2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of hyperspectral photoacoustic microscopy and its application to diagnosis of spread of skin cancer lesions

Research Project

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Project/Area Number	19K12856
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 90130:Medical systems-related
Research Institution	National Defense Medical College
Principal Investigator	Hirasawa Takeshi 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)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	東隆一防衛医科大学校(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, 病院形成外科, 教授 (00531112) 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) 石原美弥防衛医科大学校(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, 教授 (30505342)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	光音響 / 光超音波 / 顕微鏡 / 分光 / ハイパースペクトル / メラニン / 皮膚がん
Outline of Final Research Achievements	Optical resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) provides the three-dimensional distribution of near-surface optical absorbers (such as hemoglobin and melanin) in living tissue at the spatial resolution of optical microscopy. In OR-PAM, multiple imaging using different excitation wavelengths was required to image multiple optical absorbers individually. In this research, we have developed a hyperspectral photoacoustic microscope that can acquire spectral information of optical absorbers in a single imaging and can image multiple light absorbers individually. In some types of skin cancer, including melanoma, the cancer cells themselves are known to produce melanin. Accurate measurement of the spread of skin cancer lesions during surgery may reduce the risk of reoperation. For this purpose, we discussed application of hyperspectral photoacoustic microscopy to diagnosis of spread of skin cancer lesions.
Free Research Field	医用工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	皮膚がん病変は肉眼的境界を越えた不規則な病変の広がりを示し，手術中に病変の広がりを正確に把握することが困難であるため，従来は腫瘍の肉眼的境界の周囲の正常に見える部分を含めて切除しているが，一定割合の症例で再手術の適用例が生じており，当該分野におけるニーズは大きい。学術的な観点では，本研究で開発したハイパースペクトル光音響顕微鏡技術は，生体内の光吸収体の3次元分光画像を体動の影響なく取得可能な新規のイメージング技術であり，ヘモグロビンやメラニンに加えて，様々な造影剤や色素タンパク等の可視化も可能であり，臨床医学のみならず基礎医学においても幅広い応用の可能性を有している。