次世代分子イメージング機器：PET／OMRI一体型撮像装置の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25253077
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山本 誠一 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (00290768)
• 研究分担者: 市川 和洋 長崎国際大学, 薬学部, 准教授 (10271115) ; 畑澤 順 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (70198745)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: PET / OMRI / 一体型装置 / 分子イメージング

研究実績の概要

陽電子放射型断層撮像法（PET）と磁気共鳴画像化法（MRI）を組み合わせたPET/MRI装置は，機能画像と軟部組織コントラストに優れた解剖学的画像を同時撮像可能なことから注目されている。しかしPET/MRI装置を用いても，老化や種々の疾患の原因とされるフリーラジカルに関する情報と，それに伴う機能変化画像を得ることはできない。オーバーハウザー効果MRI（OMRI）は生体中のフリーラジカル分布を測定可能な唯一の手法であり，PETと一体化することで革新的な分子イメージングが可能となる。この目的を達成するために、世界で初めてPET/OMRI一体型装置の開発を行い，フリーラジカルの分布とPET画像の同時撮像を実現した。
開発したPET/OMRI一体型撮像装置は、0.02T の永久磁石の連結部に16㎝直径の空間を設け、630MHzの高周波磁場コイルを配置したOMRI装置を用いた。連結部後方部の磁場を1ガウス以下に抑え，光ファイバー型PET装置の位置有感型光電子増倍管（PSPMT）をその位置に配置することで構成した。PET部の空間分解能は1.2mm、感度は中心部で1.2％であった。OMRI部の空間分解能は、実用的な撮像条件では空間分解能が1-2㎜、スライス幅は5㎜であった。PET部とOMRI部の相互影響は観察されなかった。また開発したPET/OMRI一体型装置を用いて，ファントムを用いたPETによるポジトロン核種とOMRIによるニトロキシルラジカル溶液の同時測定を行い，相互影響の無い同時測定画像を得ることができた。開発した装置を用いて、生体中のPET分子プローブとラジカルプローブ分布の同時撮像にも成功した。これらの結果から、開発したPET/OMRI一体型装置は新しい分子イメージング装置になりうる可能性があることが明らかになった。また光を用いたラジカル分布測定法の開発にも着手した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrahigh resolution radiation imaging system using an optical fiber structure scintillator plate (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi、Kamada Kei、Yoshikawa Akira
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21500-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of nuclear reaction cross sections by using Cherenkov radiation toward high-precision proton therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Masuda Takamitsu、Kataoka Jun、Arimoto Makoto、Takabe Miho、Nishio Teiji、Matsushita Keiichiro、Miyake Tasuku、Yamamoto Seiichi、Inaniwa Taku、Toshito Toshiyuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 1～8
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20906-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimation and correction of produced light from prompt gamma photons on luminescence imaging of water for proton therapy dosimetry (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabe Takuya、Komori Masataka、Toshito Toshiyuki、Yamaguchi Mitsutaka、Kawachi Naoki、Yamamoto Seiichi
  • 雑誌名: Physics in Medicine & Biology 巻: 63 ページ: 04NT02～04NT02
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aaa90c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of monochromatic beams by measuring secondary electron bremsstrahlung for carbon-ion therapy using a pinhole x-ray camera (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Mitsutaka、Nagao Yuto、Ando Koki、Yamamoto Seiichi、Sakai Makoto、Parajuli Raj Kumar、Arakawa Kazuo、Kawachi Naoki
  • 雑誌名: Physics in Medicine & Biology 巻: 63 ページ: 045016～045016
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aaa17c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of ultrahigh resolution alpha particle imaging detector using 1 mm channel size Si-PM array (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi、Kawaguchi Wataru
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 894 ページ: 33～38
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.03.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of the optical errors on the luminescence imaging of water for proton beam (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabe Takuya、Komori Masataka、Horita Ryo、Toshito Toshiyuki、Yamamoto Seiichi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 888 ページ: 163～168
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.01.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of Ra-223 solution using an optical method (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi、Kato Katsuhiko、Kameyama Hiroshi、Abe Shinji
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 108 ページ: 52～58
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2017.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability and linearity of luminescence imaging of water during irradiation of proton-beams and X-ray photons lower energy than the Cerenkov light threshold (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi、Koyama Shuji、Yabe Takuya、Komori Masataka、Tada Junki、Ito Shiori、Toshito Toshiyuki、Hirata Yuho、Watanabe Kenichi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 883 ページ: 48～56
