パラメトリックX線を用いた位相コントラストイメージング法の確立

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560055
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2011); 日本大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 高橋 由美子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (70339258)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 物理計測・制御 / パラメトリックX線

研究概要

パラメトリックX線(Parametric X-ray Radiation : PXR)は1/γ(γ:ローレンツ因子)の角度発散を有することがその特徴の1つであり、このため日本大学電子線利用研究施設におけるPXRビームラインではX線取り出し窓位置で約Φ100 mmの大面積ビームが得られる。特に広い照射面積を必要とする医療分野等への応用に適切であると考え、大面積を利用したラウエ配置での回折強調法(DEI : Diffraction Enhanced Imaging)光学系を作製した。
通常のブラッグ配置DEI光学系ではアナライザ結晶へのX線の入射角に依存して視野幅が制限されるがラウエ配置にすることによって結晶幅をそのまま視野幅とすることができた。また、アナライザ結晶の歪の影響など、技術的問題を解決して画質を向上させるとともにPXRの特徴である角度発散やエネルギー分散の影響を検討した。
これらの結果から実用化のためには加速器の性能向上などが必要であるもののコンパクトで高性能なイメージング手法として本研究の方法が有効であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Parametric x-ray radiation as a novel source for x-ray imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Takahashi, Yasushi Hayakawa, Takao Kuwada, Toshinari Tanaka, Toshiro Sakae, Keisuke Nakao, Kyoko Nogami, Manabu Imagaki
  • 雑誌名: X-ray Spectrom
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inprovement in the performance of the X-ray source based on parametric X-ray radiation using a wedge-shaped target crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayakawa, Y. Takahashi(他8, 8番目)
  • 雑誌名: Il Nuovo Cimento C 巻: Vol.34, No.4 ページ: 253-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Preliminary Study on Low-dose X-ray Imaging Using Parametric X-ray (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sakae, Yasushi Hayakawa, Yumiko Takahashi,(他16, 3番目)
  • 雑誌名: Journal of Hard Tissue Biology 巻: Vol.20, No.1 ページ: 31-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Orientation Analysis of Human Enamel Crystallites Using X-ray Diffraction (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sakae, Yumiko Takahashi,(他12, 6番目)
  • 雑誌名: Journal of Hard Tissue Biology 巻: Vol.20, No.1 ページ: 7-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] パラメトリックX線を用いた位相コントラスト法による生体軟組織イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子、早川恭史、桑田隆生、寒河江登志朗、田中俊成、早川建、佐藤勇
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: Vol.48、No.6 ページ: 565-570
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Phase-Contrast Imaging and X-ray Absorption Fine Structure Analysis using Parametric X-ray Radiation Generated at LEBRA (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sakae, Y. Takahashi,(他29, 3番目)
  • 雑誌名: Nihon University, Int J Oral-Med Sci 巻: Vol.9, No.2 ページ: 122-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffraction Enhanced Phase Contrast Imaging of a Kitten Deciduous Tooth using Coherent X-ray Source (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sakae, Yumiko Takahashi,(他10, 2番目)
  • 雑誌名: Journal of Hard Tissue Biology 巻: Vol.19, No.2 ページ: 131-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-contrast imaging with a novel X-ray source (2010)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Takahashi, Yasushi Hayakawa, Takao Kuwada, Takeshi Sakai, Keisuke Nakao, Kyoko Nogami, Manabu Imagaki, Toshinari Tanaka, Ken Hayakawa and Isamu Sato
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: Vol.1221 ページ: 119-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] パラメトリックX線の位相コントラストイメージングへの応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子、早川恭史、桑田隆生、境武志、中尾圭佐、野上杏子、田中俊成、早川建、佐藤勇
  • 雑誌名: X線分析の進歩 巻: Vol.40 ページ: 269-278
  • 査読あり
• [学会発表] パラメトリックX線を用いた大面積位相コントラストイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 位相コントラストイメージング光源としてのパラメトリックX線特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 第47回X線分析討論会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス(福岡県)
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] 日本大学量子科学研究所におけるLEBRA-PXRの画像診断への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関谷浩太郎
  • 学会等名: 日本歯科放射線学会第212回関東地方会
  • 発表場所: 東京医科歯科大学水道橋校舎(東京都)
  • 年月日: 2011-01-22
• [学会発表] Design for Caries Diagnostics by a New Brilliant X-ray Source (2010)
  • 著者名/発表者名: T. SAKAE
  • 学会等名: American Ass for Denatl Research(AADR) Annual meeting
