放射光蛍光X線CTによる生体内微量元素分布イメージングの実用化に関する研究

同步辐射荧光X射线CT体内微量元素分布成像的实际应用研究

• 批准号: 01J07318
• 负责人: 銭谷 勉
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J07318/
• 关键词: 放射光; 蛍光X線; CT; 脳機能画像; 微量元素; 画像統合; 散乱X線低減; 大試料

放射光X線の特性を利用して、生体内の特定物質分布を描出する蛍光X線CTシステムの実用化を目指し、ヒト頭部程度の大試料に適用するための最適撮像システムを開発している。その目標は、ヒト脳内に分布する数μg/mlの微量なヨウ素を臨床機能画像化装置PETで実現している空間分解能2mmよりも高い空間分解能で描出することである。平成13年度に、シミュレーションおよび基礎実験によって、大量の散乱X線を低減できれば目標達成が可能であることを明らかとした。本年度は、散乱X線低減手法として、フィルタ法とコリメータ法を検討し、コリメータを用いたポイントスキャン方式が有効であることが分かり、大試料のための最適撮像システム構成を提示することができた。さらに、画像理解のための大試料での画像統合表示の有用性も確認できた。1.フィルタ法による散乱X線低減最適なフィルタ用元素を実験的に選択した.すなわち,セシウムでフィルタを設計すると、検出効率を2.2倍改善することができた。しかし、フィルタ元素自身からの励起蛍光X線が大量に検出器に混入したため、検出器に入る蛍光X線光子の占有率はわずか1.56%であり、目標とする数μg/mlの微量濃度の検出は実現できなかった。2.コリメータによる散乱X線低減とポイントスキャン方式撮像細長いコリメータで散乱X線の混入を抑えて蛍光X線を検出しながら走査観測するポイントスキャン方式を検討した。試作撮像システムにおいて,空間分解能2mmで、脳ファントム内に分布する500μg/mlのヨウ素を描出することに成功した。さらに検出器開口縦幅を拡げ,複数検出器を利用することなどで、数μg/mlの目標濃度検出に近づけられることが分かった。なお、画像再構成の際の光路に沿った吸収補正の有効性も確認した。また、撮像時間は被射体の両側に検出素子を複数配列する構成によって約11分で撮像可能と見積もられ、この方式は推定被曝線量も従来のX線CTの1/50と実用的である。3.機能情報と形態情報の統合機能情報を充分に理解するには形態情報を加味した読影が不可欠である。ここに考えている大試料においても,形態画像として蛍光X線画像と同時に得られるコンプトン散乱X線によるCT画像を利用することが実際的であり、これによる画像統合の有用性を脳ファントム撮像例で実験的に示した。なお,このとき2で示した補正には両者のデータの融合が不可欠であった。

The characteristics of radioactive X-rays are utilized to map the distribution of specific substances in the body using X-ray CT. Use the chemical を mesh finger, ヒ ト head degree of the large sample to apply す る た め の optimal imaging シ ス テ ム を 开発 し い る. A device for imaging the clinical functions of micro-amounts of micro-amounts of micro-acidic substances in microorganisms and microorganisms, including the distribution of microorganisms within micrograms/ml. PET's current spatial resolution is 2 mm, and the spatial resolution is high and the spatial resolution can be traced out. Heisei 13 year に、シミュレーションおよびBasic 実験によって、A large number of It is possible to achieve the goal of reducing scattered X-rays by reducing them. This year, the method of reducing scattered X-rays is the method of reducing the number of scattered The スキャン method is effective and the であることが points are divided into かり, and the large sample のためのoptimal image is composed of システム prompts することができた.さらに、image understanding のためのlarge sample でのimage integrated display の usefulness できた. 1. The most suitable method for reducing scattered X-rays using the フィルタ method is the なフィルタ element を実験.わち, セシウムでフィルタを design すると, 検出efficiency を2.2 times improvement することができた.しかし、フィルタThe element itself からのstimulates the ray of light The sub-occupancy rate is 1.56%, the target number is μg/ml, and the trace concentration is 1.56%. 2. Canary light diffuser The line is mixed with the X-ray and the X-ray is mixed with the line. Trial imaging was performed, and the spatial resolution was 2 mm, and the distribution of the film inside the film was 500 μg/ml, and the trace was successfully drawn. The width of the opening of the さらに検 extractor is を拡げ, and the plurality of 検ejectors are divided into することなどで and the target concentration of several μg/ml.なお、The image reconstruction is done along the optical path and the effectiveness of the absorption correction is confirmed.また, the imaging time is the same as the side of the subject, the plural arrangement is arranged, the composition is 11 minutes, and the imaging is possible It can be used to estimate the amount of exposed rays by using the 1/50 X-ray CT method. 3. The integration of functional information and form information means that the function information is fully understood and the form information is added with flavor and cannot be ignored.ここに考えている大 sample においても, morphological image として蛍光X-ray image と Simultaneous に got られるコンプトン scattered X-ray によるThe usefulness of CT imaging using the CT image integration and CT image integration is shown in the example of CT imaging.なお, このとき2でshows したrectification には両 のデータのfusion がcannot owe であった.

项目成果

T.Takeda, T.Zeniya, T.Yuasa, T.Akatsuka, et al.: "Biomedical imaging by fluorescent x-ray micro-computed tomography"Proceedings of Joint Symposium on Bio-Sensing and Bio-imaging 2001. 112-117 (2002)

T.Takeda、T.Zeniya、T.Yuasa、T.Akatsuka 等：“通过荧光 X 射线微计算机断层扫描进行生物医学成像”2001 年生物传感和生物成像联合研讨会论文集。112-117

T.Zeniya, T.Takeda, T.Yuasa, T.Akatsuka, et al.: "Detectability of tracer elements in fluorescent X-ray CT using synchrotron radiation for human brain"Analytical Sciences. 17. 1437-1440 (2002)

T.Zeniya、T.Takeda、T.Yuasa、T.Akatsuka 等人：“使用人脑同步加速器辐射在荧光 X 射线 CT 中检测示踪元素”分析科学。

銭谷勉, 武田徹, 湯浅哲也, 赤塚孝雄, 他: "脳機能画像放射光励起蛍光X線トモグラフィの基礎的検討"電子情報通信学会技術研究報告. 102・425. 35-40 (2002)

Tsutomu Zeniya、Toru Takeda、Tetsuya Yuasa、Takao Akatsuka 等人：“用于功能性脑成像的同步辐射激发荧光 X 射线断层扫描的基础研究”IEICE 技术报告 102・425（2002 年）。

板井悠二, 武田徹, 土屋佳則, 銭谷勉, 赤塚孝雄: "放射光を用いた微量元素検出型X線CT装置の開発"INNERVISION. 17・8. 28 (2002)

Yuji Itai、Toru Takeda、Yoshinori Tsuchiya、Tsutomu Zeniya、Takao Akatsuka：“利用同步辐射检测微量元素的 X 射线 CT 装置的开发” INNERVISION 17・8.28 (2002)。

T.Takeda, T.Zeniya, T.Yuasa, T.Akatsuka, et al.: "Biomedical X-ray imaging with fluorescent and interferometric phase contrast method"Proceedings of 6th World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics 2002. 17-22 (2002)

T.Takeda、T.Zeniya、T.Yuasa、T.Akatsuka 等：“利用荧光和干涉相衬法进行生物医学 X 射线成像”第六届世界系统学、控制论和信息学多重会议论文集 2002. 17-22