会発表] Two-step reconstruction with total variation regularization from limited views for differential phase-contrast computed tomography (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, S. Ichihara, R. Gupta, and M. Ando
  • 学会等名: The 9th Eurosim Congress on Modelling and Simulation (EUROSIM 2016)
  • 発表場所: Oulu (Finland)
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] 楔形レンジシフタを用いる重粒子線CTのための再構成アルゴリズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 砂口尚輝，Sung Hyun Lee，金井達明
  • 学会等名: 第33回センシングフォーラム 計測部門大会
  • 発表場所: 近畿大学（和歌山県紀の川市）
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Differential phase-contrast computed tomography reconstruction based on the projection theorem for Laplacian image (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, S. Ichihara, R. Gupta, and M. Ando
  • 学会等名: The 9th IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (IEEE SAM 2016)
  • 発表場所: Rio de janeiro (Brazil)
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Fundamental study of multi-pinhole fluorescent x-ray computed tomography of gold nanoparticle-loaded objects (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaya, N. Sunaguchi, K. Hyodo, T. Zeniya, and T. Yuasa
  • 学会等名: The 10th Asian Meeting on Biomedical Synchrotron Radiation Imaging (AMSI2015)
  • 発表場所: 山形大学（山形県山形市）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] Laplacian based reconstruction algorithm for differential phase-contrast computed tomography (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, R. Gupta, and M. Ando
  • 学会等名: The 10th Asian Meeting on Biomedical Synchrotron Radiation Imaging (AMSI2015)
  • 発表場所: 山形大学（山形県山形市）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] Stopping power map reconstruction using wedge range shifter type heavy ion computed tomography system: Residual Range Extraction Method and Reconstruction Algorithm (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, S. Lee, A. Nagao, H. Sakurai, and T. Kanai
  • 学会等名: 3st International Symposium of Gunma University Medical Innovation (GUMI) and 8th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE)
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県桐生市）
  • 国際学会
• [学会発表] Electron density estimation by using X-ray absorption coefficient obtained at several photon energies (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nagao, N. Sunaguchi, Z. Kun, T. Hayashi, T. Kanai, M. Torikoshi, Y. Yamakoshi, K. Suzuki, and H. Sakurai
  • 学会等名: 2st International Symposium of Gunma University Medical Innovation (GUMI)
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] 生体計測のためのマルチピンホール蛍光X線CT (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹谷 典太，砂口 尚輝，室塚 誠，兵藤 一行， 銭谷 勉，湯浅 哲也
  • 学会等名: 第３２回センシングフォーラム 計測部門大会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府寝屋川市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 位相コントラストCTのラプラシアンに基づいた投影削減アルゴリズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 砂口 尚輝，湯浅 哲也，市原 周，Rajiv Gupta，安藤 正海
  • 学会等名: 第３２回センシングフォーラム 計測部門大会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学（大阪府寝屋川市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] EM-TV Reconstruction Algorithm for Pinhole-Type Fluorescent X-Ray Computed Tomography (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaya, N. Sunaguchi, D. Aoki, T. Yuasa, K. Hyodo, T. Zeniya
  • 学会等名: The 10th Asian Control Conference (ASCC 2015)
  • 発表場所: Kota Kinabalu (Malaysia)
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] 生体内硬組織におけるアーチファクト削減のための屈折コントラストＣＴ再構成アルゴリズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 砂口尚輝，湯浅哲也，Rajiv Gupta，安藤正海
  • 学会等名: 第54回生体医工学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-07
• [学会発表] 屈折コントラストCTの再構成アルゴリズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 湯浅哲也，砂口尚輝，安藤正海
  • 学会等名: 第54回生体医工学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-07
• [学会発表] 6.N. Sunaguchi, Calcification or bone artefact reduction in the refraction-contrast CT (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi
  • 学会等名: Medical CT Workshop Ishigaki 2015
  • 発表場所: 石垣市民会館（沖縄県石垣市）
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] マルチピンホールによる蛍光X線CTの検出限界の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹谷典太, 砂口尚輝, 青木大, 湯浅哲也, 兵藤一行, 銭谷勉
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会
  • 発表場所: ホテルミヤヒラ（沖縄県石垣市）
  • 年月日: 2015-03-03
• [学会発表] Researches on physical problems in heavy ion radiation therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kanai, N. Sunaguchi, A. Matsumura, M. Kawashima, Y. Kubota, H. Souda, M. Sakai, H. Sakurai, Y. Yamakoshi, A. Kada, S. Hosaka, K. Yamada, O. Hanaizumi
  • 学会等名: 1st International Symposium of Gunma University Medical Innovation (GUMI) and 6th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE)
  • 発表場所: 桐生市市民文化会館（群馬県桐生市)
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] Developing of a Compton scatter imaging instrument (2014)
  • 著者名/発表者名: 4.D. Kato, A. Nagao, N. Sunaguchi, Y. Yamakoshi, T. Kanai, K. Suzuki, A. Matsumura, M. Kawashima, H. Sakurai
  • 学会等名: 1st International Symposium of Gunma University Medical Innovation (GUMI) and 6th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE)
  • 発表場所: 桐生市市民文化会館（群馬県桐生市)
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] Simulation study on compressed-sensing based reconstruction for refraction-contrast CT (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, M. Ando
  • 学会等名: 1st International Symposium of Gunma University Medical Innovation (GUMI) and 6th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE)
  • 発表場所: 桐生市市民文化会館（群馬県桐生市)
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] EM-TVアルゴリズムのピンホール型蛍光X線CT再構成への適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笹谷典太, 砂口尚輝, 青木大, 湯浅哲也, 兵藤一行, 銭谷勉
  • 学会等名: 第57回自動制御連合講演会
  • 発表場所: ホテル展望（群馬県渋川市)
  • 年月日: 2014-11-12
• [学会発表] 屈折コントラストCTのための投影削減手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂口尚輝，湯浅哲也，安藤正海
  • 学会等名: 第31回センシングフォーラム計測部門大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] Three-dimensional observation of sclerosing adenosis involved by lobular carcinoma in situ using crystal analyzer-based X-ray phase contrast CT (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ichihara, K. Mori, N. Sunaguchi, T. Yuasa, Y. Wu, M. Ando
  • 学会等名: 26th European Congress of Pathology
  • 発表場所: London (United Kingdom)
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-09-03
• [学会発表] ピンホールを用いた蛍光X線CT再構成における散乱線除去 (2014)
  • 著者名/発表者名: 2.笹谷典太, 砂口尚輝, 佐藤貴文, 富樫恭祐, 湯浅哲也, 兵藤一行, 銭谷勉
  • 学会等名: 第33回日本医用画像工学会大会(JAMIT2014)
  • 発表場所: 東京慈恵会医科大学（東京都港区）
  • 年月日: 2014-07-25
• [学会発表] Iterative reconstruction for x-ray dark field imaging ct: artifacts reduction for hard and soft mixture tissue (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, T. Yuasa, M. Ando
  • 学会等名: IASTED Biomedical Engineering 2014
  • 発表場所: zurich (Switzerland)
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-25