| 研究課題/領域番号 |
17H06159
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高橋 浩之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70216753)
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| 研究分担者 |
百瀬 敏光 国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (20219992)
羽場 宏光 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, チームリーダー (60360624)
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (70589340)
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| 研究期間 (年度) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| キーワード | 放射線計測 / 核医学 / イメージング / 同時計数 / ガンマ線 / アイソトープ |
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| 研究実績の概要 |
本研究は時間・空間相関によるガンマ線イメージング技術の原理実証を行い、新規２光子断層撮像装置(Double Photon Emission CT: DPECT)を製作し、２光子放出核種を用いた新たなイメージング法の可能性を追求するものである。本年度はDPECTに要求される高エネルギー分解能ガンマ線検出器の開発研究を精力的に進め、シンチレータとしてCeBr3結晶のブリッジマン法による単結晶作製の大型化を進めた。六方晶の結晶構造を有する CeBr3 に対して雰囲気制御法を適用し、C軸方向に結晶成長させることで、直径方向の熱膨張係数の異方性による歪みの少ない大型結晶を作製し、1.5インチ径までの大型化技術を確立した。開発したCeBr3 シンチレータのエネルギー分解能についてSiPMと組み合わせ、662keVのガンマ線に対してエネルギー分解能4.6%、時間分解能232psの値が得られた。
電子飛跡精密計測カメラについては、コンプトン散乱からの反跳電子の精密な飛跡特定のための開発を進め、ピクセルサイズ30μm角のSOI型カメラを用いて飛跡計測を行い、その情報を用いることでコンプトンカメラを構成した際のS/N比、角度分解能ともに1.8倍以上の値が得られることが評価された。複数光子を放出する核種の探索は本研究の可能性を広げるうえで重要であり、理研 AVF サイクロトロンを用いて合成可能な核種について、生成可能な多光子核種の生成・化学分離手法の検討を実施した。この結果、新たにK-43、Cr-48などの2光子放出核種を見出し、K-43についてはその分離に成功した。
また、国際医療福祉大学において、国内外のPET研究開発の専門家を招いた国際ワークショップを実施し、DPECTの原理と現時点での開発状況について紹介し、多核種同時イメージング手法を実現する新しい手法として有望であるとの評価が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
順調に進捗している。
当初予定していた計画に従い、順調に研究成果が得られている。CeBr3検出器の開発においては、大型結晶の育成に成功し、昨年度、エネルギー分解能が十分に得られなかった点を解決した。また、当初想定していなかった、K-43, Cr-48, Ca-47など新たな有望な2光子放出核種を複数見出し、それらと既にSPECTで広く用いられているIn-111を含めて用いることで、時間情報を組み合わせた多核種同時イメージング手法について考案し、これについては特許申請を予定している。また、査読付き論文37件、国際会議発表19件、と対外成果発表も十分に行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画で予定していた項目については、順調に進んでおり、当初計画に沿って研究を遂行する予定である。昨年度に問題点としてあがった、CeBr3シンチレータのエネルギー分解能の問題については解決し、CeBr3とSiPMの組み合わせにおいて高いエネルギー分解能を得ることができた。
本研究で実現を目指す多光子時間／空間相関型断層撮像法は、複数光子間の相関を用いて体内放射能濃度を高分解能・高感度・高S/N比で描出し、従来のPET、SPECTの本質的な限界を突破する画期的な手法であるため、新手法の分解能・感度・S/N比等の諸特性の評価を狙い、象徴的な半球型試験装置の製作を行い、分子イメージングを革新する計測原理を追求する。これを高分解能反跳電子飛跡検出器と組み合わせて、検出器モジュールを実現し、全体を組み上げる。新しい多光子核種については、候補核種についての分離合成を進めながら、平成30年度に新たに見出した多核種同時イメージング手法の適用可能性について更に追求し、理化学研究所において合成した核種を用いて、開発したシステムを用いた原理実証を行うこととしたい。更にアイソトープ治療に用いられている核種である、Lu-177についても、2光子を極めて短時間のうちに連続して放出するため、これら新しい核種について検討を進めるとともに、In-111標識ペプチドを用いて２光子放出核種検出１分子イメージングを実現し、日本発の革新的ガンマ線診断技術の確立と、多光子多核種同時計測への展開を図る。
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