2019 Fiscal Year Annual Research Report
空間位相変調型近赤外光音響イメージング装置の開発と医療診断機器への展開
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17H03082
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
由井 宏治 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 教授 (20313017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浦島 周平 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 助教 (30733224)
森作 俊紀 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 助教 (00468521)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光音響 / 粘弾性 / パワースペクトル / 空間位相変調技術 / イメージング / 近赤外 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、光音響信号から粘弾性情報を抽出するため、弾性を系統的に変えた試料からの光音響時間波形の差異を解析した。試料として乳がんを模擬したファントムを作成した。ファントムはアガロースゲルの中心に、正常組織のヤング率（20 k～300 kPa）または乳がん組織のヤング率（300 k～1 MPa）を模倣した別のアガロースゲルを埋め込み、ヘモグロビン水溶液を注入して作成した。ヘモグロビンの光励起によって発生した光音響信号の時間応答波形をフーリエ変換してパワースペクトルを得た結果、0～10 MHzの周波数帯域にブロードなピーク信号を観測した。スペクトルの高周波数側への広がりを反映させるために重心周波数を算出することで、試料のヤング率が高いほどパワースペクトルの重心は高周波数側へシフトする傾向を見出した。この結果は、光音響信号のパワースペクトルが、埋もれた試料の弾性を反映することを示しており、実際の乳がんのような埋もれた生体組織でも応用可能であることを示す結果を得た。また近赤外光励起による生体組織の光吸収ダメージの低減の度合い、ならびに水分の多い試料における深部への光の透過性を実証するため、可視光の吸収・散乱の強い生きた植物細胞の水中における粘弾性計測試験も併せて実施した。さらに本手法を生体組織の広範囲かつ高速での3次元イメージング計測に展開するため、複数位置での信号を一度に計測する同時多点計測を検討した。具体的には空間位相変調器による光位相変調並びに波面の整形プログラムを応用し、反復フーリエ変換に基づく自作アルゴリズムを用いて測定点の多点化を実現した。以上の技術を統合することにより、これまでの吸収の振幅強度だけでなく、光音響信号の時間応答波形を用いた弾性イメージングを実現する技術を開発した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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