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2019 Fiscal Year Annual Research Report

System development to realize transillumination and functional imaging of animal body using safe light

Research Project

Project/Area Number 17H02112
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

清水 孝一  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授(任期付) (30125322)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浪田 健  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (10571250)
加藤 祐次  北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (50261582)
北間 正崇  北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (50285516)
犬島 浩  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (60367167)
大貝 晴俊  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (80367169)
惠 淑萍  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (90337030)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords三次元光透視 / 生体透視 / 近赤外光 / 光散乱 / 点拡がり関数 / 深層学習 / 機能イメージング / 生体安全
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、マクロな生体内部の構造情報および機能情報を、光により3次元的に透視イメージングすることをめざし、安全で臨床応用に実用可能なシステムを開発しようとするものである。最終年度の本年度は、試作システムを完成させ、生体での3次元光透視を実施した。具体的成果は次のとおりである。
1.試作システムに改良を繰り返し、イメージングを可能とした。2.深層学習原理を導入し、光散乱による透視像劣化の問題を解決した。3.生体模擬試ファントムを作成し、試作システムによる三次元透視の可能性を確認した。4.透視像中の動静脈識別を通し、生体機能イメージングの可能性を確認した。5.マウスを用いた動物実験において、体内機能三次元透視イメージングを試みた。その結果、局所的腎血流の変化を三次元透視像中にとらえることに成功した。
これらの成果を国際会議や国内学会で発表するとともに、学術誌に投稿し採択、掲載された。発表の内2件は、表彰を受けた。また、2020年9月開催の国際会議での基調講演が決定した。

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。

  • Research Products

    (18 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Xidian University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Xidian University
  • [Int'l Joint Research] Ho Chi Minh City Univ. of Tech.(ベトナム)

    • Country Name
      VIET NAM
    • Counterpart Institution
      Ho Chi Minh City Univ. of Tech.
  • [Journal Article] Nonlinear inversion technique for absorption tomography of turbid media using spatially resolved backscattered light2020

    • Author(s)
      Nishida Kazuhiro、Kato Yuji、Kudo Nobuki、Shimizu Koichi
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 126 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2019.105891

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of three-dimensional physiological function imaging of biological body by transillumination imaging using near infrared light - preliminary research -2020

    • Author(s)
      Dang Nguyen Ngoc An、Bui Phuong Anh、Tran Anh Tu、Dang Nguyen Trung An、Nguyen Van Chinh、Shimizu Koichi、Tran Trung Nghia
    • Journal Title

      Proceedings of ISAS

      Volume: 3 Pages: 11-18

    • DOI

      10.29007/dvzs

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional transillumination imaging of animal body with NIR light scattering2020

    • Author(s)
      Koichi Shimizu
    • Organizer
      European Lasers, Photonics and Optics Technologies Summit
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Depth Estimation of Blood Vessels in 2D NIR Transillumination Images using Machine Learning2020

    • Author(s)
      Yingdong Chen and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Deblurring of NIR transillumination images by deep learning2020

    • Author(s)
      Youjie Wang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Attempt for transillumination imaging along irregular-shape surface2020

    • Author(s)
      Xiao Wang, Phan Van To Ni and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Development of real-time system for NIR functional transillumination imaging2020

    • Author(s)
      Yu Du and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Monte-Carlo simulation of light propagation in human tissue for noninvasive measurement of blood turbidity2020

    • Author(s)
      Yingshuai Fan, Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Experimental verification of scattering estimation from backscattered light for noninvasive evaluation of blood turbidity2020

    • Author(s)
      Yang Cui, Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Non-invasive optical measurement of blood turbidity in capillary2020

    • Author(s)
      Gang Wang, Motoshi Sobue, Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Seeing-through animal body by scattering suppression of NIR light2019

    • Author(s)
      Koichi Shimizu (keynote)
    • Organizer
      ISAS 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] From War to Peace in Optical Engineering - Befriending light scattering for biomedical applications2019

    • Author(s)
      Koichi Shimizu (keynote)
    • Organizer
      ISIPS 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Three dimensional transillumination imaging of human body using near-infrared light2019

    • Author(s)
      To Ni Phan Van, Trung Nghia Tran, and Koichi Shimizu
    • Organizer
      ISIPS 2019 (Best Presentation Award)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of new optical technique for noninvasive measurement of blood turbidity2019

    • Author(s)
      Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      ISIPS 2019 (Best Presentation Award)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extraction of blood vessel image by deep learning in NIR transillumination imaging2019

    • Author(s)
      Jiazhe Wang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会
  • [Presentation] Noise reduction of hyper-spectral image for NIR functional transillumination imaging of human body2019

    • Author(s)
      Yu Ye and Koichi Shimizu
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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