Study of fine and low-dose medical imaging using quasi-monochromatic X-rays generated through the laser-Compton scattering process

利用激光康普顿散射过程产生的准单色 X 射线进行精细和低剂量医学成像的研究

• 批准号: 23360044
• 负责人: YAMADA KAWAKATSU
• 金额: $ 13.06万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360044/
• 关键词: 非・低侵襲計測・治療; 光源技術; 高性能レーザー; 量子ビーム; 放射線; レーザーコンプトン散乱

X-rays generated through the laser-Compton scattering process (LCS X-rays) are expected as suitable tools for fine and low-dose imaging in medicine due to their partial spatial-coherence and quasi-monochromaticity. Here we studied a method, which we call "multi-pulse LCS", to enhance the photon yield of LCS X-rays to a level sufficient in such an X-ray imaging. As a preliminary experiment for the medical application, the image of a human-head phantom including simulated blood vessels filled by Barium sulfate was taken with the LCS-X rays. As a result, the contrast of the blood vessels was clearly enhanced by tuning the X-ray energy to the K-edge of Barium. The Talbot interferometry is a kind of phase-contrast X-ray imaging scheme. In this scheme, small difference of X-ray phase brings a clear change of the moire fringe, which can visualize even the structure of objects composed of light elements. We applied our LCS-X ray system to the Talbot interferometry and found it useful.

由于其部分空间辅助性和准单色性，预计通过激光 - 孔散射过程（LCS X射线）生成的X射线被视为医学中细胞和低剂量成像的合适工具。在这里，我们研究了一种称为“多脉冲LCS”的方法，以将LCS X射线的光子产量提高到这种X射线成像中的水平。作为医疗应用的初步实验，使用LCS-X射线拍摄了人头幻像的图像，包括硫酸钡填充的模拟血管。结果，通过将X射线能量调整为钡的K边缘，可以清楚地增强血管的对比度。 TALBOT干涉测量法是一种相对比X射线成像方案。在此方案中，X射线相的微小差异会使Moire边缘发生明显的变化，即使是由光元素组成的物体的结构，也可以可视化。我们将LCS-X射线系统应用于Talbot干涉法，并发现它有用。

项目成果

Development of quantum radiation sources using S-band compact electron linac at AIST

AIST 使用 S 波段紧凑型电子直线加速器开发量子辐射源

• 发表时间: 2013
• 作者: 平義隆;黒田隆之助;田中真人;豊川弘之;黒田隆之助
• 通讯作者: 黒田隆之助

Research on ICS at AIST including THz and gamma-ray applications

AIST 的 ICS 研究，包括太赫兹和伽马射线应用

• 作者: 松田信幸;武居弘樹;倉持栄一;納富雅也;黒田 隆之助
• 通讯作者: 黒田 隆之助

産総研Ｓバンド小型リニアック施設における各種光源開発と利用研究

AIST S波段小型直线加速器设施各种光源的开发利用研究

• 作者: Takaaki Ohnishi;Takayuki Mizuno;Chihiro Shimizu;Tsutomu Watanabe;平田靖透,中嶋誠,末元徹,大串研也;黒田 隆之助
• 通讯作者: 黒田 隆之助

Quasi-monochromatic hard X-ray source via laser Compton scattering and its application

• DOI: 10.1016/j.nima.2010.04.001
• 发表时间: 2011-05-01
• 期刊: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT
• 影响因子: 1.4
• 作者: Kuroda, R.;Toyokawa, H.;Mori, K.
• 通讯作者: Mori, K.

レーザーコンプトン散乱準単色X線の医療イメージング応用

激光-康普顿散射准单色X射线的医学成像应用

• 发表时间: 2012
• 期刊: レーザー研究
• 作者: 大崎 茂樹;橋詰 章雄;西村 淳;大西 利和;村岡 和幸;小川 英夫;前澤 裕之;土橋 一仁;1.85m鏡グループ;T.Nakamura;T. Ohsawa;Koichi Hamaguchi;黒田 隆之助
• 通讯作者: 黒田 隆之助