生体の光イメージングの研究-生体の平均光路長マップの作成-

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780664
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 谷川 ゆかり 独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 主任研究員 (20344202)
• Keywords: 近赤外光利用診断装置 / 光イメージング装置 / 光学特性 / 時間分解測定 / 平均光路長 / マッピング / 酸素飽和度 / 連続光利用診断装置

Research Abstract

近赤外光利用生体診断装置は酸化ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの吸収スペクトル差を利用して無侵襲で簡便に生体の酸素飽和度等の生理情報を得られるところから、医療現場で広く利用され、健康器具としての利用も広まりつつある。しかし、光は生体組織により強く散乱されるため、その実効光路長は光源-検出器間距離よりもかなり長いものとなる。従来の近赤外光利用生体診断装置は連続光源と検出器からなるため、この実効光路長を測定することはできず、酸素飽和度の変化率といった定性的なデータしか得られなかった。一方、時間的なパルス幅が極短いパルス光源と高速検出器からなる時間分解測定により、この実効光路長は測定可能である。この実効光路長データをもとに、生体の各部位における平均的な光路長がわかれば、従来の連続光利用診断装置により定量的な測定が可能となる。本研究では、時間分解測定が可能な光イメージング装置を用い、最大16chの同時測定を行い、生体の各部位における平均光路長を計測し、マップを作製する。平成14年度はマップ作製を目的とした、光イメージング装置の送受光用光ファイバプローブ用フォルダ開発ならびに数名の健常な被験者を対象とした平均光路長マップの作成を行い、フォルダの改良やマッピングのアルゴリズムの検討や、測定データの比較から個人差の検討など、基礎的な点について検討を行った。ヒト頭部の平均光路長については、変動が比較的少ないといわれる成人男子頭部右側の前額部、側頭部、後頭部の3領域について、20歳台から50歳台までを対象として行った十数例の平均光路長データをもとに、データの比較検討を行い、年齢差や頭髪の状態、肌色等の個人差の影響について検討した。また、上腕、下肢については、透過型測定用フォルダを作製、数名の健常な被験者を対象とした測定を行い、フォルダや測定法の検討を行った。

Research Products

• [Publications] H.Zhao, Y.Tanikawa, F.Gao, Y.Onodera, A.Sassaroli, K.Tanaka, Y.Yamada: "Maps of optical differential factor of human adult forehead, somatosensory motor and occipital regions at multi-wavelengths in NIR"Physics in Medicine and Biology. Vol.47. 2075-2093 (2002)