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2009 Fiscal Year Annual Research Report

生体内光源物質特性分布を画像化する技術の高度化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 19360098
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

山田 幸生  The University of Electro-Communications, 電気通信学部, 教授 (10334583)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大川 晋平  電気通信大学, 電気通信学部, 助教 (20432049)
白川 英樹  電気通信大学, 電気通信学部, 准教授 (40241070)
星 詳子  (財)東京都医学研究機構, 精神医学総合研究所, 副参事研究員 (50332383)
谷川 ゆかり  (独)産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 主任研究員 (20344202)
Keywords蛍光トモグラフィ / 逆問題 / 蛍光特性 / インドシアニングリーン / 生体模擬試料 / 小動物試験
Research Abstract

蛍光・生物発光トモグラフィは蛍光・発光標識した薬剤を小動物に導入し,その体内分布を断層像として無侵襲に調べるものであり,薬剤等の機能,代謝などを定量的にイメージングできる.ヒトを対象とする臨床試験の前段階として行われる小動物試験において,必要とされる小動物の数や期間,労力を削減し,高効率化できる手段として期待されている.平成21年度は研究実施計画通り,以下の3項目について研究を行った.
(1)蛍光トモグラフィアルゴリズムの高度化
前年度までの研究においては,ピコ秒時間分解計測により取得したデータから蛍光トモグラフィの画像を再構築するアルゴリズムとして,Total lightの概念を用いたアルゴリズムを新たに構築し,生体模擬試料を用いてアルゴリズムを実証した 平成21年度においては,このアルゴリズムを発展させ,2次元から3次元への拡張.および,蛍光寿命の画像化を検討した.
(2)生体模擬試料を用いたアルゴリズムの検証実験
前年度までの研究では,構築したアルゴリズムを検証するため,直径が約30mmの円柱型樹脂を基材とし,内部に直径4mmの蛍光物質のある模擬試料を用い,蛍光物質の画像化実験を行った.測定された膨大な実験データから上記のアルゴリズムにより,蛍光物質濃度の断層画像を再構成することができた.平成21年度には,実験手法の改良を行ってノイズが少なく再現性の良いデータを得て,質の高い再構成画像を得ることができた.
(3)小動物を用いた実験による蛍光トモグラフィ画像の取得
生体模擬試料を用いた実験などに基づき,平成21年度は小動物を用いた実験を行った.麻酔されたマウスを対象とし,それを事件装置に組み込むホルダーなどを製作し,蛍光物質のカプセルをマウス皮膚上に留置したり,腹部に埋め込んで,蛍光物質の画像化を行った.カプセルをマウス皮膚上に留置した場合にはホルダーとマウスの間の微小な間隙の影響により良い画像が得られなかったが,腹部に埋め込んだ場合には,蛍光体の位置と濃度をほぼ画像化することができ,本研究の目標を達成することができた.

  • Research Products

    (43 results)

All 2010 2009

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (32 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Effective optode configuration for the image reconstruction in diffuse optical tomography2010

    • Author(s)
      K.Uchida, S.Okawa, S.Matsuhashi, Y.Hoshi, Y.Yamada
    • Journal Title

      Medical Laser Application (accepted for publication)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recognition of human emotions from cerebral blood flow changes in the frontal region : a study with event-related near-infrared spectroscopy2010

    • Author(s)
      Y.Hoshi, J.Huang, S.Kohri, Y.Iguchi, M.Naya, T.Okamoto, S.Ono
    • Journal Title

      J.Neuroimaging (In press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3D light source reconstruction with spatial filter for fluorescence/bioluminescence diffuse optical tomography2010

    • Author(s)
      S.Okawa, Y.Yamada
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE 7369

      Pages: Article No. 736916

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of the absorption coefficients of two-layered media by a simple method using spatially and time-resolved reflectances2009

    • Author(s)
      M.Shimada, C.Sato, Y Hoshi, Y.Yamada
    • Journal Title

      Physics in Medicine and Biology 54

      Pages: 5057-5071

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Persistence criteria for susceptibility genes for schizophrenia : a discussion from an evolutionary viewpoint2009

    • Author(s)
      N.Doi, Y.Hoshi, M.Itokawa, C.Usui, T.Yoshikawa, H.Tachikawa
    • Journal Title

      PLoS ONE 4

      Pages: E7799

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光を用いた脳と心の探究2009

    • Author(s)
      星詳子
    • Journal Title

      日本小児科学会雑誌 113

      Pages: 1642-1648

  • [Journal Article] 近赤外分光法 (NIRS) による脳機能計測2009

    • Author(s)
      星詳子
    • Journal Title

      Med.Technol. 37

      Pages: 248-252

  • [Presentation] 拡散光トモグラフィーによるヒト前腕の筋活動に関する研究2010

    • Author(s)
      遠藤泰臣, 谷川ゆかり, 星詳子, 大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      日本機械学会 第22回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学 (岡山市)
    • Year and Date
      20100109-20100110
  • [Presentation] 光散乱体中における蛍光特性の測定2010

