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。

为了实际应用X射线荧光CT系统，该系统使用同步加速器辐射的特性来描述活体中特定物质的分布，我们正在开发一种最佳成像系统，用于在人头水平上应用大型样品。目的是描绘出在人脑中分布的少量碘，其空间分辨率高于2mm的空间分辨率，该空间分辨率高于2mm的空间分辨率，这是通过临床功能成像装置PET实现的。在2001年，通过模拟和基本实验揭示了，如果可以减少大量散射的X射线，则可以实现目标。今年，我们将过滤器方法和准直仪方法作为散射的X射线还原方法进行了研究，并发现使用准直仪的点扫描是有效的，并且我们能够为大型样本提供最佳的成像系统配置。此外，还确认了集成图像在大样本上显示的有用性，以了解图像理解。 1。通过实验选择了通过过滤减少散射X射线的最佳滤波器元件。也就是说，使用铯设计过滤器可以提高检测效率2.2倍。但是，由于将大量的激发X射线从滤波器元件本身混合到检测器中，因此进入检测器的荧光X射线光子的占用率仅为1.56％，并且不可能检测几个μg/mL的靶痕量浓度。 2。使用准直仪和点扫描成像的散射X射线减少了一种点扫描方法，其中，长长的细长准直仪抑制了散射的X射线的包含，并在检测荧光X射线时进行了扫描观察。在原型成像系统中，我们能够成功地描绘出分布在脑幻像中的500μg/ml的碘，空间分辨率为2 mm。此外，通过扩大检测器孔的垂直宽度并使用多个检测器，可以发现目标浓度检测几个μg/ml的靶浓度检测。此外，还确认了在图像重建过程中沿光路的吸收校正的有效性。此外，通过在弹丸两侧排列多个检测元件，估计成像时间在大约11分钟内可以在11分钟内进行，并且该方法的估计辐射剂量的估计辐射剂量为1/50的常规​​X射线CT。 3.综合功能信息和形态信息为了充分了解功能信息，必须考虑阅读形态学信息。使用COMPTON散射的X射线使用CT图像是可行的，可以同时将其与X射线荧光图像同时获得作为形态学图像，并且在脑幻影成像示例中实验证明了图像积分的实用性。此外，目前2所示的校正至关重要的数据融合至关重要。

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

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）。

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: "放射光蛍光X線CTによる脳機能画像収集の試み-画質改善のためのX線フィルタを用いた散乱X線の低減-"Medical Imaging Technology. 20・4. 422-424 (2002)

Tsutomu Zeniya、Toru Takeda、Tetsuya Yuasa、Takao Akatsuka 等人：“尝试使用同步辐射荧光 X 射线 CT 收集功能性脑图像 - 使用 X 射线滤光片减少散射 X 射线以提高图像质量”医学成像技术.20・4.422-424 (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