National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
National Institute of Radiological Science: NIRS-Repository / 放射線医学総合研究所 学術機関リポジトリNot a member yet
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Design of a sub-0.5 mm resolution PET scanner using GATE with staggered 3-layer DOI detectors
No full textFor small animal positron emission tomography (PET), spatial resolution is the most important factor to visualize mouse brain function with high quantification accuracy. However, for the last two decades, the spatial resolution of PET has been limited to over 0.5 mm due to unoptimized detector designs. Here, we propose a mouse brain dedicated PET scanner with staggered 3-layer depth-of-interaction (DOI) detectors to achieve sub-0.5 mm resolution. The effects of crystal pitch (1.0, 0.8, and 0.6 mm) and crystal layer design (4+4+7 mm, 3+3+5 mm) on the spatial resolution were investigated using GATE. Based on the GATE simulation results, we developed a prototype mouse brain PET scanner. The PET has an inner diameter of 48 mm and axial coverage of 23.4 mm. The PET scanner has two rings, each of which has 16 DOI detectors. Each DOI detector has 3-layer LYSO crystal with a crystal pitch of 0.8 mm. To evaluate spatial resolution and imaging performance, a 22Na point source and resolution phantom (rod diameter: 0.45, 0.5, 0.55, 0.75, 0.8, and 0.85 mm) were used respectively. The smallest rod diameter of 0.45 mm was clearly identified with both GATE simulations and experiments. The spatial resolution results obtained with GATE simulations showed good agreement with those of experimental results. In conclusion, GATE is a useful Monte Carlo simulation toolkit to design ultrahigh resolution PET scanners.2025 IEEE NSS MIC RTSDconference presentatio
放射線グラフト重合を用いたガドリニウム吸着材の開発
No full text近年、ドイツやアメリカを中心とした先進国において、河川や内湾の水に含まれる希土類元素のガドリニウムの濃度が高いことが報告されており、日本の河川においてもガドリニウム濃度の上昇が確認されている。主因はMRI検査で用いられるガドリニウム造影剤が考えられている。このガドリニウムは生物に対して毒性を示す重金属であり、体内に蓄積する性質をもつ。そこで、放射線グラフト重合によりガドリニウムを捕捉する新たな吸着材を合成し、その特性評価について報告する。連合年会2025(第38回日本イオン交換研究発表会・第44回溶媒抽出討論会)に参加するためconference poste
Applicability of simplified alpha spectroscopy to radionuclidic purity tests on production floors of alpha-emitting radionuclides and its feasibility for use in nuclear disaster
No full textRecently, attempts have been made to develop novel agents labeled with alpha-emitting radionuclides for targeted radionuclide therapy (TRT). In Japan in May 2022, an action plan for promoting the production and application of radioisotopes was published in anticipation of the domestic production of medical radionuclides, e.g., 225Ac manufactured from 226Ra. Radiopharmaceuticals containing multiple α-emitting radionuclides, such as 225Ac and 223Ra, have already been investigated in clinical studies and have shown promising therapeutic effects against a wide range of tumors—such as prostate cancer and malignant pleural mesothelioma—that are difficult to treat with conventional therapies. Using preclinical mouse data and a compartment model, we estimated absorbed doses to human tumors and bone marrow and evaluated the effects of 95% labeling efficiency and 5% 226Ra contamination in the 225Ac starting material. To ensure safety, it is important to keep 226Ra contamination below 5%, making it necessary to detect 226Ra at a 5% level relative to 225Ac in the production floors. Therefore, we proposed an on-site alpha spectrometry method that does not require a bulky vacuum chamber and demonstrated its capability to detect 226Ra in 225Ac solution. The minimum detection limit was 1.4 Bq/µl (≈1.4%), confirming that this method can measure contamination levels below 5%. Furthermore, these techniques have potential applications for dose assessment and contamination detection in nuclear emergencies.2025 ARADOS Annual Meeting Jointed with KREDOS and KIDRGconference presentatio
標的アイソトープ治療を⽬的とした⽩⾦族 オージェエミッター（Pd-103, Rh-103m）の製造
No full text近年、がん細胞に特異的に集積する薬剤に放射性物質を付加し投与することで、患部に直接放射線照射を行なう「標的アイソトープ治療」が注目を集めている。そして、そこで使用される放射性物質として、最近、β、αに加え、オージェエミッターを用いた治療（オージェセラピー）についての関心が高まっている。ところで崩壊に際しオージェ電子を放出する核種は多量にあるが、治療に適した核種、つまり崩壊に際し治療に関係ないガンマ線をほとんど放出しないものとなるとその数は激減する。我々が注目した103Pd, 103mRhはFilosofov et al.(Nucl Med Biol 94-95, 2021)がPerfect Auger emittersに分類した核種である。今回の講演では両核種について我々が開発した分離・精製法を中心に紹介する。第3回短寿命RI利用研究シンポジウムconference presentatio
リアルタイム個人線量計を用いた脳血管造影における術者被ばく状況の解析
