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Proposal of Optimized Intravenous Coronary Angiography System Using Two-Dimensional Monochromatic Synchrotron Radiation
https://ir.soken.ac.jp/records/1280
https://ir.soken.ac.jp/records/128088111127-2af3-4bdd-867e-112cc4776896
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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要旨・審査要旨 / Abstract, Screening Result (334.3 kB)
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本文 (11.1 MB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||
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| 公開日 | 2010-02-22 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Proposal of Optimized Intravenous Coronary Angiography System Using Two-Dimensional Monochromatic Synchrotron Radiation | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Proposal of Optimized Intravenous Coronary Angiography System Using Two-Dimensional Monochromatic Synchrotron Radiation | |||||
| 言語 | en | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | eng | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec | |||||
| 資源タイプ | thesis | |||||
| 著者名 |
奥, 康成
× 奥, 康成 |
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| フリガナ |
オク, ヤスナリ
× オク, ヤスナリ |
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| 著者 |
OKU, Yasunari
× OKU, Yasunari |
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| 学位授与機関 | ||||||
| 学位授与機関名 | 総合研究大学院大学 | |||||
| 学位名 | ||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||
| 学位記番号 | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | 総研大甲第288号 | |||||
| 研究科 | ||||||
| 値 | 数物科学研究科 | |||||
| 専攻 | ||||||
| 値 | X1 放射光科学専攻 | |||||
| 学位授与年月日 | ||||||
| 学位授与年月日 | 1997-09-30 | |||||
| 学位授与年度 | ||||||
| 値 | 1997 | |||||
| 要旨 | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | 放射光を用いた静注法による心臓の冠状動脈造影は、簡便で安全であるためスクリーニング検査での実用化が期待されている。特に、二次元撮影方式では、動画像を得ることができ、心臓の動きに合わせて動く冠状動脈を他の血管系と容易に判別できることや、血流の情報を得ることにより、形態検査のみならず心臓の機能診断にも役立つという長所がある。<br /> したがって本研究では、スクリーニング検査を目指した二次元方式の放射光冠状動脈造影用の放射光リングから光学素子を含むビームラインおよび検出器までを総合的に検討して、実用的なシステムを提案した。この提案では、次の2点について特に検討を行った。<br /> （1）二次元方式では、撮影面が大きいため、被験者の身体で発生する散乱X線が検出器に相当量入射し、画像のコントラストが低下する問題点が指摘されている。そこで、この点に関して検討を行った。モンテカルロ法を用いた散乱X線のシミュレーションプログラムを開発し、撮像面に入射する散乱X線の特性の評価、およびその除去方法の検討を行った。さらに、散乱X線を含めた二次元画像をシミュレーションで作成し、画像コントラストの各種パラメータに対する特性を調べた。<br /> （2）二次元方式では動画像を得るが、一枚一枚の画像で心臓の動きによるブレが生じないように、各画像の短時間での撮影が必要となる。このだめのストロボ撮影の技術、すなわち放射光を間欠照射する高速X線シャッタを開発し、システムの実用性を示した。このことは、臨床応用での被験者の被曝の低減に貢献している。<br /> 次に研究内容の詳細について示す。散乱X線シミュレーションでは、血管ファントームを単色X線で撮影した場合の画像を作成した。血管造影剤に一般に使われているヨウ素を想定し、取り出す単色X線のエネルギーはヨウ素のK吸収端の33.73keVとしている。血管ファントームは、人体を模擬した直方体のアクリル（厚さ100～200mm）に血管を見立てたパイプ状の溝（直径1～5mm）を設け、希釈された造影剤（ヨウ素重量濃度1～10％）を封入した被写体モデルである。散乱X線が多いとヨウ素の流れる血管の像のコントラストが劣化する。散乱X線を除去するのに、病院のX線検査で広く利用されているX線グリッドを用いることで画像のコントラストを向上させることが出来ると期待される，。これは薄い鉛と木材などを交互に積層したものでコリメー夕のような働きで散乱X線を除去するものである。ところが、コントラスト劣化要因には散乱X線だけでなく分光結晶から同時に回折してくる3倍高調波99.51keVのX線が露光面に入射する。本研究では、開発したシミュレーションプログラムを用いて、散乱X線の画面への入射量を調べ、散乱X線と3倍高調波による画像コントラストの劣化およびX線グリッドによるコントラスト改善効果を定量的に解析した。<br /> 一方、高速X線シャッタの開発は以下のように行った。二次元方式の放射光冠状動脈造影では、X線検出器にII-TV系が採用されており、1枚の画像の読み取りを行うのに1730秒かかる。ところが、心臓の拍動による画像のブレをなくすため、1枚の画像の露光時間を4 msec程度にしている。したがって連続照射の場合、露光時間以外は無駄な被曝となり、この手法を臨床に応用する場合は放射光を間欠的に照射し、さらに撮像装置の画像読み取りタイミングを同期させる必要がある。開発した高速X線シャッタは、放射光を間欠的に透過させ、その透過タイミングを3種類の検出器で検知し、同期信号を出力することにより、被曝を最小限に押さえながら乱れのない良好な診断画像を得るよう設計され、前もって同期のとれた良好な画像が得られることを実験で確認した。本シャッタを臨床応用に適用し、被曝線量を規定通りに抑えながら被験者にとって有用な情報を得られる画像を得た。<br /> 以上の成果を踏まえ、スクリーニング検査を目指した小型の放射光リングを用いた静注法による冠状動脈造影システムを以下のように概念設計した。まず、上記の散乱X線シミュレーションによるコントラスト解析で3倍高調波の許容割合を設定して、放射光の臨界エネルギーを決定し、リングを極力小さくするために電子ビームエネルギーを極力低く1.50eVとし、挿入光源磁場を実用的な範囲で極力大きい6.0Tに設定した。次に画像上で認識できる血管系および造影剤濃度の要求（1直径1mm、重量濃度1％）から血管の影のコントラストを求め、検出器の一画素に入射する33.17keVの光子数によって決まる量子ノイズの標準偏差と比較することより、必要な33.17keVの光子数を決定し、それを上記の実用性が示された高速X線シャッタの照射時間および以前に行われた要素実験から得た光学系反射率や、熱吸収窓の厚さ、撮像系検出効率などのビームライン条件から蓄積電流値500 mAおよび挿入光源主ポール数5 poleを設定した。これらの基本仕様をもとにKEKの計算コードSADを用いて放射光リングを概念設計した。そして、本研究における成果および過去に行われた要素実験や臨床応用などの研究成果から、放射光リングから検出器までの全体をまとめ、放射光冠状動脈造影システムとして提案した。 | |||||
| 所蔵 | ||||||
| 値 | 有 | |||||
| フォーマット | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | application/pdf | |||||
