ミシガン大学の研究開発
U-M、研究開発にフェニックス製品ラインを活用
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ミシガン大学（U-M）は、健康アウトカムの研究からインプラントの質を向上させるための研究まで、幅広い研究を行っている。 同大学医学部の広範な研究事業は、研究担当副学部長のKarl Jepsen博士が一部統括している。 Jepsen博士はU-Mの整形外科教授でもあり、彼の研究室の重点分野のひとつは、骨粗鬆症から脊柱側弯症、小児の脆弱性、ストレス骨折に至るまで、骨の脆弱性を予防するために、骨格系が成長期にどのように機能を確立し、加齢過程を通してどのように機能を維持するかをよりよく理解することである。 社内での研究に加え、ジェプセン博士は研究所の施設、設備、専門知識を、より広範な研究コミュニティにサービスとして提供している。 協力パートナーには、ハーバード大学、イェール大学、オハイオ州立大学など他の医療・研究機関や米国防総省も含まれる。
この研究のほとんどすべて（95％）は生体外で行われており、可能な限り高い解像度を得るために、より高いキロボルトでmicroCTやnanoCT技術を使用することができる。 骨やその他の無機組織をスキャンする従来のCT技術の使用にとどまらず、現在の研究活動では、5ミクロン以下の関心領域でより詳細な検出が必要な軟組織や血管の研究にもCTを活用している。 このように、U-Mの研究は全体的に非常に幅広いため、研究室独自の課題だけでなく、請け負った仕事のさまざまな課題やニーズに迅速に対応できる柔軟な分析機器や手法が必要である。
つまり、同大学の研究用CTラボが直面している主な課題は、以下の3つである：
- 短時間でスキャンする必要がある大量のサンプル
- 同一装置でカバーする必要のある多様な分析要件
- 複雑な試料で、必要な知見を得るために高い検出精度が要求される。
このような課題に対処するため、カール・ジェプセン氏は、ウェイゲート・テクノロジーズ社のCTシステムを長年にわたり研究室に導入している。
「発見研究の限界を押し広げ、連邦政府からの資金獲得に対抗できるよう、最先端の機器を導入し続ける必要があります。 そのためには、大容量のサンプルを高精細に検出し、ナノフォーカスからマイクロフォーカスCTまで幅広い透過力を持ち、どのような課題にも柔軟に対応できるCTシステムが不可欠です。 我々は、ウェイゲート・テクノロジーズのPhoenix CTシステムにそれを見出しました。"
2005年に発売されたPhoenix Nanotom Sは、最初のnanoCT®研究システムでした。 さらに重要なことは、Phoenix製品ラインのnanoCT®テクノロジーが、新たな探究分野を切り開くということです。 骨やインプラントにとどまらず、この分野は血管や心臓組織のような軟組織、非鉱物組織の検査に移行しつつあります。 しかし、大きな骨のような高吸収サンプル用の通常のマイクロCTでは、イメージングが6ミクロン以下になることはなく、低吸収の小さなサンプルを細部まで検出できる柔軟性を持ってスキャンし、その中の小さな構造を定量化したい研究者にとっては十分ではありません。 Phoenix Nanotom Mは、より広いサンプルと応用範囲に対する柔軟性を高め、空間分解能とコントラスト分解能を大幅に向上させることを目的として、さらに最適化されました。 両システムに搭載されている180kV/20WのX線管は、ナノCTから高出力マイクロCTまで、複数の動作モードを提供します。
ウェイゲート・テクノロジーズ社のnanoCTシステムの200ナノメートルまでの優れた細部検出能力は、より伝統的な研究やサンプルにおいても価値がある。 例えば、U-Mが行っている骨の成長に関する小児科研究では、出生後の小さなマウスの骨の最新マイクロCTスキャンでは定量化可能な画像が得られなかった。 しかし、Phoenix Nanotom Mを使えば、研究者は生まれたときからの骨を定量化できるようになった。
Karl Jepsen氏は、ナノフォーカスX線管に複数のメリットを見出している： 「マイクロCTシステムとNanotomでは、同じ解像度の画像を見たとしても、その質の差は昼夜を問わない。 同じ解像度の画像であっても、マイクロCTとNanotomとでは、そのクオリティは雲泥の差です。 解像度が低くても、特徴検出はかなり改善されます」。
骨粗鬆症の研究では、年齢の関数としての空隙率を見ることが中心である。 この点について必要な洞察を得るためには、研究室ではヒトの大腿骨近位部を1枚の画像で見る必要がある。 ウェイゲート・テクノロジーズ社のNanotomまたはV|tome|xを使えば、ヒトの大腿骨全断面を5～10ミクロンで画像化することができる。 これらの画像の高解像度品質によって新たな洞察が得られ、研究者は新たな追跡調査を開始することができる。
同様に、脊柱側湾症に関するこの研究室の研究では、安定化のために小児や青少年に3～4年間植え込まれた摘出ロッドを調べている。 摘出ロッドは、成長期の子供の骨格の影響を受けるため、破片が蓄積することが懸念される。 そのため、摘出物を非侵襲的に検査し、検出された破片がインプラントの開封によって生じたものでないことを保証することが極めて重要である。 高解像度CT、最高の画像品質を実現するnanoCT技術がこれを可能にします。
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優れた検出器とイメージング技術は、U-Mのもう一つの課題にも対応できる： ボリュームである。 例えば大腿骨の断面全体のスキャンには通常4～8時間かかる。 例えばPhoenix V|tome|x Mを使えば、ラボはスキャン時間を1～2時間以内に短縮できる。 軟部組織の場合、スキャン時間は通常さらに長くなり、振動や熱の動きによって解像度が低下しないように、最大46時間のスキャン時間にわたって固定具を安定させるのは至難の業である。 このように、わずかな動きのブレを避けることができない場合、高出力、高解像度、高ダイナミック検出器が鍵となります。
特にコントラクトビジネスを視野に入れると、大量のサービスを提供することは、直接的にお金になる。 生産能力の向上により、ラボは外部の研究者により多くのバルクサービスを提供することができ、より多くの収入を得ることができる。 プラグ・アンド・チャグ・サービス」の需要は高い。 「200個の骨を持ってやってきて、明日までにスキャンしてほしいという人がいます」とジェプセンは言う。 要求される品質を高速で得ることは、ジェプセンが言うところの "研究の聖杯 "である。 U-Mの研究室に望ましいソリューションは、ウェイゲート・テクノロジーズ社のPhoenix V|tome|x Mである： 最高解像度のスキャンにはNanotomのような180kV/20WのナノフォーカスX線管、大きな試料や高吸収試料の高出力マイクロCTスキャンには300kV/500WのマイクロフォーカスX線管である： 「このデュアルチューブの組み合わせで、マイクロCTと血管研究の両方を行うことができます。