放射光を用いた位相敏感X線撮影法による人体等の描画に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12670895
• 研究機関: 茨城県立医療大学
• 研究代表者: 森 浩一 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (90274977)
• 研究分担者: 兵藤 一行 物質構造科学研究所, 放射光実験施設, 助手 (60201729) ; 佐藤 斉 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助手 (90285057) ; 鹿野 直人 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (80295435) ; 安藤 正海 物質構造科学研究所, 放射光実験施設, 教授 (30013501)
• キーワード: シンクロトロン放射光 / X線撮影 / 屈折コントラスト / 木製異物 / 微小骨折 / 石灰化 / 空間コヒーレンス / 被曝軽減

研究概要

X線の空間干渉効果を利用した新しいX線画像法の診断能を撮影実験により調べた。実験には、物質構造科学研究所(旧:高エネルギー物理学研究所)放射光実験施設と高輝度光科学研究センターのシンクロトロン放射光発生装置を利用した。
1)人の骨肉腫病理標本を試料として、屈折コントラスト画像、吸収コントラスト画像、MRIを撮影した。骨梁や軟骨の形状・輪郭描写能と微細変化の描写能は、MRIより屈折コントラスト画像の法が優れていた。同じ方法で小動物の関節を撮影した結果、関節構造の微細変化を鮮明にとらえることができた。
2)空間干渉度の異なるX線を用いて屈折コントラスト画像を撮影した。第3世代のシンクロトロン装置は、実効的なX線焦点サイズが小さいので、この手法に特に適している装置であることがわかった。
3)乳房ファントムを撮影し、従来法画像と比較した診断能の違いを調べた。微小石灰化の検出能が特に優れていることがわかった。今後は、病理標本など、生体試料による実験を行なうことで新しい撮影法の有用性を評価する。
4)動物の生骨を用いて、微小骨折、軟骨、石灰化領域を撮影した。これらのどの部位に対しても、屈折コントラスト画像は、吸収コントラスト画像より優れた描写能を持つことがわかった。微小骨折線の画像コントラストをX線のフレネル回折モデルで説明した。計算による画像コントラストは、実験で得られた画像コントラストとよく一致した。整形外科領域における新しい手法の有用性を指摘した。
5)木製異物による軟口蓋の穿刺症例における屈折コントラスト画像の描写能を実験により調べた。豚の頭部を用いて、これに口腔〜頭蓋底まで木箸を刺した。医療用増感紙を用いて側面画像を撮影した結果、屈折コントラスト画像では、吸収コントラスト画像で描写できない木箸像を鮮明にとらえることができた。救急外科領域における新しい手法の有用性を指摘した。

研究成果

• [文献書誌] K.Mori, H.Sato, et al.: "Development of Phase Contrast Radiography for Bone Imaging Using Synchrotron Radiation"Analytical Sciences. 18・4. i1427-i1430 (2002)
• [文献書誌] K.Mori, et al.: "Application of Synchrotron X-ray Imaging to Phase Objects in Orthopedics"J. Synchrotron Rad.. 9・5. 143-147 (2002)
• [文献書誌] K.Mori, et al.: "First Observation of a Wooden Foreign Body in Soft Palate by Means of Synchrotron X-ray Refraction Contrast"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・8. 5490-5491 (2002)
• [文献書誌] H.Sato, K.Mori, et al.: "Phase Contrast Imaging for Mammography Using Synchrotron X-rays"M. J. Ibaraki P. H.. 20・2. 73-82 (2002)
• [文献書誌] 森 浩一, 関根紀夫, 佐藤斉 他: "放射光X線を用いた屈折コントラストによる骨画像"医学物理. 22・1. 13-20 (2002)
• [文献書誌] K.Mori, et al.: "Development of Radiological Osteometry by Means of Synchrotron X-ray Phase Contrast"SPring-8 User Experiment Report. 9(2002A). 125 (2002)