2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of 3D photoacoustic CT with arc tran sducer for finger joint

Research Project

Project/Area Number	17H02106
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	西條芳文東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松浦祐司東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530) 石井智徳東北大学, 大学病院, 特任教授 (10282138)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	光音響イメージング / 関節リウマチ / 酸素飽和度 / 微小血管
Outline of Annual Research Achievements	本研究の最終目的は、関節リウマチにおける指関節の炎症を評価するための3次元光音響CTを開発することである。本研究期間には、指の形状を考慮したアーク型光音響トランスデューサによって超音波および光音響信号を多方向から送受信し、従来の超音波Bモード法よりも精細なCT画像を構築すること、2波長のレーザ光あるいはLED光の照射により光音響信号を得ることで酸素飽和度が計測可能なアルゴリズムを構築すること、正常者の指関節の血管網を可視化し、医学応用及び事業化への道筋を立てることを目的にする。（成果１）アーク型光音響トランスデューサの開発：超音波振動子を半円状に配列し光ファイバあるいはLED光学系を装着し、防水処理を施すことで光音響トランスデューサとして完成した。プログラマブル超音波送受信システムに接続し、アークの内径やピッチ幅を考慮した超音波送受信アルゴリズムを構築し、さらに光音響イメージングに特化したdelay and sum方式と微小血管の構造を強調したwavelet filteringによる画像プロセッシング方法により微小血管の2次元光音響CT画像を得た。（成果２）酸素飽和度の計測：2波長レーザあるいは2波長LEDを光源とする強力パルス光を光音響トランスデューサに入力しそれぞれの波長での光音響信号を生体内での異なる光伝搬を考慮することでより正確な酸素飽和度の計算が可能なアルゴリズムを構築した。（成果３）生体指関節血管網の可視化：指を水中に保持し開発したアーク型光音響イメージングにより2次元光音響CT画像を得た。生体データ取得に際しては「人を対象とした研究」に関する倫理委員会による承認を得て、被験者からインフォームドコンセントを得て行った。
Research Progress Status	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。