結晶シンチレータによる医療用高感度γ線コンプトンカメラの開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04769
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 村石 浩 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (00365181)
• 研究分担者: 武田 徹 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (10197311) ; 榎本 良治 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (80183755) ; 片桐 秀明 茨城大学, 理学部, 准教授 (50402764) ; 福士 政広 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 教授 (70199199)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 医学物理 / 放射能汚染 / 放射線計測

研究実績の概要

本研究では、本申請者らが平成26年度に開発に成功した「結晶シンチレータによる福島フィールド用世界最高感度コンプトンカメラ（ガンマアイ）」で培った技術をもとに、医療現場で使用可能な全く新しい高感度ガンマ線コンプトンカメラの開発研究を独自に遂行することを研究目的としている。平成28年度（2年目）においては、初年度に開発したオールスカイコンプトンカメラによる応答試験結果をフィードバックし更に深化させることで、医療現場におけるさまざまなニーズにあったタイプの検出器開発を遂行した。主な内容を以下に示す。
１．2層コンプトンカメラ（4×2、9×2）の高性能化：初年度に開発したタイプにおいて、新しいA/D変換法の開発、スパークノイズイベント除去のための解析手法の確立、結晶配置の最適化、及び新しい画像再構成法の適用を行うことで、全方向に渡って応答がより一様となる高性能タイプの開発に成功した（T. Watanabe et al., 第111回日本医学物理学会学術大会大会長賞、T. Watanabe et al., submitted to Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A (2016.1)）。
２．対称性を考慮したコンプトンカメラ：結晶を対称に配置し任意の2カウンターによるトリガーを採用することで、アクセプタンス、及び方向依存性の向上を実現した（オクタヘドロンタイプ、H. Katagiri et al., submitted to Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A (2016.2)）。また、カウンター数が僅か4個（テトラタイプ）においても全方向に渡って放射能汚染箇所のイメージング、及び遠隔からの放射能の定量が可能であることが判明したため、現在、核医学施設における新しいin vitro撮影法を検討中である（論文準備中）。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

2年目である平成28年度においては、当初の予定通り医療現場のさまざまなニーズにあったタイプのガンマ線オールスカイコンプトンカメラを実際に開発し、更に、核医学施設、放射線治療施設、加速器施設、及び福島フィールドでの実証試験を通じて、本手法の環境モニターとしての有用性を実証することに成功した。また、当初はカウンターを増やすことで感度や方向依存性を向上させることを計画していたが、今年度のさまざまな工夫により、現状のカウンター数（もしくはそれ以下）においても当初の目標を達成可能であることが本研究により判明した。

今後の研究の推進方策

平成29年度（3年目）においては、これまでの2年間で構築した高感度オールスカイγ線コンプトンカメラを更に深化させると同時に、実際の医療現場においてさまざまな測定試験を幅広く展開する。また、本手法を核医学診断装置へ応用可能とするための新しいカウンターコンポーネント開発に関するR&Dを独自に遂行する。具体的内容を以下に示す。
(1)PET(Positron Emission Tomography)施設内における患者動態の動画撮影
(2)尿中放射能測定のための新しいin vitro測定法の開発
(3)RI内用療法で新しく認可された放射性塩化ラジウム薬剤の可視化
(4)次世代核医学診断装置開発に向けた新しいカウンターコンポーネントの開発

