異常透過回折現象を用いる高感度小角散乱X線撮像法の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13765
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 砂口 尚輝 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (60536481)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 小角散乱X線イメージング / 乳腺 / X線CT

研究実績の概要

本研究の目的は，新たに開発した小角散乱X線撮像法は（USAXS）を用いて，従来の吸収コントラストX線撮像方式では困難であった初期乳癌の特徴である微小石灰化や腫瘤の形成のない段階での早期の微小腫瘍細胞などを描出することである．これまでに提案されているUSAXS法は，散乱が生じやすい微小石灰化等を描出できるものの，感度が不足しており，微小な腫瘍組織を描出するには至っていない．令和２年度は，昨年度開発したTakagi-Taupin方程式に基づく結晶内のエネルギー伝搬シミュレータを使用し、仮想的な円筒ファントムおよび生体ファントムをCT撮像し、結晶の厚さと空間分解能およびコントラストの関係について定量的に調査した。このシミュレーションは仮想的にCTのための投影像を撮像するため膨大な演算が必要になり名古屋大学のスーパーコンピュータが使用された。ここで得た結果を基に新たなUSAXS光学系をあいちシンクロトロン光センターBL8S2ビームラインに構築した。この装置で、様々な種類の粉末からなるサンプルを撮影し、吸収コントラストでは描出できない内部の散乱情報を再構成することができた。また、乳腺試料や肺試料等様々な生体試料を撮影した。

研究成果

• [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Massachusetts General Hospital
• [国際共同研究] Korea University Anam Hospital(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Korea University Anam Hospital
• [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (XDFI)—a Promising Tool for 3D Virtual Histopathology (2021)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Shimao, Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando, Kensaku Mori, Rajiv Gupta, Shu Ichihara
  • 雑誌名: Molecular Imaging and Biology 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1007/s11307-020-01577-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray dark-field phase-contrast imaging: Origins of the concept to practical implementation and applications (2021)
  • 著者名/発表者名: Masami Ando, Rajiv Gupta, Akari Iwakoshi, Jong-Ki Kim, Daisuke Shimao,Hiroshi Sugiyama, Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara
  • 雑誌名: Physica Medica 巻: 79 ページ: 188-208
  • DOI: 10.1016/j.ejmp.2020.11.034Get
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synchrotron Radiation-Based Refraction-Contrast Tomographic Images Using X-ray Dark-Field Imaging Optics in Human Lung Adenocarcinoma and Histologic Correlations (2021)
  • 著者名/発表者名: Eunjue Yi,Naoki Sunaguchi, Jeong Hyeon Lee, Chul-Yong Kim, Sungho Lee, Sanghoon Jheon, Masami Ando, and Yangki Seok
  • 雑誌名: Diagnostics 巻: 11 ページ: 487
  • DOI: 10.3390/diagnostics11030487
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Three-dimensional visualization of ductal carcinoma in situ and usual ductal hyperplasia using the refraction-contrast X-ray computed tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Kana TANIGUCHI, Naoki SUNAGUCHI, Shu ICHIHARA, Rieko NISHIMURA, Akari IWAKOSHI, Daisuke SHIMAO, Tetsuya YUASA, Masami ANDO
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Ring artifact removal method with generative adversarial network for the refraction-contrast computed tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Z. Huang, N. Sunaguchi, D. Shimao, S. Ichihara, T. Yuasa, M. Ando
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 屈折コントラストCTのためのGANに基づくリングアーチファクト除去法の開発および 生体組織への適用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 黄卓然, 砂口尚輝, 島雄大介, 市原周, 湯浅哲也, 安藤正海
  • 学会等名: 第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] X線暗視野法に基づく屈折コントラストCTを用いた非浸潤性乳管癌における篩状構造の3次元イメージング (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷口華奈、砂口尚輝、市原周、西村理恵子、岩越朱里、村上善子、島雄大介、湯浅哲也、安藤正海
  • 学会等名: 2020年度量子ビームサイエンスフェスタ（第12回MLFシンポジウム／第38回PFシンポジウム）
• [学会発表] Three-dimensional visualization of cribriform pattern in ductal carcinoma in situ with X-ray dark field computed tomography (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Sunaguchi, Z. Huang, D. Shimao, T. Yuasa, S. Ichihara, R. Nishimura, A. Iwakoshi, M. Ando
  • 学会等名: 15th International Workshop on Breast Imaging (IWBI2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 敵対的生成ネットワークによる屈折コントラストCTのためのリングアーチファクト除去 (2020)
  • 著者名/発表者名: 黄 卓然, 砂口 尚輝, 島雄 大介, 市原 周, 湯浅 哲也, 安藤 正海
  • 学会等名: 第39回日本医用画像工学会大会
• [学会発表] 屈折コントラストX 線ＣＴを用いた非浸潤性乳管癌と通常型乳管過形成の腺腔における3 次元的な差異 (2020)
  • 著者名/発表者名: 谷口 華奈, 砂口 尚輝, 市原 周, 西村 理恵子, 岩越 朱里, 島雄 大介, 湯浅 哲也, 安藤 正海
  • 学会等名: 第39回日本医用画像工学会大会