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ガンマ線を可視化する軽量の医療用コンプトンカメラを開発医療機器ニュース

早稲田大学は、大阪大学や量子科学技術研究開発機構、浜松ホトニクスと共同で、ガンマ線を可視化する580gの小型カメラを開発した。このカメラを用いて、生体マウスの3D同時分子イメージングにも成功した。

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 早稲田大学は2017年5月18日、ガンマ線を可視化する軽量の小型カメラを開発したと発表した。このカメラを用いて、3種の異なる放射性薬剤を投与した生体マウスの3D同時分子イメージングにも成功した。早稲田大学 理工学術院 教授の片岡淳氏と、大阪大学や量子科学技術研究開発機構(QST)、浜松ホトニクスらの共同開発で、成果は同日付で、英科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

 開発チームは、環境計測用のコンプトンカメラを高精度化し、軽量で高解像度の医療用コンプトンカメラを開発。重量は580g、大きさは10cm弱で、半導体検出器を用いた従来装置の約10分の1となる。装置には浜松ホトニクスが開発した高性能光センサー「MPPC(Multi-Pixel Photon Counter)」と、ガンマ線阻止能に優れたCe:GAGGシンチレータ(ガドリニウム アルミニウム ガリウム ガーネット)を採用。高密度かつセンサー部分を周辺機器と切り離すことで、小型・軽量化に成功した。

 開発したカメラは、40mm先にある1MBqのガンマ線源(300〜2000keV)をほぼリアルタイムに可視化できる。解像度は陽電子断層撮影と同等の約3mmを達成。さらに、マルチアングル撮影ができ、均一で多色の3Dイメージングが可能となった。

 動物実験では、生体マウス2匹に3種類の放射性薬剤、ヨウ素、ストロンチウム、亜鉛を投与してガンマ線で撮影したところ、2時間の測定で、ヨウ素(緑)は甲状腺に集積、ストロンチウム(青)は骨に、亜鉛(赤)は肝臓を中心に取り込まれている様子を確認。また、3次元的に12方向からのイメージを再構成し、多色かつ3次元でのガンマ線画像の取得に成功した。

 得られた画像の正当性を評価するため、実験直後にマウスの臓器や骨を摘出し、集積した放射性核種の定量評価を行った。QSTでも校正線源を用いた詳細測定を実施し、画像の定量性を調べた。その結果、コンプトンカメラが20%の精度で放射線強度の情報を正しく3次元的に可視化できることが確認できた。

 今後はより高度な動物実験や応用にむけ、画像の定量性を10%以下にまで改善し、より人間の目に近いガンマ線カメラの開発を目指す。

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580gのガンマ線可視化カメラ(左)、検出器内部の構成(右)(クリックして拡大) 出典:早稲田大学
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各薬剤の2次元画像と3色合成画像(左)、マルチアングル撮影により取得した3Dマルチカラー画像(右)(クリックして拡大) 出典:早稲田大学
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実験後の臓器摘出による確認実験(クリックして拡大) 出典:早稲田大学

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