    • Author(s)
      丸岡正二, 内田和希, 三井陽平, 大川晋平, 星詳子, 山田幸生
    • Organizer
      日本機械学会 第22回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学 (岡山市)
    • Year and Date
      20100109-20100110
  • [Presentation] ヒト角層の光学特性2010

    • Author(s)
      服部和久, 岡本光平, 畠山宗也, 桑原智裕, 大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      日本機械学会 第22回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学 (岡山市)
    • Year and Date
      20100109-20100110
  • [Presentation] 3次元拡散光トモグラフィーのシミュレーション2010

    • Author(s)
      内田和浩, 松橋翔子, 星詳子, 大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      日本機械学会 第22回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学 (岡山市)
    • Year and Date
      20100109-20100110
  • [Presentation] 二光子励起法による脳組織光学特性の波長依存性を考慮した生体内脳微小血管イメージング2010

    • Author(s)
      吉原光一, 米家一洋, 正本和人, 大川晋平, 菅野巌, 谷下一夫, 山田幸生
    • Organizer
      日本機械学会 第22回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学 (岡山市)
    • Year and Date
      20100109-20100110
  • [Presentation] What can combined NIRS-EEG measurements tell us about brain function?2010

    • Author(s)
      山田幸生
    • Organizer
      UK-Japan Workshop Multimodal Measurements for Brain Function
    • Place of Presentation
      UK Embassy, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-01-27
  • [Presentation] Time-domain approach of angle projected diffused optical tomography : fluorescence probes and environmental dependency2009

    • Author(s)
      K.Awasthi, K.Locharoenrat, 西村吾朗, 大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      日本光学会 Optics Japan 2009
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20091124-20091126
  • [Presentation] Time-domain approach of angle projected diffused optical tomography : Geometric dependency2009

    • Author(s)
      K.Locharoenrat, K.Awasthi, 西村吾朗, 大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      日本光学会 Optics Japan 2009
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20091124-20091126
  • [Presentation] 時間分解計測法による蛍光トモグラフィーの実験的研究2009

    • Author(s)
      内田和希, 三井陽平, A.Marjono, 矢野亮, 丸岡正二, 大川晋平, 西村吾朗, 星詳子, 高峰, 山田幸生
    • Organizer
      日本光学会 Optics Japan 2009
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20091124-20091126
  • [Presentation] 拡散光トモグラフィーにおける光プローブの接触不良による画像への影響とその除去方法について2009

    • Author(s)
      松橋翔子, 福沢遼, 大川晋平, 山田幸生, 星詳子
    • Organizer
      日本光学会 Optics Japan 2009
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20091124-20091126
  • [Presentation] 光マッピング技術の基礎研究2009

    • Author(s)
      冨樫陵, 王淑萍, 大川晋平, 星詳子, 山田幸生
    • Organizer
      日本光学会 Optics Japan 2009
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      20091124-20091126
  • [Presentation] Effects of Spatial Variation of Skull and Cerebrospinal Fluid Layers on Optical Mapping of Brain Activities2009

    • Author(s)
      Shuping Wang, N.Shibahara, D.Kuramashi, S.Okawa, N.Kakuta, E.Okada, A.Maki, Y.Yamada
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Time-resolved DOT images of human forearm under excise2009

    • Author(s)
      Y.Tanikawa, Feng Gao, M.Miyakawa, T.Kiryu, Y.Endo, S.Okawa, Y.Yamada
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Effects of the anatomy of the head on optical mapping of brain activities2009

    • Author(s)
      M.Oki, N.Shibahara, R.Togashi, S.Okawa, Y.Hoshi, Y.Yamada
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Reduction of Poisson Noise from Time-Resolved Data for Diffuse Optical Tomography2009

    • Author(s)
      大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Phantom experiments of fluorescence diffuse optical tomography2009

    • Author(s)
      A.Yano, A.Marjono, K.Uchida, T.Abe, S.Okawa, G.Nishimura, Y.Hoshi, F.Gao, Y.Yamada
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] Effects of the movement of probes on the images of diffuse optical tomography2009

    • Author(s)
      S.Matsuhashi, R.Fukuzawa, S.Okawa, Y.Hoshi, Y.Yamada
    • Organizer
      The 4th Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics (APBP2009)
    • Place of Presentation
      Shilla Hotel, Jeju, Korea
    • Year and Date
      20090527-20090529
  • [Presentation] (Invited talk) "Diffuse Light Spectroscopy and Imaging for Biomedical Engineering"2009

    • Author(s)
      山田幸生
    • Organizer
      Workshop on Information, Nano and Photonics Technology 2009
    • Place of Presentation
      Kobe University, Kobe, Japan
    • Year and Date
      2009-12-01
  • [Presentation] NIRS脳機能イメージングの神経生理学的基礎 : 神経血管カップリング2009

