| 研究課題/領域番号 |
19H05584
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
富田 英生 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432239)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| キーワード | ガンマ線 / PET / MRI / 核偏極 / 磁場 |
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| 研究実績の概要 |
これまで悪性腫瘍の検出などの核医学診断はPET (Positron Emission Tomography)やSPECT
などに限られてきたが、空間分解能の点で限界がある。一方でMRIは高分解能な形態診断が
可能であるが感度の点で限界がある。また分子間相互作用の全身イメージングは困難であ
った。本研究では新たに磁場と核偏極とガンマ線を利用した医用イメージング診断装置の
開拓と原理検証試験を行う。これによりPETの感度とMRIの空間分解能を両立できる技術の確立を目指す。本年度はガンマ線の複数光子の同時検出による時間的空間的なガンマ線イメージング装置の開発を実施し、位置分解性能を確認した。これにより将来的に分子間相互作用などの局所情報抽出原理の検証を実施し、実現可能性を示した。また実際の検出器には開発した高速シンチレータアレイを実装し512チャネルの同時エネルギー、時間計測システムを実現した。加えて小型レーザーシステムを開発し、Cs原子の選択的励起、分光に成功した。今後本技術を必要な対象核種へと展開し原理検証を実施する。
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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
本年度までに高速のシンチレータアレイ検出器の製作および目的としている多光子からの時間的空間的相関イメージング装置の開発を実施した。具体的には8x8シンチレーターアレイを8個用いることで512chの並列時間、エネルギー同時計測が可能なリング上のシステムを構築した。これによりナノ秒オーダーの寿命を計測可能なシステムを構築することに成功した。本装置を用いて異なるpHの値などの検出が開発した装置から得られるガンマ線の分布から位置情報とともに判別可能であることを実証した。加えて磁場装置を用いた数T程度の磁場印加によるガンマ線の放出方向分布のデータから該当する振動周波数を検出することに成功した。これにより磁場情報をもちいた位置分解が可能であることが示されたため、本研究の大きな進展がみこまれる。また核偏極においては今回開発したレーザーを用いたCs原子の励起および分光に成功した。以上により本研究は原理検証の部分で進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までに高速のシンチレータアレイ検出器の製作および目的としている多光子からの時間的空間的相関イメージング装置の開発を実施した。また開発装置を用いて、目的としていた磁場を用いた位置分解の原理の実証および、コリメーター型の検出器を用いたpHなどの局所情報の抽出に成功し、分子間相互作用などの化学反応の抽出原理の実証見込みが得られた。核偏極においては今回開発したレーザーを用いたCs原子の励起および分光に成功した。今後の研究方針としては、磁場を用いた手法と局所情報抽出手法を組み合わせることとで高感度化および位置分解性能の融合を図る。また従来のガンマ線イメージングでは実現が困難であった1mm以下の空間分解能を実現するためのファントム試験などを実施することで理論的な限界などを検証していく。またレーザーにおいては実際の対象核種に必要な波長をえるために倍波を生成可能な結晶やレーザーシステムの構築を実施することで、更に核偏極などと組み合わせた高感度化の試験を実施していく。
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