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

利用尖端空间观测技术开发用于放射性药物体内可视化的高灵敏度成像系统

• 批准号: 21K18049
• 负责人: 桂川 美穂
• 金额: $ 3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18049/
• 关键词: テルル化カドミウム半導体素子; CdTe半導体素子; スペクトルフィッティング; 半導体検出器

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。

这项研究旨在开发元素，并为高度敏感的相机建立分析方法，这些相机使用生物中的X射线和伽马射线可视化X射线和伽玛射线，并使用三尿酸钙（CDTE）半导体探测器，用于在核医学中进行分子成像的太空观测。今年，我们使用2mm CDTE半导体设备开发了一个比我们迄今为止开发的0.75mm厚的设备，并进行了性能评估测试，以检查能量分辨率，空间分辨率和使用幻影和非密封源检测灵敏度。与0.75mm厚的CDTE设备相比，检测效率大约是80 keV X射线的1.3倍，大约比150 keV X射线高2倍，这使得可以对高能核素进行成像，例如TC-99M（〜140 KEV），例如在核医学中通常使用的核成像，在核医学中通常使用。此外，本研究中使用的CDTE半导体检测器使用电极两侧的信息来重建光子的入射位置和能量，但是2mm厚的CDTE检测器在两侧的信号中变得更加复杂。考虑到这一点，改进了光子信息重建算法以提高能量分辨率和敏感性。此外，由于上一年的研究发现倾斜的准直仪是有效的，因此该研究将模块化CDTE检测器与锥形平行准直仪和两个摄像机并排结合在一起，并并排创建具有64x32mm检测区域的相机。探测器的布局产生了检测器差距，但是通过使准直仪逐渐变细，可以确保视野不会丢失。我们还开发了一种分析算法来纠正重叠区域，从而可以在一个地方处理多个元素的图像。已经发现，可以进一步扩展检测区域。

项目成果

小動物イメージングのための高感度硬X線カメラの開発

开发用于小动物成像的高灵敏度硬X射线相机

• 发表时间: 2022
• 作者: 小澤奈帆子;蔀泰幸;上麻祐子;近藤慎也;守矢恒司;田中利明;桜井哲人;Miho Katsuragawa;桂川美穂
• 通讯作者: 桂川美穂

宇宙から核医学へ -宇宙観測技術で生体内を“見る”-

从太空到核医学——利用太空观测技术“看到”生物体内——

• 发表时间: 2023
• 期刊: 放射線
• 作者: 桂川美穂;武田伸一郎;柳下淳 ;織田忠;高橋忠幸
• 通讯作者: 高橋忠幸

Development of a hard X-ray camera for pharmacokinetics research of radiopharmaceuticals in small animals

开发用于小动物放射性药物药代动力学研究的硬X射线相机

• 发表时间: 2022
• 作者: 小澤奈帆子;蔀泰幸;上麻祐子;近藤慎也;守矢恒司;田中利明;桜井哲人;Miho Katsuragawa;桂川美穂;Miho Katsuragawa;Miho Katsuragawa
• 通讯作者: Miho Katsuragawa

Development of a hard X-ray camera for pharmacokinetic study in small animals, 13th Congress of the world Federation of Nuclear Medicine and Biology (WFNMB)

开发用于小动物药代动力学研究的硬X射线相机，第十三届世界核医学和生物学联合会（WFNMB）大会

• 发表时间: 2022
• 作者: 小澤奈帆子;蔀泰幸;上麻祐子;近藤慎也;守矢恒司;田中利明;桜井哲人;Miho Katsuragawa;桂川美穂;Miho Katsuragawa
• 通讯作者: Miho Katsuragawa

Development of a high-sensitivity CdTe semiconductor imager with a parallel-hole collimator

具有平行孔准直器的高灵敏度CdTe半导体成像仪的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Miho Katsuragawa;Atsushi Yagishita;Shin'ichiro Takeda;Takahiro Minami;Kazunobu Ohnuki;Hirohumi Fujii;Tadayuki Takahashi,
• 通讯作者: Tadayuki Takahashi,