スペクトラルＸ線CTと7T-MRIを使った癌のマルチモーダルイメージング

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K01424
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 渡邉 学 東邦大学, 医学部, 教授 (30297709)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: スペクトラルX線CT / トリプルエネルギーCT / CdTeアレー / ビームハードニングCT / 3次元イメージング / 7T-MRI / ブドウ糖 / ガドペント酸メグルミン

研究実績の概要

●スペクトラルⅩ線CT：　第一世代のトリプルエネルギーCTにおいて，画像再構成ピクセルサイズを0.1mmに設定し，空間分解能を0.2mmまで改善した。次いで，被写体でのビームハードニングを利用したエネルギー弁別CTを構築した。検出器の最大出力電圧を一定にし，トリプル増幅器で得られるプロジェクションデータから画像再構成を行った。実験では増幅率を高めることにより，平均フォトンエネルギーが増加することを確認した。さらに，アナログ増幅器1台とデジタル増幅器2台を用いたトリプルエネルギーCTも構築し，上述のアナログ3台の場合と同等の画質を得ることができた。
●スペクトラル3次元Ⅹ線CT：　CdTeアレーと0.1mmフォーカスⅩ線管を用い，コーンビームを使ったトリプルエネルギーCTを構築し，ファントムなどを撮影した。スレッショルドエネルギーは33と50keVで，1.5倍拡大撮影により0.08mm程度の空間分解能が得られ，3次元イメージングを実現した。
●ブドウ糖の癌造影効果：　ブドウ糖は癌に容易に吸収され，過剰な分は脂肪に変化する。大腿にVX2癌が生着したウサギにブドウ糖を静脈注射し，3日後に7T-MRIとT1強調撮影を用いて撮影した結果，癌部位のグレイ濃度が若干増加した。
●ガドペント酸メグルミン・ブドウ糖の癌造影効果：　ブドウ糖注射液に適量のガドペント酸メグルミンを加え，大腿にVX2癌が生着したウサギの耳から静脈注射した。次いで，7T-MRIとT1強調撮影を用いて癌部位における造影剤の陽性造影効果の時間変化を撮影し，90分以上，癌部位のグレイ濃度が増加した。

研究成果

• [雑誌論文] Triple-sensitivity high-spatial-resolution X-ray computed tomography using a cadmium-telluride detector and its beam-hardening effect (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, S., Sato, E., Oda, Y., Yoshioka, K., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Appl. Radiat. Isot. 巻: 159 ページ: 109089
  • DOI: 10.1016/j.apradiso.2020.109089.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared-ray computed tomography with 850-nm peak and high spatial resolutions in first living-body window (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Yoshida, A., Someya. T., Oda, Y., Yoshida, S., Yoshioka, K., Sato, Y., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Phys. Open 巻: 2 ページ: 100010
  • DOI: 10.1016/j.physo.2019.100010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Near-infrared-ray computed tomography with 850-nm peak and high spatial resolutions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Yoshida, A., Someya. T., Yoshizawa, T., Morimoto, M., Mine, T., Oda, Y., Yoshida, S., Yoshioka, K., Sato, Y.
  • 雑誌名: Ann. Rep. Iwate Med. Univ. Center Lib. Arts Sci. 巻: 54 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of penetrating photon spectra using a white power light-emitting diode (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Oda, Y., Yoshida, S., Yoshioka, K., Moriyama, H., Hagiwara, O., Enomoto, T., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Ann. Rep. Iwate Med. Univ. Center Lib. Arts Sci. 巻: 54 ページ: 9-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of low-dose energy-dispersive x-ray computed tomography utilizing beam hardening (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, S., Sato, E., Oda, Y., Yoshioka, S., Ehara, S., Moriyama, H., Hagiwara, O., Enomoto, T., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11114 ページ: 111141H-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2529663
  • 国際共著
• [雑誌論文] Intense nickel-K-photon irradiation from weakly-ionized linear plasma x-ray source with a reflector (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Sato, Y., Yoshida, S., Yoshioka, K., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11114 ページ: 111141E-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2526546
  • 国際共著
• [雑誌論文] Photon-counting x-ray computed tomography using a YAP(Ce)-PMT detector and beam hardening (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Sato, E., Yoshida, S., Yoshioka, K., Oda, Y., Moriyama, H., Hagiwara, O., Enomoto, T.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11114 ページ: 111141D-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2530767
  • 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of humanbody-window spectra using a white power light-emitting diode and its application to high-spatial-resolution computed tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, H., Sato, E., Oda, Y., Yoshida, S., Hagiwara, O., Enomoto, T., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11073 ページ: 1107321-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2527720
  • 国際共著
• [雑誌論文] 850-nm near-infrared-ray computed tomography with high spatial resolutions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Oda, Y., Sato, Y., Yoshida, S., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11073 ページ: 110730N-1-6
  • DOI: 10.1117/12.2526543
  • 国際共著
• [雑誌論文] Intense nickel-K-photon irradiation from weakly-ionized linear plasma x-ray source with a zinc reflector (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Oda, Y., Sato, Y., Moriyama, H., Hagiwara, O., Matsukiyo, H., Enomoto, T., Watanabe, M., Kusachi, S.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11051 ページ: 110510G-1-5
  • DOI: 10.1117/12.2526546
  • 国際共著
• [雑誌論文] High-speed tripe-energy x-ray photoncounter using a room-temperaturecadmium-telluride detector and itsapplication to high-spatial-resolutionlow-dose computed tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Sato, E., Oda, Y., Sato, Y, Yamaguchi S., Moriyama, H., Hagiwara, O., Matsukiyo, H., Enomoto, T., Kusachi, S.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11051 ページ: 110510H-1-8
  • DOI: 10.1117/12.2323756
  • 国際共著
• [雑誌論文] High-speed dual-energy x-ray photoncounter using a YAP(Ce)-photomultiplier detector and itsapplication to low-dose computedtomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Sato, E., Oda, Y., Moriyama, H., Hagiwara, O., Matsukiyo, H., Enomoto, T., Watanabe, M., Kusachi, S.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 11051 ページ: 110510I-1-9
  • DOI: 10.1117/12.2524632
  • 国際共著
• [学会発表] Investigation of low-dose energy-dispersive x-ray computed tomography utilizing beam hardening (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, S., Sato, E., Oda, Y., Yoshioka, S., Ehara, S., Moriyama, H., Hagiwara, O., Enomoto, T., Watanabe, M.
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, San Diego
• [学会発表] Intense nickel-K-photon irradiation from weakly-ionized linear plasma x-ray source with a reflector (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Sato, Y., Yoshida, S., Yoshioka, K., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, San Diego
• [学会発表] Photon-counting x-ray computed tomography using a YAP(Ce)-PMT detector and beam hardening (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Sato, E., Yoshida, S., Yoshioka, K., Oda, Y., Moriyama, H., Hagiwara, O., Enomoto, T.
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, San Diego
• [学会発表] 850-nm near-infrared-ray computed tomography with high spatial resolutions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, E., Oda, Y., Sato, Y., Yoshida, S., Moriyama, H., Watanabe, M.
  • 学会等名: European Conferences on Biomedical Optics, Munich.
• [学会発表] Measurement of human-body-window spectra using a white power light-emitting diode and its application to high-spatial-resolution computed tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, H., Sato, E., Oda, Y., Yoshida, S., Hagiwara, O., Enomoto, T., Watanabe, M.
  • 学会等名: European Conferences on Biomedical Optics, Munich.