レーザーコンプトン準単色X線マルチパルスの生成と動的医用イメージングへの応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360043
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 山田 家和勝 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 副研究部門長 (70358258)
• 研究分担者: 豊川 弘之 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 研究グループ長 (80357582) ; 黒田 隆之助 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 研究員 (70350428) ; 安本 正人 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (60358207) ; 池浦 広美 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (90357319) ; 小池 正記 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 研究グループ長 (00356958) ; 青山 隆彦 名古屋大学, 医学部, 教授 (80023307) ; 福山 直人 東海大学, 医学部, 准教授 (50349338)
• 連携研究者: 盛 英三 東海大学, 医学部, 教授 (90146598)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 加速器 / 高出力レーザー / レーザーコンプトン散乱 / 単色X線 / 放射線 / 量測定・評価 / 医用・生体画像 / 画像診断システム

研究概要

X線医用イメージングで一般に用いられるX線管球に対して、単色性、エネルギー可変性、短パルス性、可干渉性等に高い優位性を持つ小型のレーザーコンプトン散乱(Laser Compton Scattering;LCS)X線発生装置の高性能化と、その微小血管造影や、コントラストのつき難い軟組織の低被曝・高精細イメージングへの適用可能性を検証するための基礎研究を行った。具体的にはLCS-X線の収量増加のため、フォトカソードRF 電子銃を有する小型リニアックにCs_2Te半導体カソードを導入して100バンチ大電流電子ビームの発生とその高エネルギー加速を実現するとともに、マルチパルス・レーザーコンプトン散乱実験用再生増幅型Ti:Saレーザー共振器の設計と、その実現のための要素技術開発を行った。またこれと並行して、LCS-X線発生装置をシングルパルスモードで動作させ、生体試料の実時間撮影に成功するとともに、人体ファントムを用いてLCS-X線によるイメージング手法の低被曝性を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Quasi-monochromatic hard X-ray source via laser Compton scattering and its application (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助、豊川弘之、安本正人、池浦広美、小池正記、山田家和勝, 他4名
  • 雑誌名: Nucl.Instr. and Meth.A Vol.637 ページ: S183-S185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation dose evaluation in tomosynthsis and C-arm cone-beam CT examinations with an anthropomorphic phantom (2011)
  • 著者名/発表者名: 小山修司、青山隆彦, 他2名
  • 雑誌名: Medical Physics Vol.37 ページ: 4298-4306
  • 査読あり
• [雑誌論文] A trial for fine and low-dose imaging of biological specimens using quasi-monochromatic laser-Compton X-rays (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田家和勝、黒田隆之助、豊川弘之、池浦広美、安本正人、小池正記、酒井文雄、森浩一、盛英三、福山直人、佐藤英一
  • 雑誌名: Nucl.Instr. and Meth.A Vol.608 ページ: S7-S10
  • 査読あり
• [雑誌論文] First observation of multi-pulse X-ray train via multi-collision laser Compton scattering (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助、豊川弘之、安本正人、池浦広美、小池正記、山田家和勝, 他3名
  • 雑誌名: Nucl.Instr. and Meth.A Vol.608 ページ: S28-S31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Cs2Te photocathode RF gun system for compact THz SASE-FEL (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助、小川博嗣、清紀弘、豊川弘之、渡辺一寿、安本正人、小池正記、山田家和勝, 他3名
  • 雑誌名: Nucl.Instr. and Meth.A Vol.593 ページ: 91-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-line phase-contrast imaging of a biological specimen using a compact laser-Compton scattering-based x-ray source (2008)
  • 著者名/発表者名: 池浦広美、黒田隆之助、安本正人、豊川弘之、小池正記、山田家和勝, 他2名
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.92 ページ: 131107-1-131107-3
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Laser Compton Scattering X-ray Source on the Basis of Compact Electron Linac (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助, 他
  • 学会等名: Particle Accelerator Conference 2011
  • 発表場所: New York.
  • 年月日: 2011-03-31
• [学会発表] Characteristics of inverse Compton X-rays generated inside the NIJI-IV free electron laser oscillators (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助, 他
  • 学会等名: 32nd International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: マルメー、スエーデン
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Compact X-ray source at AIST (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助
  • 学会等名: Advanced Accelerator Workshop 2010
  • 発表場所: ムンバイ、インド
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Development of advanced quantum-beam sources and their applications as sophisticated imaging tools (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助, 他
  • 学会等名: ICFA workshop "Compton Sources for X/Y Rays : Physics and Applications"
  • 発表場所: Alghero、Italy.
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] Development of Compact Hard X-ray Source via Laser Compton Scattering at AIST (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆之助, 他
  • 学会等名: ICFA workshop "Compton Sources for X/Y Rays : Physics and Applications"
  • 発表場所: Alghero、Italy.
  • 年月日: 2008-09-08