氏名 鈴木

氏 名 鈴木

政司

所 属 人間健康科学研究科 人間健康科学専攻 学 位 の 種 類 博士（放射線学）

学 位 記 番 号 健博 第

号 学位授与の日付 令和元年

月

日

課程・論文の別 学位規則第４条第１項該当

学 位 論 文 題 名 異方性材料として木材を利用した拡散

のためのファントム及 び体表マーカの開発に関する研究

論 文 審 査 委 員 主査 教 授 妹尾 淳史 委員 准教授 関根 紀夫

委員 教 授 新津 守（埼玉医科大学病院）

【論文の内容の要旨】

拡散

は，脳腫瘍や脳白質を撮影対象として，診断や病態の解析等の有用性が報告さ れている．しかし，拡散

の手法のひとつである拡散尖度解析などの拡散テンソル解析 は，上記のような臨床応用が進んでおらず，理由としては廉価で，材料の入手性の良さや 製作が容易であるといった利便性の高い異方性ファントムの研究がなされていないことが 考えられる．これまで報告されている多くの異方性ファントムには，ファントム材料のコ ストが高い，および入手が難しいという問題がある．

本研究では，異方性ファントムの入手が難しいという問題を解決するために木材に着目 して，異方性ファントム材料として応用が可能であるか否かを検証した．また，これまで ファントム材料として報告されているポリエチレンファイバーである

は

の登録商標である

は，制 限拡散モデルを形成する木材に対し，もうひとつの拡散モデルである阻害拡散モデルのフ ァイバーファントム材料として検証された．

木材とファイバーファントムは３台の

装置により，拡散尖度解析にて撮像された．

木材ファントムは

種類の木材から構成され，ファイバーファントムは繊維密度を変えた

ものが

種類製作された．木材ファントムによる

つの解析値，およびファイバーファン

トムによる３つの解析値は，線形近似され再現性が検証された．保存性が懸念される木材

は，長期にわたり安定した解析値を示すか否かを調べるため１年間撮像され，解析値の変

化が検証された．さらに，自然物である木材には個体差があることから解析値が異なるこ

とが考えられるため，採取地の異なる同一木材種の解析値の違いが検証された．最後に木

材の異方性構造を確認するため光学顕微鏡により木材は観察された．

研究対象である木材とファイバーファントムは，３台の装置を使用した場合においても 解析値に同様の傾向を示し，かつ近似直線の傾きから再現性があると判断された．木材の １年間の解析値の変化は許容内であった．木材の個体差による解析値には違いがみられた が，許容内の範囲である．著者は光学顕微鏡により木材の道管，木部繊維の構造が管構造 であり水分子の拡散を制限しうることを確認した．これは水分子の拡散運動が管構造に沿 って楕円球状となることの証左である．

本研究により，木材と

の再現性，木材の保存性が検証された結果，研究対象で ある木材と

は異方性ファントムの材料として有望であることが示された．異方性 ファントムの開発は拡散

の研究や臨床応用に貢献する可能性がある．拡散

のさ まざまな手法は多くの報告がなされているが，いまだその有用性や適用に検討の余地があ るとされており，本研究で開発した異方性ファントムは，利便性の良さから各手法の検証 を広く可能にする．木材を応用した廉価で簡便な拡散

の検証は，臨床においていまま で不可能であった脳腫瘍等の疾患の鑑別や，さらに詳細な脳白質の解析に貢献する．

本研究では木材の異方性をより広く応用するために，異方性ファントムのみならず体表

マーカへの適応についても検討した．

検査で痛みや腫瘍の位置を画像上で指し示すた

めに使用される体表マーカには，拡散

で利用可能なものが著者による調査では見つけ

られなかった．そのため，著者は木材を用いた体表マーカを製作し，臨床で用いられてい

る３種類のマーカと比較をした．木材マーカを含め４種類のマーカは

，

，

，プロ

トン強調像，脂肪抑制画像，及び拡散

によるシーケンスで撮像され，

が測定され

た．その結果，木材マーカは幅広いシーケンスで十分な

を示し

でも位置確認

が可能であることが明らかになった．