2021 Fiscal Year Research-status Report
近赤外光生体イメージングと血管新生シミュレーションによる創傷治癒過程の定量的計測
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21K04085
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
大川 晋平 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 教授 (20432049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 壮登 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, 助教 (20866735)
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) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光トモグラフィ / 血管新生 / 逆問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光音響トモグラフィや拡散光トモグラフィなどの近赤外光を用いた生体トモグラフィ技術は放射線被曝などの心配が無く、ベッドサイドなどでも用いることができる患者に優しい診断技術として期待されており、特にヘモグロビンによる光の吸収を利用することによって乳がんなど、血管新生を伴う生体深部のがんのイメージングを行うことができる。このイメージング技術によって血管分布（血液濃度分布）の時間的な変化を捉え、血管新生の数理モデルを用いて画像解析することによって、VEGF等の血管新生因子の分布とその発生源（がんの低酸素領域）を特殊な色素等を用いずにイメージングすることができるのではないか、という発想に基づき研究を行った。
拡散方程式を用いた血管新生数理モデルの基礎となる部分を構築し、シミュレーションを行って、既知とした血管新生因子分布を用いて作成したシミュレーションデータと数理モデルによる計算結果の誤差を最小にする最適化問題を解いて、血管新生因子分布を画像再構成することを試みた。
また、マウス等の動物実験による光を用いたイメージングの実測データからの血管新生因子分布の画像化に向けて、イメージング装置の構築に着手し、簡便な光トモグラフィ装置の構築に向けて、レーザーダイオードや、アバランシェフォドダイオード、光ファイバーなどを用いた光源や光、音響の検出方法について検討を行った。研究代表者の所属変更に伴って新たな装置開発が必要になるなどの課題が生じているが、次年度以降のイメージング実験、数理モデルを用いた画像再構成に向けての基盤を構築することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の所属変更により、光トモグラフィ画像再構成に関する数値計算の精度検証のために使用する新たな光トモグラフィ装置開発が必要になった。また、世界的な情勢から、センサなどの部材の入手に時間がかかっており、光音響・拡散光トモグラフィ装置の構築に関してやや遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
光トモグラフィ装置開発にまだ時間を要するため、先ずは光トモグラフィの画像再構成法や数理モデルを用いた血管新生についてのコンピュータを用いたシミュレーション研究に重点をおいて引き続き研究を進める。それと同時に、光トモグラフィ装置のための部材調達を行い、引き続き装置開発を進める。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の所属変更による作業の増加や、世界的な情勢による部材調達の遅れによって研究の予定が変更になり、次年度使用額が生じた。引き続き光トモグラフィ装置開発のための部材調達に予算を使用する。
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