No full text目的 近年，放射線防護の意識は高まり，放射線防護装備や防護具の普及が進んでいる．しかし，脳血管撮影業務を施行する臨床現場では，放射線防護装備を適切に使いこなしているとは言い難い状況を散見する．そこで，脳診断血管撮影での術者の被ばく状況を調査して，術中での不要な被ばくに対して実践的な回避方法を示すことを本研究の目的とした．方法 産業医科大学附属病院の脳卒中科において，2024年1月から4月の間に脳診断血管撮影12症例に従事した医師8名を対象として，リアルタイム個人線量計を術者の頸部と胸部の2ヵ所に装着して，術者の立ち位置や放射線防護具の使用状況により変化する臨床での被ばく線量を測定した．同時に検査室内2ヵ所に設置したモニターカメラ画像から術者の動きを解析した．結果 脳診断血管撮影における術者の累積線量解析と線量率解析そして，臨床事例解析により，術者の立ち位置や放射線防護装備の不適切な使用によって変化する術者の被ばく線量と，高線量率被ばくを示した瞬間の動作を画像で捉えた．考察 術中では手技に集中するため，瞬時に放射線防護装備の使用方法の不具合を発見し対応するのは困難であると考えられ，被ばく低減のためには，術中の被ばく線量情報とモニターカメラ画像を使用した被ばく状況説明と実践的な放射線防護トレーニングが重要であると考える．結語 本研究によって，脳診断血管撮影における放射線防護装備の使用方法の不具合の指摘と修正方法を術者に明瞭に説明することが可能となり，臨床において術者に対して被ばく対処方法のフィードバックを行うための有用な手法であることを示した．第41回日本脳神経血管内治療学会学術集会conference presentatio
LIPAc Commissioning Status and Control System Upgrade Strategies
No full textThe Linear IFMIF Prototype Accelerator (LIPAc) is a prototype accelerator designed to validate high-current, high-power deuteron beam acceleration for future neutron sources in fusion energy research. Jointly constructed and operated in Rokkasho, Japan, by Japanese and European institutions, its subsystems are uniquely procured via in-kind contributions. As development began nearly 15 years ago, LIPAc is now addressing aging issues in several control system components. In parallel with ongoing beam commissioning, multiple upgrade plans are underway to ensure long-term sustainability taking also into account the lessons learned during the previous beam campaigns. These include migration to EPICS 7.0, transition from CSS Eclipse to Phoebus, replacement of CentOS with Debian for operator PCs, and hardware improvements in the Timing System, Machine and Personnel Protection Systems. This presentation outlines recent commissioning progress, upgrade strategies, and a roadmap toward enhanced interoperability, long-term maintainability, and system reliability.The 14th Workshop on Accelerator Operations (WAO2025)conference poste
In vivo imaging of nano quantum sensors for medical applications
No full textI have been developing in vivo imaging of nano quantum sensors such as Quantum dots (QDs) and Fluorescent Nano-Diamonds (FNDs) for medical applications. QDs exhibit exceptional optical properties based on quantum size effects. These properties have already been practicalized in the fields of communication and imaging, and the technology behind QDs was awarded the 2023 Nobel Prize in Chemistry. On the other hand, FNDs with nitrogen-vacancy enter exhibit optically detected magnetic resonance optically detected magnetic resonance properties. Nano quantum sensors characterized by their nanometer-scale size and high optical stability, enable high-resolution observation, diagnosis, and treatment of single molecules and intracellular microstructures due to their high measurement accuracy. As a result, they are strongly applied for a wide range of pharmaceutical and medical applications. In this presentation, I will present the latest information on the current situation of nano quantum sensors and their biological applications, particularly for regenerative medicine.Singapore Scientific Conference2025conference presentatio
Atmospheric Dispersion of Tritium with UFOTRI model
No full textCurrently, Japan is planning to construct the Japan Fusion Demonstration Plant (JA DEMO) to deploy fusion energy. This makes it essential to consider environmental safety under both normal operational and accidents. The fusion reaction used Deuterium and Tritium as fuel. While deuterium is a stable isotope of hydrogen and poses no radiological hazards, however tritium requires careful handling and monitoring, due to the risk in the event of release or accidental release. This study simulated the atmospheric dispersion of tritium using UFOTRI code, a Gaussian plume-based model developed in Germany. Although originally designed for European conditions, this research adapted its to reflect the local conditions of Rokkasho, Aomori prefecture, a candidate site for fusion facility. The simulation evaluated tritium dispersion under various release heights to estimate the equivalent effective dose form long-term exposure by using a 50-year integration time to calculate the collective committed effective dose equivalent (EDE) 1).12th Educational Symposium on RADIATION AND HEALTH by young scientists: ESRAH2025conference poste
ITER水平ポートランチャーの散乱RF熱負荷評価手法の開発および設計最適化
No full textITERでは、核融合反応を伴う長時間運転が計画されており、プラズマの維持に必要な電子サイクロトロン(EC)加熱電流駆動システムは、水平ポートランチャーを通じて20MW超のパワーを継続的にプラズマへ供給できるよう設計されている。特に、中性子の遮蔽とEC波の伝送効率にトレードオフがあり、ランチャー内部で生じる散乱波による発熱を考慮して設計する必要がある。本発表では、QSTで開発した幾何光学近似を用いて散乱波によるランチャー内部の発熱分布を定量化する評価手法及び、水冷困難な機器の熱負荷を低減するための個別シールド作成を目的として機器毎の熱負荷を分類可能にする手法を紹介する。また、開発した手法を用いて最適化設計を実施し、主要機器についてピーク熱負荷50kW/m^2以下となり、本手法の有効性を確認したのでこれを報告する。第42回 プラズマ・核融合学会 年会conference poste
ディスク状吸着素材への手動通液装置の開発
No full textイミノ二酢酸キレートディスクに試料溶液を手動で通液出来る装置を開発することで、電源供給の得られない現場における、試料作製からXRF分析までの全工程を完結できる手法の開発に成功した。この手動通液装置に放射性物質を選択的に吸着するディスク状吸着素材をセットすることで、河川水などの環境試料中の放射性物質を現場で吸着し、ポータブル装置による放射線計測に供することが可能となる。日本保健物理学会第58回研究発表会conference presentatio