    • Author(s)
      星詳子
    • Organizer
      第39回日本臨床神経生理学会
    • Place of Presentation
      西日本総合展示場 (北九州)
    • Year and Date
      2009-11-20
  • [Presentation] Functional near-infrared spectroscopy : basic principles and applications2009

    • Author(s)
      山田幸生
    • Organizer
      Korean Society of Human Brain Mapping
    • Place of Presentation
      Soul University, Soul, Korea
    • Year and Date
      2009-11-06
  • [Presentation] Gaze aversion : To see the invisible with eye movement2009

    • Author(s)
      Y.Hoshi, S-J.Chen
    • Organizer
      Neuroscience 2009
    • Place of Presentation
      McCormic Place Chicago, USA
    • Year and Date
      2009-10-19
  • [Presentation] マウス受精卵におけるCa^<2+>オシレーション発生時のCa^<2+>流入の解析2009

    • Author(s)
      高橋徹, 畑中貴之, 原悠輔, 白川英樹
    • Organizer
      日本動物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      グランシップ (静岡市)
    • Year and Date
      2009-09-18
  • [Presentation] マウス卵におけるSTIM/Orai タンパク質による細胞内Ca^<2+>濃度調節2009

    • Author(s)
      木所佑介, 日高裕華, 白川英樹
    • Organizer
      日本動物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      グランシップ (静岡市)
    • Year and Date
      2009-09-18
  • [Presentation] 哺乳類受精時の細胞内Ca^<2+>振動の発生・維持に対するミトコンドリアの関与2009

    • Author(s)
      今井修, 宮川薫, 熊倉裕紀, 白川英樹
    • Organizer
      日本動物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      グランシップ (静岡市)
    • Year and Date
      2009-09-18
  • [Presentation] 近赤外光を利用した生体イメージング技術の応用2009

    • Author(s)
      谷川ゆかり
    • Organizer
      電子情報通信学会2009年ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      新潟大学 (新潟市)
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] Functional role of CRAC channels in the generation and maintenance of Ca^<2+> oscillations in mammalian eggs2009

    • Author(s)
      Kidokoro, Y., Takahashi, A., Shirakawa, H.
    • Organizer
      36th International Congress of Physiological Sciences
    • Place of Presentation
      京都国際会館 (京都市)
    • Year and Date
      2009-07-29
  • [Presentation] Characterization of Ca^<2+> influx pathway activated during Ca^<2+> oscillations in mouse eggs2009

    • Author(s)
      高橋徹, 白川英樹
    • Organizer
      36th International Congress of Physiological Sciences
    • Place of Presentation
      京都国際会館 (京都市)
    • Year and Date
      2009-07-29
  • [Presentation] Optical Mapping of Brain Activities : Effects of Spatial Variation of Skull and Cerebrospinal Fluid layers2009

    • Author(s)
      S.Wang, N.Shibahara, D.Kuramashi, S.Okawa, N.Kakuta, E.Okada, A.Maki, Y.Yamada
    • Organizer
      第11回日本光脳機能イメージング研究会
    • Place of Presentation
      星陵会館 (東京都千代田区)
    • Year and Date
      2009-07-18
  • [Presentation] 3D light source reconstruction with spatial filter for fluorescence/bioluminescence diffuse optical tomography2009

    • Author(s)
      大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      ECBO (European Conference on Biomedical Optics) 2009
    • Place of Presentation
      International Conference Center Munich, Germany
    • Year and Date
      2009-06-14
  • [Presentation] 近赤外分光法の限界と可能性-拡散光を用いた生体計測への応用-2009

    • Author(s)
      谷川ゆかり
    • Organizer
      日本人間工学会第50回記念大会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所 (つくば市)
    • Year and Date
      2009-06-12
  • [Presentation] 空間フィルタによる生体内光源強度分布の三次元再構成2009

    • Author(s)
      大川晋平, 山田幸生
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀 (東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2009-04-23
  • [Presentation] 光を用いた脳と心の探究2009

    • Author(s)
      星詳子
    • Organizer
      第112回日本小児科学会
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂 (奈良)
    • Year and Date
      2009-04-17
  • [Book] 酸素代謝を利用した脳機能イメージングIn : からだと酸素の事典 (酸素ダイナミクス研究会編)2009

    • Author(s)
      星詳子
    • Total Pages
      583
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Book] 伝熱工学資料 改訂第5版「6・5・5 生体のふく射」(分担執筆pp. 157-158)2009

    • Author(s)
      山田幸生
    • Total Pages
      332
    • Publisher
      日本機械学会
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 計測対象保持具2009

    • Inventor(s)
      山田幸生, 清水仁
    • Industrial Property Rights Holder
      電気通信大学,富士フィルム(株)
    • Industrial Property Number
      特許特願2009-020331
    • Filing Date
      2009-11-30
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光断層像の生成法2009

    • Inventor(s)
      山田幸生, 大川晋平, 山本拓明
    • Industrial Property Rights Holder
      電気通信大学,富士フィルム(株)
    • Industrial Property Number
      特許特願2009-020330
    • Filing Date
      2009-11-30

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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