2001 Fiscal Year Annual Research Report
生体中の光吸収による超音波音速変化を利用した光断層画像装置の開発
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12555014
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
堀中 博道 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60137239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松中 敏行 アロカ(株), 超音波プローブ開発部, 技術部長
和田 健司 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (40240543)
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| Keywords | 光CT / 光超音波相互作用 / 超音波速度 / 超音波位相 / 代謝情報 / 生体組織 / 散乱媒質 / 医療診断 |
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| Research Abstract |
医療診断への応用を目的として、光・超音波相互作用を利用した新しい光トモグラフィを提案した。光吸収による局所的な温度変化を超音波の位相シフトとして検出する方式について実験を行い、装置を作製した。
まず、作製した装置の基本的な動作を確認する実験を行った。
1.超音波トランスデューサー(共振周波数5MHz)を用い、水中を伝搬させ、透過超音波の位相シフト信号が水温の変化に対応して変化することを確認した。
2.水中に吸収体を置き、光照射による超音波の位相シフト信号を検出した。
3.水中に置かれた吸収体の光照射による温度上昇が局所的に起こることを、実験と計算機シミュレーションによって確認した。
4.散乱媒質としてイントラリィピッド水溶液を用い、生体体組織に匹敵する高い散乱係数の媒質中においても光照射による位相シフト信号を検出できることを示した。
つぎに、超音波トランスデューサーの自動走査、データの取り込み、投影データからCT画像の演算、断層画像の表不まで出来るように、信号処理系を改善し、以下の画像再構成実験を行った。
5.散乱媒質中に部分的に染色した寒天を置き、試料の周りに超音波を走査して光照射(Arレーザー)による位相シフトを求めた。位相シフトを投影データとしてCTアルゴリズムを用いて構成した画像は、試料の吸収分布を再現しており、本測定法の有効性が示された。
6.実際の動物組織を用いた実験を行った。試料として鶏肉の中に染色した寒天を吸収体として挿入したものを用いた。光照射による位相シフトの投影データは、鶏肉内部の吸収体の形状を表していた。
7.生体組織での吸収の低減と装置の小型化のために、光源を高出力半導体レーザー(〜5W,810nm)に変更し、上記の5、6の実験を行い、光情報を得られることを示した。
本研究で、in vitroではあるが、実際の生体組織内の吸収分布を画像化できる装置が開発できた。
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[Publications] H.Horinaka, K.Wada, A.Okasaka, Y.Cho, T.Matsunaka, S.Syouhei: "Optical computed tomography imaging of absorbers hidden in scattering medium by detection of ultrasonic phase-shift caused by laser illumination-Ultrasonic Velocity Imaging-"Proceeding pf 2000 IEEE Ultrasonic Symposium. 1709-1712 (2001)
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[Publications] T.Kobayashi, A.Okasaka, T.Kiuchi, H.Horinaka, K.Wada, Y.Cho, T.Matsunaka, S.Saimi: "Measurement of Distribution of Absorbers Hidden in Highly Scattering Medium by Use of Ultrasonic Phase-Shift due to Laser Illumination"Tech. Dig. of The Pacific Rim Conf. on Lasers and Electro-Optics. Vol.I. 366-367 (2001)
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[Publications] T.Kiuchi, A.Okasaka, T.Kobayashi, H.Horinaka, K.Wada, Y.Cho, T.Matsunaka, S.Saimi: "Optical Tomography Imaging of Absorbers Hidden in Highly Scattering Medium by Ultrasonic Pulse Velocity Changed by Light Illumination"Tech. Dig. of The Pacific Rim Conf. on Lasers and Electro-Optics. Vol.II. 306-307 (2001)
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[Publications] 堀中博道: "光吸収による超音波速度変化を利用した光断層画像イメージング"精密工学会誌 特集 医用イメージング技術. 67巻4号. 554-557 (2001)
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[Publications] 堀中博道: "超音波・光相互作用を利用した光トモグラフィ-光吸収による超音波速度変化を利用した生体光情報マッピング-"超音波TECHNO(6月号掲載予定). (2002)
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[Publications] H.Horinaka, T.Matsunaka, T.Iwade, T.Masumura, T.Kobayashi, T.Kiuchi, K.Wada, Y.Cho: "Optical Imaging in Scattering Medium by Detection of Ultrasonic Phase-Shift Due to Light Illumination"Jpn. J. Appl. Phys. (Regular paper). Vol.41・No.5(掲載決定). (2002)
