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2022 年度 実施状況報告書

乳癌の細胞スケールでの観察を可能とする2階微分型位相コントラストCT撮像法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K04077
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) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードX線CT / 屈折コントラスト / 生体マイクロアナトミー / X線暗視野法
研究実績の概要

本研究の目的は、組織サンプル内の細胞核の分布を3次元的に可視化するために、新しい高空間分解能位相コントラスト撮像法を開発することである。本撮像方式に基づく装置を高エネルギー加速器研究機構(KEK)に構築し、物理ファントムや腫瘍組織の撮像実験を通じて有用性を実証する。
本年度は,新しい位相コントラスト撮像法であるX線回折波2重撮影法(SWIDeX: Superimposed wavefront imaging of diffraction-enhanced x-rays)に関する技術の特許申請を行った後、学術誌への投稿し採択された。また、昨年度Takagi-Taupin方程式に基づく動力学的回折シミュレーションによって明らかにした細胞核レベルの描出を目指すため結晶の厚さ条件に関する結果も学術誌への投稿し採択された。実際に高エネルギー加速器研究機構のフォトンファクトリーにSWIDeX撮像系を構築し、自作した物理ファントム等で撮像性能を確認した。SWIDeXは、従来のX線暗視野法による位相コントラスト撮影法よりも高い空間分解能を有しており、空間分解能の向上のために、被写体とX線カメラを近づけることが有効であることを確認できた。また、マウス頭蓋を用いた撮像実験を行い良好なデータを得ることができた。

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

次年度高エネルギー加速器研究機構で予定していた生体組織の撮像実験を行うことができ、想定よりも早く研究が進んでいる。また、SWIDeX法の新たな応用についても検討が進んでいる。

今後の研究の推進方策

次年度はSWIDeXで生体組織を高空間分解能・高コントラストで撮像し、細胞核レベルのCT像が撮影できることを示す。また、SWIDeXの新たな利用法についても具体的に実験を通して示していく。

次年度使用額が生じた理由

購入予定だったシンチレータを別の予算で以前購入したもので代用したため.

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [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/Daegu Catholic University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Korea University Anam Hospital/Daegu Catholic University
  • [雑誌論文] Superimposed wavefront imaging of diffraction-enhanced x-rays: A method to achieve higher resolution in crystal analyzer-based x-ray phase-contrast imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Rajiv Gupta, Masami Ando
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 122 ページ: 123702

    • DOI

      10.1063/5.0139199

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal optics simulations for delineation of the three-dimensional cellular nuclear distribution using analyzer-based refraction-contrast computed tomography2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sunaguchi, Zhuoran Huang, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Rieko Nishimura, Akari Iwakoshi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 19595

    • DOI

      10.1038/s41598-022-24249-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a capillary plate based fiber-structured ZnS(Ag) scintillator2022

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Yamamoto, Kei Kamada, Masao Yoshino, Akira Yoshikawa, Naoki Sunaguchi, Jun Kataoka
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 ページ: T08005

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/08/T08005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (1) 概要と投影像・断層像2022

    • 著者名/発表者名
      島雄大介, 砂口尚輝, 安藤正海
    • 雑誌名

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      巻: 40 ページ: 67/72

  • [雑誌論文] X-ray Dark-Field Imaging (2) CTの再構成手法2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝, 湯浅哲也
    • 雑誌名

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      巻: 40 ページ: 144/147

  • [学会発表] X線暗視野法による前立腺組織の屈折コントラストX線CT像2023

    • 著者名/発表者名
      小松渚、砂口尚輝、黄卓然、市原周、安藤正海、島雄大介
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] Deep Image Priorを用いた蛍光X線CTの画質改善2023

    • 著者名/発表者名
      對馬結太、松岡将宏、笹谷典太、砂口尚輝、河嶋秀和、兵藤一行、湯浅哲也、銭谷勉
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] X線暗視野法に基づく屈折コントラストCTの高空間分解能化および癌組織内の3次元細胞核分布の描出2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、黄卓然、島雄大介、 湯浅哲也、市原周、西村理恵子、岩越朱里、安藤正海
    • 学会等名
      2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] X線暗視野法に基づく高空間分解能屈折コントラストCTのための被写体とカメラ間距離の検討2023

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝、島雄大介、 黄卓然、湯浅哲也、市原周、西村理恵子、岩越朱里、安藤正海
    • 学会等名
      第36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] Images of the Prostate gland by Using Refraction-Contrast X-ray CT Based on X-ray Dark-Field Imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Nagisa Komatsu, Naoki Sunaguchi, Zhuoran Huang, Shu Ichihara, Masami Ando, Daisuke Shimao
    • 学会等名
      The 14th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Disk-shaped artifact removal method for refraction-contrast computed tomography using a machine learning technique2022

    • 著者名/発表者名
      Zhuoran Huang, Naoki Sunaguchi, Daisuke Shimao, Shu Ichihara, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
    • 学会等名
      The 14th Asian Meeting on Synchrotron Radiation Biomedical Imaging (AMSI2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 前立腺組織ブロックのX線暗視野法による屈折コントラストX線CT像2022

    • 著者名/発表者名
      小松渚、砂口尚輝、黄卓然、市原周、安藤正海、島雄大介
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
  • [学会発表] X線暗視野法を用いた膵管内腫瘍の3次元可視化2022

    • 著者名/発表者名
      天野遥菜、砂口尚輝、西村理恵子、市原周、岩越朱里、末永雅也、島雄大介、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
  • [学会発表] 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X線暗視野法に基づく屈折コントラストCT撮像システム2022

    • 著者名/発表者名
      砂口尚輝
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] X線暗視野法で描出される篩状非浸潤性乳管癌の悪性度に注目した腺腔の解析2022

    • 著者名/発表者名
      吉田匠、砂口尚輝、谷口華奈、黄卓然、島雄大介、西村理恵子、岩越朱里、市原周、湯浅哲也、安藤正海
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] Dual Energy散乱線補正と高感度マルチピンホールによる蛍光X線CTの画質改善2022

    • 著者名/発表者名
      對馬結太、松岡将宏、笹谷典太、砂口尚輝、河嶋秀和、兵藤一行、湯浅哲也、銭谷勉
    • 学会等名
      第41回日本医用画像工学会大会
  • [産業財産権] X線検出装置およびX線検出方法2022

    • 発明者名
      砂口尚輝
    • 権利者名
      砂口尚輝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-77082

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公開日: 2023-12-25  

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