ファンクショナル反射光トモグラフィによるラット大脳皮質の神経活動電位の計測

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480293
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 春名 正光 大阪大学, 医学部, 教授 (20029333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牧 敦 (株)日立製作所, 研究員 ; 近江 雅人 大阪大学, 医学部, 助手 (60273645) ; 彼末 一之 大阪大学, 医学部, 教授 (50127213)
• Keywords: ファンクショナル反射光トモグラフィ / コヒーレンスゲート(OCT) / 神経活動電位 / 生体屈折率測定 / 脳機能計測

Research Abstract

本年度は、前年度の成果をもとに、f-ORTの2次元断層イメージングへの拡張および3次元イメージを構築し、ひげ電気刺激または音刺激に対応する大脳皮質の空間的・時間的な反応の可視化に主眼を置いて研究を進めた。
(1)フェムト秒レーザパルスのパルス幅10fsを実現し、これを光源とした低コヒーレンス干渉計を構築した。干渉計における分散補償を行い、所望の分解能3μmの高分解能光トモグラフィ(OCT)を実現した。
(2)ラットに音刺激を与え、大脳皮質聴覚野の神経活動電位に伴う屈折率変化を測定した。大脳皮質の表面下深さ〜100μmの位置で、刺激後約20秒間に信号の変化を検出し、f-ORTの有用性を確認することができた。
(3)回転ミラーを用いた高速光遅延システムを構築した。回転速度約1.5Hzにて、光遅延システムの反射光強度は安定であり、所望の干渉信号を検出することができた。さらに、ラスター信号を加算処理し、イメージのS/N比向上を図った。
(4)共焦点光学系を併用した実サイズ光トモグラフィを用いて、大脳皮質内の屈折率変化の空間分布のイメージングを検討した。測定領域1×1mm^2、1ピクセル1μmにおける屈折率の測定精度は0.1%である。
(5)ラット大脳皮質のイメージングにおいて、心拍および呼吸に同期して測定できるシステムを付加し、断層イメージのアーチファクトの軽減を検討した。

Research Products

• [Publications] 春名 正光: "光コヒーレンストモグラフィ(OCT)"O plus B. Vol.24 No.2. 167-171 (2002)
• [Publications] 丸山 秀樹: "低コヒーレンス光干渉を用いた屈折率と厚さ同時測定による樹脂硬化評価への応用"電子情報通信学会論文誌. Vol.J85-C No.2. 103-106 (2002)
• [Publications] Hideki Maruyama: "Low-coherence interferometer system for the simultaneous measurement of refractive index and thickness"Applied Optics. Vol.41 No.7. 1315-1322 (2002)
• [Publications] Huijuan Zhao: "Imaging of in vitro chicken leg using time-resolved near-infrared optical tomography"Physics in Medicine and Biology. Vol.47. 1979-1993 (2002)
• [Publications] 春名 正光: "特集:生体光トモグラフィ・光トポグラフィ-実用化と新たな技術展開-"オプトロニクス. No.247. 176-178 (2002)
• [Publications] 近江 雅人: "実サイズ光トモグラフィ"オプトロニクス. No.247. 184-188 (2002)
• [Publications] Masamitsu Haruna: "Recent development in optical coherence tomography for clinical diagnoses"3rd Asian Pacific Laser Symposium (APLS2002)Technical Digest. (2002)
• [Publications] Masamitsu Haruna: "Quasi in-focus OCT using multiple tomography with shift of the lens focal plane"Asian Symposium on Biomedical Optics and Photomedicime (BOPM2002)Technical Digest. 114-115 (2002)
• [Publications] Masato Ohmi: "Ultra-high resolution OCT using a halogen lamp as the light source"Asian Symposium on Biomedical Optics and Photomedicime (BOPM2002)Technical Digest. 116-117 (2002)
• [Publications] Masamitsu Haruna: "Detection of phase transition of biological membranes by the low coherence interferometry : Effect of circumstances of membrane on the phase transition"Asian Symposium on Biomedical Optics and Photomedicime (BOPM2002)Technical Digest. 144-145 (2002)
• [Publications] 春名 正光: "低コヒーレンス光干渉を用いた生体計測と断層イメージング"応用光学. Vol.3. 1-6 (2003)
• [Publications] 春名 正光(共著): "『ポストゲノム時代の内視鏡学』、21.光コヒーレンストモグラフィ"中山書店. 147-152 (2002)