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        濱松研發出全球首例無需重建圖像的醫療成像技術, 有望實現新型放射線檢查裝置
        發布時間:2021-10-22

        我公司利用自主研發的光學檢測技術和信號處理方法,在全球首次成功地應用一對探測器,在沒有圖像重建的情況下實現了高清晰醫學成像。利用本研究成果,可期待實現與目前的正電子發射斷層掃描(Positron Emission Tomography,以下簡稱“PET”)設備或計算機斷層掃描(Computed Tomography,以下簡稱“CT”)等放具有相同或更高精度,但又簡單、緊湊,能夠進行快速診斷的新式放射性檢查設備。這樣可以在提高癌癥等病變的檢查效率的同時,減少患者和醫務人員在輻射量上的負擔。


        此項研究成果基于美國加利福尼亞大學戴維斯分校西蒙切利(Simon Cherry)教授團隊、福井大學玉川洋一教授團隊以及北里大學長谷川智之教授的聯合研究成果,具體發表在英國學術雜志“Nature Photonics(自然光子學)”的10月14日(星期四)電子版上。


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        本研究中實驗裝置的示意圖


        研究背景

        用PET設備進行診斷時,先注射容易聚集在癌細胞中的PET藥物,通過環狀排列的探測器從各個角度探測由藥物聚集部位釋放出來的射線,進而發現癌細胞。目前,用來表示輻射位置檢測精度的時間分辨率最高約為200皮秒(ps,即萬億分之一秒)。這意味著輻射位置的精度約為3cm,若需提高精度,則要獲取更多的數據進行圖像重建,以實現約0.4cm的位置精度。如果僅用一對檢測器,可以在沒有圖像重建的情況下實現與傳統檢測器相同或更高的精度,即約30ps的時間分辨率。我們在利用濱松自產光電倍增管推進高時間分辨率探測器研發的同時,在公司場地內的設施里合成PET試劑進行了實驗。


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        PET檢查的工作原理


        研究成果概述

        在傳統的PET設備中,人體發出的放射線通過熒光體轉換成閃爍光(※1)后再進行檢測。切倫科夫光(※2)對于放射線的響應速度要比閃爍光要快,所以通過使用切倫科夫光可以提高時間分辨率,但切倫科夫光存在發光量少的難題。為了克服這個難點,濱松開發了一種新的內置微通道板的光電倍增管(以下簡稱MCP-PMT),具有高靈敏度和高時間分辨率的特點,其管內內置可將放射線轉換為切倫科夫光的切倫科夫輻射器,從而實現對切倫科夫光的高靈敏度檢測。此外,新開發的人工智能信號處理方法進一步提高了時間分辨率。因此,濱松公司不僅實現了約30ps的時間分辨率,在使用PET藥劑進行的實驗中,成功實現世界上首次無需圖像重建,僅用一對探測器完成高精度的醫學成像。


        通過應用該研究成果,有望實現一種新型的簡單、緊湊的放射檢查設備,該設備不需要像傳統的PET設備和CT設備那樣通過環形排列的探測器器獲取大量數據,僅通過一對檢測器可以實現相同或更高的精度的醫學成像。這將有助于通過快速診斷病變來提高檢查效率,同時減少輻射量,從而減輕患者和醫務人員的負擔。


        今后,我們將致力于進一步提高時間分辨率和實際應用的研究和開發。

        ※1閃爍光:輻射與熒光粉反應時產生的光。 ※2切倫科夫光:帶電粒子在物質中以比光速更快的速度通過時發出的光。


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        本研究中實驗裝置的外觀

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