2017 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of optical properties in biological tissue using time-resolved spectroscopy with femtosecond laser
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17H02081
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
星 詳子 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 教授 (50332383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 ゆかり 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究部門付 (20344202)
岡田 英史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40221840)
清水 広介 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 准教授 (30423841)
川口 拓之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60510394)
町田 学 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 指定講師 (40396916)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体内光伝播 / 吸収係数 / 散乱係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間分解計測法（spatially resolved spectroscopy, SRS）を導入するために、ラテックス粒子と食紅で生体光学特性値に近い値に調整した液体ファントムをsource-detector (SD) 間隔1.25 mm. 1.5 mm, 1.75 mmで計測した。その結果、現状の光ファイバの直径とNAを維持したままでは、SD間隔1.75 mmは十分な光量を得ることができないことが明らかになった。また、ラット脳白質が極めて薄いことから、SD間隔を1.25mmのまま2層脳モデルに対するMC法によるlookup table (LUT)作成が必要であると結論した。
以前から、光伝播の拡散近似は、受光部の光源からの距離が平均自由行程の10倍ほど（通常10 mm程度）はなれている媒体では成立するが、低い散乱係数や高い吸収係数の媒体では成立しないことが知られているが、本研究で用いている反射型時間分解計測で拡散近似が成立する条件は確定していない。そこで、イントラリポスとインクで調整した液体ファントムを用いて時間分解計測を行い、拡散方程式の解析解から求めたTPSFと実測データを比較することにより、SD間距離と平均自由行程の比ならびに、吸収係数と散乱係数の比から拡散近似成立条件を決めることができた。
輻射輸送方程式（RTE）の数値解析において、新たに従来と異なる位相関数の再規格化法（double exponential formula）と方向離散法 (the level symmetric even set with the total number of discrete angular directions) を取り入れることにより、数値計算の正確さが向上しかつ計算時間の短縮も可能であることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ラットの計測手技を改良することに時間を要し、研究全体としてはやや遅れているが、最終年度のキャッチアップは可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラット脳を灰白質（大脳皮質）と白質の二層平板モデルとし、先行研究の時にMC 法で作成したLUTを用いてまず灰白質の光学特性値を求め、次に白質の光学特性値を変化させて新規のLUTを作成し、白質の光学特性値を実験的に求める。さらに、RTEによるLUT作成も試みる。
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Research Products
(8 results)
