| Project/Area Number |
22K12768
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野村 保友 前橋工科大学, 工学部, 教授 (80237883)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 短波赤外蛍光 / 早期乳がん |
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| Outline of Research at the Start |
従来あまり使われなかった短波赤外領域を医工学へ適用可能な電磁波の帯域として提案したい。これまでに蓄積された近赤外光(NIR)の無侵襲計測技術・経験・知識を生かして、生体透過性がNIRよりも高い短波赤外光(SWIR)を用いることで医工学の新しい取り組みとして次世代型ヒト生体深部イメージング技術を発展させる。この研究成果は従来法では検出困難であった微小な初期がん（超早期がん）の発見に寄与する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
早期乳がん検出のため、試料に光を照射し、励起された拡散蛍光をカメラで検出する、透過型ハイパー拡散蛍光イメージング(Hyper Diffuse Fluorescence Imaging：HDFI) システムを試作してきた。撮影範囲に対して試料範囲が狭く、空間分解能が低いという問題を抱えていた。そこで現実的な乳がん検出を想定して透過型から落射型に改良し、試料範囲のズームを含むシステムの最適化を図った。その後、改良した落射型HDFI光学系の性能評価をした。評価指標は空間分解能と浸透深度とし、落射型を用いた先行研究と比較した。さらに、先行研究を参考に蛍光体の位置を三次元的に決定するための深さ推定手法を検討した。
テストターゲットによる空間分解能について先行研究と比較すると、コントラスト26.4%のときの空間周波数は本研究の方が約1.6倍高い結果となった。主成分分析から得られた第一主成分画像より求めたコントラストノイズ比CNRは、深さ4 から12mmにおいて先行研究より優れていた。本研究の撮影条件下におけるCNRはすべての深さでローズ基準を上回り、定量的に画像品質の高さを証明した。蛍光体の深さが深くなるほど半値幅が大きくなり、深さによる散乱の影響を確認できた。直径4 mmの円筒形の蛍光体試料により取得したデータキューブの各深さの拡散蛍光プロファイルは、蛍光体にレーザーが近いと強度が強く、離れると強度が弱くなった。
本研究では、現実的な乳がん検出手法としての実現可能性を秘めた落射型HDFIシステムを構築した。様々な評価手法を用いて先行研究のシステム性能と比較することで、本システムの有用性の高さを立証した。今後、システムの長波長化と蛍光体の深さ推定を行うことで、より臨床に則した乳がん検出モダリティへ拡張できると考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度提起された問題のいくつかを改善したが、まだ未解決のことが残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
イメージセンサの感度の不足について、数値解析から本研究に必要な仕様を明らかにしたい。
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