乳癌早期診断のための低被曝型屈折コントラストＸ線ＣＴの開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23602002
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 湯浅 哲也 山形大学, 理工学研究科, 教授 (30240146)
• キーワード: 屈折 / CT再構成 / 乳がん / 放射光X線 / 早期診断

研究概要

屈折率コントラストCTは高いコントラストで軟組織を描出することができる．この手法を乳がんの早期診断に適用するためには，低被曝化を実現することが不可欠である．本研究では，低被曝でデータを取得するために，シリコン製Laue型角度アナライザーを用いるCT方式を考案した．この方式により，再構成に必要な投影データを一回の計測で得ることができる．得られた投影データからCT像を形成するための再構成方法を，幾何光学理論に基づいて考察した．本再構成方法は，幾何光学の基本方程式から得られたものであり，確固とした理論的な基盤を有する．得られた再構成アルゴリズムは，計算時間も比較的少なく，高精度にCT像を3次元再構成することが可能である．シミュレーションにより，良好な再構成が可能であることを確認した．さらに，実現可能性を検討するために，高エネルギー加速器研究機構のビームラインBL-14CにCTシステムを構築した．乳癌患者から切除した組織標本を撮像することで，本システムの実現可能性を実証した．得られたCT像を組織標本を比較したところ，著しい一致を確認した．従来のX線撮像では観察することのできなかった微細な構造を描出することに成功した．従来の屈折率コントラストCT方式では，複数回の計測が必要であったのに対して，本提案方式では，一回の計測で3次元断層画像を得ることが可能となり，被曝量を少なくとも従来の半分に低減することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Crystal analyser-based X-ray phase contrast imaging in the dark field: implementation and evaluation using excised tissue specimens (2014)
  • 著者名/発表者名: Masami Ando, Naoki Sunaguchi, Yanlin Wu, Synho Do, Yongjin Sung, Abner Louissaint, Tetsuya Yuasa, Shu Ichihara, Rajiv Gupta
  • 雑誌名: European radiology 巻: 24 ページ: 423-433
  • DOI: 10.1007/s00330-013-3021-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] THz phase-contrast computed tomography based on Mach-Zehnder interferometer using continuous wave source: proof of the concept (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Suga, Yoshiaki Sasaki, Takeshi Sasahara, Tetsuya Yuasa, Chiko Otani
  • 雑誌名: Optics express 巻: 21 ページ: 25389-25402
  • DOI: 10.1364/OE.21.025389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iterative reconstruction algorithm for analyzer-based phase-contrast computed tomography of hard and soft tissue (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 ページ: 143702-143702-4
  • DOI: 10.1063/1.4824075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of peripheral vasodilative indices in human skin by use of red, green, blue images (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi Nishidate, Noriyuki Tanaka, Tatsuya Kawase, Takaaki Maeda, Tomonori Yuasa, Yoshihisa Aizu, Tetsuya Yuasa, Kyuichi Niizeki
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Optics 巻: 18 ページ: 61220
  • DOI: 10.1117/1.JBO.18.6.061220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved volumetric measurement of brain structure with a distortion correction procedure using an ADNI phantom (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihide Maikusa, Fumio Yamashita, Kenichiro Tanaka, Osamu Abe, Atsushi Kawaguchi, Hiroyuki Kabasawa, Shoma Chiba, Akihiro Kasahara, Nobuhisa Kobayashi, Tetsuya Yuasa, Noriko Sato, Hiroshi Matsuda, Takeshi Iwatsubo
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 40 ページ: 062303
  • DOI: 10.1118/1.4801913
  • 査読あり
• [雑誌論文] A physico-mathematical formulation based on ray equation for reconstructing refraction-based 3-D image of soft tissue (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yuasa, Naoki Sunaguchi, Shu Ichihara, Masami Ando
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 8 ページ: C05001
  • DOI: 10.1088/1748-0221/8/05/C05001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tissue Visualization Using X-Ray Dark-Field Imaging towards Pathological Goal (2013)
  • 著者名/発表者名: Masami Ando, Yoshinori Chikaura, Tokiko Endo, Rajiv Gupta, Qingkai Huo, Kazuyuki Hyodo, Shu Ichihara, Kensaku Mori, Yuki Nakao, Norihiko Ohura, Naoki Sunaguchi, Hiroshi Sugiyama, Yoshifumi Suzuki, Yanlin Wu, Tetsuya Yuasa, Zhang Xiaowei
  • 雑誌名: Journal of Physics Conference Series 巻: 425 ページ: 92006
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/19/192006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Refractive-index based tomosynthesis using dark-field imaging optics (2013)
  • 著者名/発表者名: N Sunaguchi, T Yuasa, S Ichihara, Q Huo, M Sakai, Y Wu, D Shimao, M Ando
  • 雑誌名: Journal of Physics Conference Series 巻: 425 ページ: 192012
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/19/192012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of high sensitivity X-ray multiple-times-diffraction enhanced imaging (M-DEI) optics (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanlin Wu, Kazuyuki Hyodo, Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Masami Ando
  • 雑誌名: Journal of Physics Conference Series 巻: 425 ページ: 192008
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/19/192012
  • 査読あり
• [学会発表] The feasibility study on 3-dimensional fluorescent x-ray computed tomography using the pinhole effect for biomedical applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Sunaguchi, Tetsuya Yuasa, Kazuyuki Hyodo, Tsutomu Zeniya
  • 学会等名: Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 20130703-20130705
• [学会発表] Orientation based segmentation for phase-contrast microscopic image of confluent cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K Sasaki, T Yuasa, H Sasaki, R Kato
  • 学会等名: Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 20130703-20130705