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.11.073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a circular shape Si-PM-based detector ring for breast-dedicated PET system (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Kouhei、Yamamoto Seiichi、Watabe Hiroshi、Abe Shinji、Fujita Naotoshi、Kato Katsuhiko
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 880 ページ: 118～124
  • DOI: doi.org/10.1016/j.nima.2017.10.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a low-energy x-ray camera for the imaging of secondary electron bremsstrahlung x-ray emitted during proton irradiation for range estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ando Koki、Yamaguchi Mitsutaka、Yamamoto Seiichi、Toshito Toshiyuki、Kawachi Naoki
  • 雑誌名: Physics in Medicine and Biology 巻: 62 ページ: 5006～5020
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aa7166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron emission tomography with additional γ-ray detectors for multiple-tracer imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuchi Tomonori、Okauchi Takashi、Shigeta Mika、Yamamoto Seiichi、Watanabe Yasuyoshi、Enomoto Shuichi
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 44 ページ: 2257～2266
  • DOI: 10.1002/mp.12149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of water during X-ray beam irradiations from linear accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi、Okudaira Kuniyasu、Kawabata Fumitaka、Nakaya Takayoshi、Oguchi Hiroshi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 872 ページ: 174～180
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.07.059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance comparison of finely pixelated LYSO- and GAGG-based Si-PM gamma cameras for high resolution SPECT (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Kouhei、Yamamoto Seiichi、Kataoka Jun
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 872 ページ: 107～111
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Radiofrequency Attenuation Methods to Reduce the Interference Between PET and MRI Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences 巻: 1 ページ: 400～404
  • DOI: 10.1109/TRPMS.2017.2729620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence Imaging of Water During Irradiation of Beta Particles With Energy Lower Than Cerenkov-Light Threshold (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Seiichi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences 巻: 1 ページ: 329～333
  • DOI: 10.1109/TRPMS.2017.2710080
  • 査読あり
• [学会発表] Development of a Si-PM-based positron emission mammography (PEM) system (2017)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Nakanishi, Seiichi Yamamoto, Hiroshi Watabe, Katsuhiko Kato
  • 学会等名: 8th Japan- Korea Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a low-energy X-ray camera for the imaging of secondary electron bremsstrahlung emitted during proton irradiation for range estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Koki Ando, Anna Kajita, Seiichi Yamamoto, Mitsutaka Yamaguchi, Yuto Nagao, Toshiyuki, Toshito, Jun Kataoka, Naoki Kawachi
  • 学会等名: 8th Japan- Korea Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an optical lens based alpha-particle imaging system using position sensitive photomultiplier tube (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, M. Oka, S. Yamamoto
  • 学会等名: 2017 Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a low-energy X-ray camera for the imaging of secondary electron bremsstrahlung X-ray emitted during proton irradiation for range estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, A. Kajita, S. Yamamoto, M. Yamaguchi, Y. Nagao, T. Toshito, J. Kataoka, N. Kawachi
  • 学会等名: 2017 Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of performances between Ce:LYSO and Ce:GAGG for Si-PM based gamma camera for ultrahigh resolution SPECT (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakanishi, S. Yamamoto, J. Kataoka
  • 学会等名: 2017 Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a circular shape Si-PM-based detector ring for positron emission mammography (PEM) system (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakanishi, S. Yamamoto, H. Watabe, K. Kato
  • 学会等名: 2017 Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
• [備考] 名古屋大学大学院医学系研究科医療技術学専攻医用量子科学講座山本研究室
  • URL: http://s-yama.net/index.html