Application of Structured Light Illumination and Compressed Sensing to High Speed Laminar Optical Fluorescence Tomography
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy |
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| Project/Area Number |
17H05283
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐久間 一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50178597)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 生体光計測 / 蛍光計測 / 圧縮センシング / 構造化照明 / 蛍光トモグラフィー / 電気生理学 / 機能画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光画像計測は光計測であることから生体組織による光散乱のため組織深部の情報の取得に限界がある。組織深部の３次元的蛍光色素分布情報を得ることができる拡散蛍光トモグラフィーは、生体組織の光散乱効果により蛍光励起光源の照射点近傍から得られる蛍光情報は組織の比較的浅い部分の情報を含み、照射点遠位から得られる蛍光情報は組織の深い部分の情報を含むという原理を活用し、組織内の光伝播の逆問題として解く手法である。しかしその測定速度に限界が存在する。膜電位・細胞内Ca2+イオン動態など動的な現象を計測するためには測定周期(時間分解能)を10msec以下にすることが求められている。
本研究では近年画像再構成等に応用されている圧縮センシング技術を融合した３次元拡散トモグラフィーの高速化手法を開発し、心筋組織内の電気的興奮伝播現象の高速３次元可視化を行うことを目的とした。具体的にはDMD(Digital Micro Mirror)を用いた高速励起光変調システムを有する蛍光計測の系の製作と観測信号の圧縮センシングによる3次元蛍光色素分布の再構成手法の開発を行い、その基本的機能と限界をシミュレーションと実験により検討した。
シミュレーションモデルを用いて、時間軸方向の情報を位相で表現することでCLOT再構成の際に生じていたノイズによる影響を低減でき，フィラメントを深さ2.5mmまでを距離誤差0.625mm以内で推定できることを示した．またランダムパターン照射によるCLOT計測システムの構築を行い，静的な蛍光ファントムに対する再構成を試み、十分な時間分解能での計測が可能であることを示し、CLOT再構成の実現可能性を確認した。しかし実際の生体試料での計測では十分な性能を得ることができなかった。生体組織の散乱係数・吸収係数等の光学定数の適切な設定が重要であることが示され、課題が明らかとなった。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30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
(3 results)
