拡散相関分光法を用いた高精度生体組織血流計測システムの開発
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20J13222
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
中林 実輝絵 明治大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 拡散相関分光法 / 近赤外分光法 / 生体模擬ファントムモデル / 血流計測 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は、任意深度の組織血流動態を非侵襲的かつ簡便に運動時でも定量計測可能な拡散相関分光法を用いた新規生体血流計測システムの開発と性能評価を行っている。本研究では、実用化を目指す上での最大の課題である計測値の妥当性・精確性の検証を行う。具体的には、生体特性をより精密に再現した生体模擬ファントムモデルを用いた血流速度の絶対値のより精確な推定と、生体内での光子の振る舞いの数値シミュレーションを用いた組織ごとの血流応答の分離アルゴリズムの開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
拡散相関分光法(Diffuse correlation Spectroscopy: DCS)を用いた血流計測システムの開発と評価を目的として、昨年度に引き続き、(A)DCS装置を併用した近赤外分光法(Near-infrared Spectroscopy: NIRS)同時計測システムの開発と性能評価、(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価を主に進めた。
(A) DCS装置を併用したNIRS同時計測システムの開発と評価では、ハード/ソフトウェア両方の改良によって既知な生理学的応答に対して妥当なNIRSの計測結果を得ることに成功し、DCSの血流動態とNIRSの酸素動態が同時取得可能となり、局所組織の循環・代謝機能の評価をより簡易かつ正確に計測できるようになった。また、運動の位相に同期した血流動態の解析がDCSのみだけでなく、DCSとNIRSの同時計測時でも可能となり、より高精度な解析が可能となった。
(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価では、解剖学的・光学的に下肢の皮膚と筋を模擬した浅層・深層の２層ファントムモデルの各層に対して安静時から運動時までを想定した流速範囲の疑似血液を還流し、その時の複数計測深度におけるマルチチャンネルDCS同時計測を行った。各層の流量と各計測深度における流速指標(BFI)は線形な関係性を示したため、複数のBFI値をもとに各層の流量を一般化逆行列法により推定する手法を開発した。従来の単一深度でのDCS計測では分離できなかった異なる浅層・深層の流速の組み合わせでも、他の計測深度のBFI情報を追加することで２層それぞれの流速を推定し、皮膚表層と筋層の血流動態の分離ができる可能性が示された。
しかし、学術論文の出版についての進捗が遅れており、2022年度に研究成果を英文原著論文としてまとめていくことを目指す。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