研究成果

• [雑誌論文] Imaging of radioactive material in medical facility by using all sky gamma-ray Compton camera (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Muraishi, Ryoji Enomoto, Takara Watanabe, Shigekazu Fukuda, Masahiro Fukushi, Mika Kagaya, Hideaki Katagiri, Daisuke Kano, Yusuke Koba, Wataru Satoh, Tohoru Takeda, Manobu Tanaka, Tomohisa Uchida, Kiyoto Wada, Ryo Wakamatsu, Mamoru Yokose, Open-it consortium
  • 雑誌名: Medical Physics International Journal 巻: 4 ページ: 465-465
• [雑誌論文] Performance evaluation of an all-sky RI imaging monitor using Compton camera technique (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, H. Muraishi, R. Enomoto, T. Uchida, M. Kagaya, H. Katagiri, D. Kano, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, M. Fukushi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, K. Wada, Open-it consortium
  • 雑誌名: Japanese Journal of Medical Physics 巻: 36(sup3) ページ: 98-98
• [雑誌論文] The radioactive contamination measurement using Compton Camera (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Wakamatsu, S. Hosokawa, R. Enomoto, D. Kano, M. Kagaya, H. Katagiri, T. Uchida, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, M. Fukushi, H. Muraishi, T. Yoshida, T. Watanabe, K. Wada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Medical Physics 巻: 36(sup3) ページ: 102-102
• [雑誌論文] Production of gamma-ray spectrometer for education of radiation physics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Maegaki, H. Muraishi, H. Inagaki, T. Uchida, R. Enomoto, M. Kagaya, H. Katagiri, K. Satoh, W. Satoh, D. Sanada, T. Takeda, M. Tanaka, M. Doi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, T. Watanabe, Open-it consortium
  • 雑誌名: Japanese Journal of Medical Physics 巻: 36(sup1) ページ: 195-195
• [雑誌論文] Development of an all-sky RI imaging monitor for high-dose-rate circumstance (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, T. Uchida, R. Enomoto, M. Kagaya, H. Katagiri, D. Kano, K. Satoh, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, H. Muraishi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, K. Wada, Open-it consortium
  • 雑誌名: Japanese Journal of Medical Physics 巻: 36(sup1) ページ: 210-210
• [学会発表] 高線量場用全方向ガンマ線イメージングカメラの開発と実証試験結果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤亘, 片桐秀明, 榎本良治, 若松諒, 田中聡一, 加賀谷美佳, 武田徹, 村石浩, 吉田龍生, 渡辺宝, 和田清人, 内田智久, 田中真伸, 他オープンソースコンソーシアム(Open-It)
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 最小カウンター数で高感度に全方向ガンマ線イメージングできるコンプトン型カメラの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 若松諒, 加納大輔, 榎本良治, 加賀谷美佳, 片桐秀明, 村石浩, 佐藤亘, 渡辺宝, 内田智久, 武田徹, 田中聡一, 田中真伸, 吉田龍生, 和田清人
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] CsI (Tl) 結晶シンチレータを用いた可搬型キュリーメータの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加賀谷美佳, 榎本良治, 片桐秀明, 山口晶子, 平出政和, 佐藤亘, 村石浩, 若松諒, 渡辺宝, 内田智久, 武田徹, 田中聡一, 田中真伸, 吉田龍生, 和田清人
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] Imaging of radioactive material in medical facility by using all sky gamma-ray Compton camera (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Muraishi, Ryoji Enomoto, Takara Watanabe, Shigekazu Fukuda, Masahiro Fukushi, Mika Kagaya, Hideaki Katagiri, Daisuke Kano, Yusuke Koba, Wataru Satoh, Tohoru Takeda, Manobu Tanaka, Tomohisa Uchida, Kiyoto Wada, Ryo Wakamatsu, Mamoru Yokose, Open-it consortium
  • 学会等名: 22nd International Conference on Medical Physics (ICMP 2016)
  • 発表場所: Shangri La Hotel (Bangkok, Thailand)
  • 年月日: 2016-12-09 – 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Performance evaluation of an all-sky RI imaging monitor using Compton camera technique (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, H. Muraishi, R. Enomoto, T. Uchida, M. Kagaya, H. Katagiri, D. Kano, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, M. Fukushi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, K. Wada, Open-it consortium
  • 学会等名: 第112回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [学会発表] The radioactive contamination measurement using Compton Camera (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Wakamatsu, S. Hosokawa, R. Enomoto, D. Kano, M. Kagaya, H. Katagiri, T. Uchida, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, M. Fukushi, H. Muraishi, T. Yoshida, T. Watanabe, K. Wada
  • 学会等名: 第112回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [学会発表] シンチレータを用いた高線量場用コンプトンカメラの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 亘、片桐秀明、榎本良治、田中聡一、和田清人、内田智久、加賀谷美佳、村石 浩、吉田龍生、若松 諒、渡辺 宝、武田 徹、田中真伸、他オープンソースコンソーシアム（Open-It）
  • 学会等名: 日本原子力学会2016年秋の大会
  • 発表場所: 久留米シティプラザ（福岡県久留米市）
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
• [学会発表] コンプトンカメラ法を用いた高感度全方向ガンマ線イメージングモニターの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 宝、村石 浩、榎本良治、内田智久、加賀谷美佳、片桐秀明、加納大輔、佐藤 亘、武田 徹、田中真伸、西尾禎治、福士政広、吉田龍生、若松 諒、和田清人、KEK Open-It
  • 学会等名: 日本応用物理学会放射線分科会 第28回放射線夏の学校
  • 発表場所: リゾートイン白浜（千葉県南房総市）
  • 年月日: 2016-08-02 – 2016-08-04
• [学会発表] 医用画像物理学を背景とした最近の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村石 浩
  • 学会等名: 日本応用物理学会 放射線夏の学校
  • 発表場所: リゾートイン白浜（千葉県南房総市）
  • 年月日: 2016-08-02 – 2016-08-04
  • 招待講演
• [学会発表] 結晶シンチレータによる医療用γ線コンプトンカメラの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村石 浩
  • 学会等名: 北里大学がんプロフェッショナル養成基盤推進プランセミナー
  • 発表場所: 北里大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-07-08 – 2016-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] Production of gamma-ray spectrometer for education of radiation physics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Maegaki, H. Muraishi, H. Inagaki, T. Uchida, R. Enomoto, M. Kagaya, H. Katagiri, K. Satoh, W. Satoh, D. Sanada, T. Takeda, M. Tanaka, M. Doi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, T. Watanabe, Open-it consortium
  • 学会等名: 第111回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-17
• [学会発表] Development of an all-sky RI imaging monitor for high-dose-rate circumstance (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, T. Uchida, R. Enomoto, M. Kagaya, H. Katagiri, D. Kano, K. Satoh, W. Satoh, T. Takeda, M. Tanaka, T. Nishio, H. Muraishi, T. Yoshida, R. Wakamatsu, K. Wada, Open-it consortium
  • 学会等名: 第111回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-17
• [備考] 北里大学医療衛生学部医療工学科診療放射線技術科学専攻 村石浩 研究内容
  • URL: http://www.kitasato-u.ac.jp/ahs/rt/muraishi/index.htm