最先端宇宙観測技術による放射性薬剤の生体内可視化に向けた高感度撮像システムの開発

本研究は、宇宙観測用のテルル化カドミウム（CdTe）半導体検出器を核医学の分子イメージングへ応用し、生体内にある放射性プローブからのX線・ガンマ線を可視化する高感度カメラのための素子開発や解析手法の確立を目的としている。本年度は、これまで開発してきた0.75mmよりも厚い、2mmのCdTe半導体素子を用いた装置を開発し、ファントムと非密封線源を用いてエネルギー分解能や空間分解能、検出感度を調べるの性能評価試験を行った。2mm厚のCdTe素子は0.75mm厚の素子と比べて検出効率が80keVのX線に対しては約1.3倍、150keVのX線に対しては約2倍高く、核医学の分子イメージングで一般的に用いられるTc-99m(~140keV)など高いエネルギーを放出する核種の撮像をより短時間で行うことが可能となった。また、本研究で使用するCdTe半導体検出器は光子の入射位置やエネルギーの再構成に両面の電極からの情報を使用しているが、2mm厚CdTe検出器では両面からの信号が複雑化した。それを考慮してエネルギー分解能や感度を向上させるため、光子情報の再構成アルゴリズムの改良を行った。さらに、前年度の研究で傾斜付きコリメータが有効であることがわかったため、本研究ではモジュール化したCdTe検出器とテーパー型の平行コリメータを組み合わせ、２つ並べて検出面積64x32mmのカメラとした。検出器を並べたことで検出器ギャップが生じたが、コリメータをテーパー型にすることで視野を欠けることなく確保することができた。視野が重なり合った部分を補正するための解析アルゴリズムも開発し、複数素子からの画像を一体に処理できるようになった。これによって、検出面積の更なる拡大が可能であることがわかった。

本研究は、宇宙観測用のテルル化カドミウム（CdTe）半導体検出器を核医学の分子イメージングへ応用し、生体内にある放射性プローブからのX線・ガンマ線を可視化する高感度カメラのための素子開発や解析手法の確立を目的としている。本年度は、これまで開発してきた0.75mmよりも厚い、2mmのCdTe半導体素子を用いた装置を開発し、ファントムと非密封線源を用いてエネルギー分解能や空間分解能、検出感度を調べるの性能評価試験を行った。2mm厚のCdTe素子は0.75mm厚の素子と比べて検出効率が80keVのX線に対しては約1.3倍、150keVのX線に対しては約2倍高く、核医学の分子イメージングで一般的に用いられるTc-99m(~140keV)など高いエネルギーを放出する核種の撮像をより短時間で行うことが可能となった。また、本研究で使用するCdTe半導体検出器は光子の入射位置やエネルギーの再構成に両面の電極からの情報を使用しているが、2mm厚CdTe検出器では両面からの信号が複雑化した。それを考慮してエネルギー分解能や感度を向上させるため、光子情報の再構成アルゴリズムの改良を行った。さらに、前年度の研究で傾斜付きコリメータが有効であることがわかったため、本研究ではモジュール化したCdTe検出器とテーパー型の平行コリメータを組み合わせ、２つ並べて検出面積64x32mmのカメラとした。検出器を並べたことで検出器ギャップが生じたが、コリメータをテーパー型にすることで視野を欠けることなく確保することができた。視野が重なり合った部分を補正するための解析アルゴリズムも開発し、複数素子からの画像を一体に処理できるようになった。これによって、検出面積の更なる拡大が可能であることがわかった。