医療用Ｓｉ／ＣｄＴｅコンプトンカメラの計測の高度化と高速化に関する基礎的研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659557
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 中野 隆史 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20211427)
• 研究分担者: 島田 博文 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (10414575) ; 加藤 弘之 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (30334121) ; 鈴木 義行 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60334116) ; 吉田 由香里 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90431717) ; 鳥飼 幸太 群馬大学, 先端科学研究指導者育成ユニット, 助教 (90443077)
• キーワード: コンプトンカメラ / 粒子線治療 / 核医学診断

研究概要

もともと天体観測用に開発されたSi / CdTeのコンプトンカメラは複数の同位体を同時に画像化できる。それはまた、小さな立体角で3次元画像を再構成する可能性があり、広い生物医学および医療応用領域を開くことができる。ここでは、生物医学画像装置としてのSi / CdTeのコンプトンカメラをテストし、人間の核医学イメージングのための性能をラットを用いて検証した。Si / CdTeのコンプトンカメラは、 Wistar系ラットに注射した18F （511keV ）及び99mTc（ 140 keV）の三次元画像を撮像できた。 in vivoモデルにおいて、静脈内投与された18FDGおよび経口投与された99mTc - DMSAの分布を三次元的に撮像することができた。99mTc - DMSAの分布は腎臓に一致した取り込みと時間的変化が見られた。18FDG は脳や心臓、肝臓に取り込まれ、腎臓にも排泄されたと推測される分布変化を示した。ラットにおいて、 Si / CdTeのコンプトンカメラは、静脈内投与された18FDGおよび経口投与された99mTc - DMSAの分布を三次元的に撮像できることが確認されたので、人を対象とした臨床画像取得試験を同様な条件で行った。人を対象に臨床核医学診断用の薬剤99mTc-DMSAと18F-FDGを投与し、同時画像化の臨床試験を行い、臨床用Si/CdTeコンプトンカメラによる世界初の画像データを取得した。Si / CdTeのコンプトンカメラは、複数の同位体を同時に3次元医用イメージングのための最先端のデバイスとして進化することが予想される。

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional and multienergy gamma-ray simultaneous imaging by using a Si/CdTe Compton camera (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Yamaguchi M, Odaka H, Shimada H, Yoshida Y, Torikai K, Satoh T, Arakawa K, Kawachi N, Watanabe S, Takeda S, Ishikawa SN, Aono H, Watanabe S, Takahashi T, Nakano T
  • 雑誌名: Radiology 巻: 267(3) ページ: 941-7
• [学会発表] Si/CdTeコンプトンカメラによる近接領域におけるガンマ線源強度分布の定量撮像を目的とした画像再構成手法の開発
  • 著者名/発表者名: 長尾 悠人, 山口 充孝, 河地 有木, 藤巻 秀, 神谷 富裕, 武田 伸一郎, 小高 裕和,渡辺 伸, 国分 紀秀,高橋 忠幸, 鳥飼 幸太, 島田 博文, 荒川 和夫, 鈴木 義行, 中野 隆史
  • 学会等名: 第14回放射線プロセスシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 植物体内における複数元素動態の同時撮像技術の開発,日本土壌肥料学会
  • 著者名/発表者名: 河地 有木, 鈴井 伸郎, 石井 里美, 尹 永根, 山口 充孝, 長尾 悠人, 神谷 富裕, 高橋 忠幸, 中野 隆史, 藤巻 秀
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Development of a Method Calculating Detection Efficiency Maps for Quantitative Image Reconstruction of a Compton Camera
  • 著者名/発表者名: Nagao Y., Yamaguchi M., Kawachi N., Fujimaki S., Kamiya T., Takeda S., Watanabe S., Takahashi T., Torikai K., Arakawa K., Nakano T.
  • 学会等名: IEEE NSS/MIC/RTSD
  • 発表場所: 韓国
• [学会発表] A new beam range monitoring method by measuring low energy photons
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M., Torikai K., Kawachi N., Shimada H., Satoh T., Nagao Y., Fujimaki S., Kokubun M., Watanabe S., Takahashi T., Arakawa K., Kamiya T., Nakano T.
  • 学会等名: IEEE NSS/MIC/RTSD
  • 発表場所: 韓国
• [学会発表] An evaluation of three-dimensional imaging by use of Si/CdTe Compton cameras
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M., Nagao Y., Kawachi N., Fujimaki S., Kamiya T., Odaka H., Kokubun M., Takeda S., Watanabe S., Takahashi T., Shimada H., Torikai K., Arakawa K., Nakano T.
  • 学会等名: IEEE NSS/MIC/RTSD
  • 発表場所: 韓国
• [学会発表] Carbon beam microsurgery and medical compton camera for next generation microsurgery system
  • 著者名/発表者名: Torikai K., Suzuki Y., Arakawa K., Noda S., Sakai M., Tashiro M., Shimada H., Yoshida Y., Kubota Y., Matsumura A., Saito A., Kanai T., Yamada S., Yamaguchi M., Nagao Y., Kawachi N., Kamiya T., Takahashi T., Takeda S., Watanabe S. and Nakano T.
  • 学会等名: AMDE2013
  • 発表場所: 群馬大学
• [学会発表] Carbon beam microsurgery and medical compton camera for next generation brain surgery
  • 著者名/発表者名: Torikai K., Suzuki Y., Arakawa K., Noda S., Sakai M., Tashiro M., Shimada H., Yoshida Y., Kubota Y., Matsumura A., Saito A., Kanai T., Yamada S., Yamaguchi M., Nagao Y., Kawachi N., Kamiya T., Takahashi T., Takeda S., Watanabe S. and Nakano T.
  • 学会等名: Brain and Health Informatics 2013
  • 発表場所: 前橋市
• [学会発表] 医学・生物学用マルチヘッドSi/CdTe半導体コンプトンカメラのための横断断層撮像画質のシミュレーションによる評価
  • 著者名/発表者名: 山口 充孝, 酒井 真理, 長尾 悠人, 河地 有木, 藤巻 秀, 荒川 和夫, 神谷 富裕, 小高 裕和, 国分 紀秀, 武田 伸一郎, 渡辺 伸, 高橋 忠幸, 鳥飼 幸太, 中野 隆史
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 医学用Si/CdTe半導体コンプトンカメラの体幹部における散乱が画質に与える影響
  • 著者名/発表者名: 酒井真理，菊地美貴子，鳥飼幸太，荒川和夫，山口充孝，長尾悠人，河地有木，藤巻秀, 神谷富裕，小高裕和，国分紀秀，武田伸一郎，渡辺伸，高橋忠幸，中野隆史
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター