2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement in optgenetics with optical biomedical tomography
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18K04188
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
大川 晋平 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 助教 (20432049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫛引 俊宏 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 准教授 (30403158)
平沢 壮 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 助教 (60583086)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体光イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オプトジェネティクスや低出力レーザー治療、光線力学療法等の光を用いた治療の高度化を目的として研究を行った。光を用いた治療の高度化には、治療対象となる生体組織・臓器の光照射による反応を計測およびモデル化し、生体内の光の散乱と吸収に関わるパラメータ（光学特性値）分布を同定し、生体内光伝播モデルを利用して治療対象に到達する光量を予測しながら、光の照射を制御することが必要になり、従来の光を用いたイメージングよりも定量的な生体内光吸収係数の画像化と生体の数理モデル化が必要になる。
生体内光伝播計算を用いて生体深部に到達する光強度を計算し、これをもとに生体深部で発生して生体表面で検出される光音響信号を予測することによって、実際に測定された光音響信号から生体内の吸収係数分布の変化を高空間分解能で画像化するlpノルム最小正則化アルゴリズムについて開発を行い、ファントムやウサギ等を用いた実験を行っており、そのデータを詳細に解析・検討し、ファントム実験のデータをもとにして実際の生体（ウサギ血液）の吸収係数を定量的に推定・画像化する方法を開発した。この結果は後日学会や論文等で発表される予定である。この画像化アルゴリズムと実際の生体内の吸収係数推定法の研究によって光治療高度化に必要な技術の一端を確立できたものと考える。
また、光を用いた診断・治療の応用として、光を用いてがん等における血管新生を計測・制御について研究を行うツールとして血管新生の数理モデルのシミュレーションと細胞実験について検討し、一部実施することによって、本研究を今後の研究へと発展させる可能性を広げることができた。
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