  • 発表場所: Washington. DC, USA
  • 年月日: 20100303-06
• [学会発表] パラメトリックX線を用いた生物標本のイメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ(岡山県)
  • 年月日: 20100106-09
• [学会発表] 干渉性単色X線による位相コントラスト法を中心とした生体軟組織イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 日本大学シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学会館(東京都)
  • 年月日: 2010-12-27
• [学会発表] パラメトリックX線を用いたラウエ配置回折強調イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 第46回X線分析討論会
  • 発表場所: 広島県情報プラザ多目的ホール(広島県)
  • 年月日: 2010-10-23
• [学会発表] Improvement in Property of Parametric X-ray Radiation by Use of Wedge-shaped Target Crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayakawa
  • 学会等名: 4th International Conference, Charged and Neutral Particles Channeling Phenomena
  • 発表場所: Ferrara, Italy
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] パラメトリックX線の生物イメージングへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] パラメトリックX線放射に基づく低被曝診断治療装置開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 早川恭史
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2010
  • 発表場所: 北海道大学大学院(北海道)
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] パラメトリックX線を用いた位相コントラスト法による生体イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2010
  • 発表場所: 北海道大学大学院(北海道)
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] Improvement in the performance of the PXR source using a wedge-shaped target crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Hayakawa
  • 学会等名: 第7回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 姫路市文化センター(兵庫県)
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] がん治療用コンパクト空間干渉単色X線源の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤勇
  • 学会等名: 第7回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 姫路市文化センター(兵庫県)
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] 生命科学におけるX線利用研究II-PXRによる位相コントラストイメージング- (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 第6回日本大学先端バイオフォーラム
  • 発表場所: 日本大学会館(東京都)
  • 年月日: 2010-02-23
• [学会発表] LEBRA-PXRによるX線吸収端分析とXAFS実験の最近の成果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寒河江登志朗
  • 学会等名: 第45回X線分析討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪府)
  • 年月日: 20091105-06
• [学会発表] Performance and Application of FEL and PXR Sources at Nihon University (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka
  • 学会等名: 11th International Symposium on Radiation Physics
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20090920-25
• [学会発表] Preliminary study on medical application of PXR in the energy range from 20 to 34 keV (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayakawa
  • 学会等名: VIII International Symposium Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures(RREPS-09)
  • 発表場所: Zvenigorod(Moscow region), Russia
  • 年月日: 20090907-11
• [学会発表] Generation of high energy parametric X-rays using Si(220) crystal as a target (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Hayakawa
  • 学会等名: 第6回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 原子力科学研究所(茨城県)
  • 年月日: 20090805-07
• [学会発表] Status of electron linac and light sources at LEBRA in Nihon University (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshinari Tanaka
  • 学会等名: 第6回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 原子力科学研究所(茨城県)
  • 年月日: 20090805-07
• [学会発表] Phase-contrast imaging using parametric X-rays-Potential for a novel diagnosis of cancer (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋由美子
  • 学会等名: 平成21年度医学部学術フロンティア報告会
  • 発表場所: 日本大学医学部リサーチセンタ-(東京都)
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] Phase-contrast imaging with a novel X-ray source (2009)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Takahashi
  • 学会等名: 20th International Congress on X-Ray Optics and Microanalysis(ICXOM20)
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2009-09-17
• [図書] Proceedings of the 51st Workshop of the INFN ELOISATRON Project Charged and Neutral Particles Channeling Phenomena Channeling (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayakawa, Y. Takahashi, 他
  • 総ページ数: 848
  • 出版者: World Scientific Pub
• [備考]
  • URL: http://www.lebra.nihon-u.ac.jp/index.html