2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of coherent Raman scattering microendoscope and application to unstained in-situ diagnosis
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21H04950
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋本 守 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70237949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
七戸 俊明 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (70374353)
新岡 宏彦 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 非線形ラマン散乱 / 内視鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光ファイバーバンドルを用いたCARS (coherent anti-Stokes Raman scattering) 内視鏡を実現するために，より高強度なCARS信号の取得方法の検討を行った．ファイバーバンドルは完全に規則的ではなく，ある程度のずれを持つ．このため，2 つの励起光を一様に走査すると光は同時にコアを透過せず CARS光強度の低下が生じる．そこで，励起光を個別に走査するために 2 対の ガルバノミラーを組み込み，2つの励起光が同時にコアを透過するような走査信号の補正方法を考案した．これは，2つのビームで得られる透過像の相関係数が最も高い値となるように，一方のビームの走査を補正するものである．補正なしでは，2レーザー光の透過像の画像相関係数 は 0.71 であったが，補正により0.85 まで向上した．非縮退二光子吸収信号は，最大強度で4.2 倍，平均強度は 9.1 倍に増強した．これから，CARS光では8から27倍程度の増強が期待できる．
また，前年に引き続いて，偏光の制御方法の検討を行った．前年まで行っていたシングルモードファイバーを光ファバーバンドルに取り替え偏光制御を行った．10コアの偏光軸のばらつき（標準偏差）0.33πrad. を0.018πrad. へ，楕円率角 0.057πrad. を0.015πrad. へと制御することができた．
さらに，光ファイバーバンドルを用いるため得られる画像にはバンドル構造が重畳し，空間分解能が悪化する．そこで，深層学習を用いたバンドル構造除去手法について検討した．深層学習では大量の正解画像の取得が必要とされるが，CARS顕微鏡の検出側に光ファイバーバンドルを挿入したシステムを構築し，通常の検出器で観測した画像を正解像として学習を行った．この結果PSNRが10.63から25.27まで向上できることが分かった．
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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