Study on higher-order imaging method based on double photon coincidence counting using correlation in multidimensional space

本研究では、時間・空間・電磁場の多次元空間における高次相関を利用して、トレーサーとなる放射性核種の量・それらの置かれた環境についての局所情報を得ることを目指す。具体的には2光子ガンマ線放出核種を用い、画像再構成不要となる、平面型とパラレルホール型の2種類のコリメータを組み合わせたDPECT撮像システムを製作し、外部磁場発生・共鳴用のRF発生装置を組み込み、DPE-MRIを構築する。そこでIn-111やCu-67等の放射性核種の核磁気共鳴・核スピン緩和時間を利用し、局所的な環境に関する情報、具体的には対象核種周辺の電場の強さ、化学状態、生体深部でのpH等の情報を得るものである。このために本研究では、5つのサブテーマを設定し、DPE-MRIシステムを実現させる。DPE-MRI検出システムの空間分解能は、当初 2 mmで原理実証を行う。本年度は、次のような成果を得た。１) 磁場環境下コリメータ一体型シンチレータ開発：対象となるシンチレータとして、酸化物シンチレータを検討し、YAPのアレイを製作した。２) 画像再構成不要二光子イメージングとDPEシステム構築：平面型コリメータとパラレルホールコリメータを組み合わせて、画像再構成不要の2光子イメージングシステムを構築し、マウスを用いて腫瘍のイメージングに成功した。３)DPE-MRI電磁場設計・製作と緩和時間計測：磁場による周辺環境と2光子の摂動角相関変化について超常磁性酸化鉄ナノ粒子を用いた実験により評価を行った。４)DPE-MRI放射性核種の探索と合成：2光子放出核種として半減期が30日と長いYb-169に注目し、合成を行った。５)DPE-MRIシステム評価：DPE-MRIシステムの評価を行うためのファントムについて設計を進めた。

本研究では、時間・空間・電磁場の多次元空間における高次相関を利用して、トレーサーとなる放射性核種の量・それらの置かれた環境についての局所情報を得ることを目指す。具体的には2光子ガンマ線放出核種を用い、画像再構成不要となる、平面型とパラレルホール型の2種類のコリメータを組み合わせたDPECT撮像システムを製作し、外部磁場発生・共鳴用のRF発生装置を組み込み、DPE-MRIを構築する。そこでIn-111やCu-67等の放射性核種の核磁気共鳴・核スピン緩和時間を利用し、局所的な環境に関する情報、具体的には対象核種周辺の電場の強さ、化学状態、生体深部でのpH等の情報を得るものである。このために本研究では、5つのサブテーマを設定し、DPE-MRIシステムを実現させる。DPE-MRI検出システムの空間分解能は、当初 2 mmで原理実証を行う。本年度は、次のような成果を得た。１) 磁場環境下コリメータ一体型シンチレータ開発：対象となるシンチレータとして、酸化物シンチレータを検討し、YAPのアレイを製作した。２) 画像再構成不要二光子イメージングとDPEシステム構築：平面型コリメータとパラレルホールコリメータを組み合わせて、画像再構成不要の2光子イメージングシステムを構築し、マウスを用いて腫瘍のイメージングに成功した。３)DPE-MRI電磁場設計・製作と緩和時間計測：磁場による周辺環境と2光子の摂動角相関変化について超常磁性酸化鉄ナノ粒子を用いた実験により評価を行った。４)DPE-MRI放射性核種の探索と合成：2光子放出核種として半減期が30日と長いYb-169に注目し、合成を行った。５)DPE-MRIシステム評価：DPE-MRIシステムの評価を行うためのファントムについて設計を進めた。