2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Multi-wavelength Optical Imaging for Acquisition of Three Dimensional Blood Flow Information in Mechanical Circulatory Support Devices
| Project/Area Number |
16K01444
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
迫田 大輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40588670)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 可視・近赤外分光 / 非侵襲イメージング / 人工臓器 / 循環器疾患 / 血液適合性 / 医療技術評価 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高速かつ高感度な多波長光イメージング装置を開発し、循環器デバイスの血液適合性評価や、冠動脈バイパス吻合部評価への応用を見据えている。本研究では各波長の光における血液内光侵達深さの違いを利用し、各波長光の2次元イメージングを組合わせて深部情報を抽出して3次元血流情報を得ることを目指している。本研究によって、最大8波長の高速フィルタチェンジャーと高速カメラから構成される高速多波長イメージング装置を開発した。開発装置の評価をするため、遠心血液ポンプおよびチューブから成る模擬循環路を構成し、回路一部にブタ頸動脈を接続して、ブタ血液を循環させて血流イメージングを試みた。高速カメラと波長フィルタチェンジャーの回転を同期させ、波長600～720nm、20nm間隔でイメージングを行い各波長について500fpsでイメージングすることができた。各波長の撮影画像の流速解析を行い、波長が長くなる程動画内の平均流速が増加していくことを確認し、血管壁から中心へ向かう流速の奥行情報を抽出できることが示唆された。
また、開発した高速多波長イメージングの応用として、短波長であれば超高感度および高速でイメージングできることから、当研究室で開発している動圧浮上遠心血液ポンプ内の細胞レベル血球流動イメージングや血小板蛍光イメージングも達成することができた。この研究によって、ヒト全血における動物軸受部の血球-血漿分離現象（プラズマスキミング現象）をイメージングすることができた。本現象を応用することができれば、循環器デバイス内で高せん断域を避ける様に血球細胞流動制御することができ、革新的血液適合性デバイスの開発につながることが示唆された。
|
