2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of rigid-endoscope OCT system using KTN optical probe
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21K12644
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
近江 雅人 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60273645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 正和 広島大学, 医系科学研究科(医), 寄附講座准教授 (60372158)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | OCT / KTN光スキャナー / 硬性内視鏡型OCT / 整形外科応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．KTN光スキャナーOCT硬性内視鏡プローブの開発:本研究では、KTN光スキャナーによるOCT用硬性内視鏡プローブを開発した。OCTプローブはKTN２次元光スキャナーで構成される。KTN光スキャナーは１台で１軸の光スキャンを実現するため、OCTプローブでは2台のKTN光スキャナーを直列に90°回転させた配置で実装し、x軸とy軸の2軸をスキャンする構成とした。KTNスキャナーの先端部には、幹部まで光を届けるニードル状のGRINレンズを装着した。実際の動作では、プレバイアス電圧±300Vを印可してその後、600Vの交流電圧を印可してビームを走査した。この時のビームの偏向角は約130ｍradが得られ、これを2次元ラスタースキャンしてビームを走査させた。ビーム走査範囲として2.1×2.1ｍｍを実現した。x軸方向に300Hz、y軸方向に1Hzのノコギリ波電圧を駆動し、これらを同期させることにより3D-OCT画像を取得した。
２．可搬型OCTシステムと実用装置への展開:KTNを用いた２次元光スキャナープローブをOCT干渉光学系に接続し、患部へレーザー光を導光し出射するプローブとして実装した。まず、人皮膚組織として指先指紋部のOCTを取得し、3次元イメージングを構築した。硬性内視鏡型OCTシステムをシステムラックに収納した可搬型OCTシステムの実用化を連携企業と計画中である。
３．変形性関節症のOCT画像解析と整形外科分野への応用:動物実験モデルを用いて骨・軟骨病変のOCTイメージの取得を検討した。マウス変形性膝関節症モデルを用いてOCTイメージを取得し、正常部と異常部位の差異の定量的解析を試みた。OCT画像の解析ソフトを開発し、これにより関心領域（ROI）を設けてOCT画像におけるBitmap形式からCVS形式に変換し、OCT値として定量的に評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．KTN光スキャナーOCT硬性内視鏡プローブの開発と3D-OCTの構築：KTN光スキャナーによるOCT用硬性内視鏡プローブを開発した。KTN２次元光スキャナーでは、x軸とy軸でスキャンの原点が異なるため、リレーレンズ系を構築し、出口側で2軸のスキャン原点を一致させた。KTNスキャナーの先端部には、ニードル状のGRINレンズを装着した。GRINレンズの集光系をテレセントリック系とし、ビーム走査範囲でイメージの歪みがない光学系を実現した。ビーム走査範囲として2.1×2.1ｍｍを実現し、当初の目標を達成した。さらにx軸方向に300Hz、y軸方向に1Hzのノコギリ波電圧を駆動し、これらを同期させることにより3D-OCT画像を取得した。
２．可搬型OCTシステムと実用装置への展開：KTNを用いた２次元光スキャナーをサンプルプローブとしてOCT干渉光学系に接続し、患部へレーザー光を導光するプローブとして実装した。硬性内視鏡型OCTシステムをシステムラックに収納し、可搬型OCTシステムの実用化を連携企業と検討中である。
３．変形性関節症のOCT画像解析と整形外科分野への応用：小動物実験モデルを用いて骨・軟骨病変の断層像取得を行うことができた。マウス変形性膝関節症モデルを用いてOCTイメージを取得した。OCTイメージから正常部と異常部位の差異の定量的解析を行った。OCT画像の解析ソフトを開発し、関心領域（ROI）を設けてOCT画像におけるBitmap形式からCVS形式に変換し、定量的に評価することができた。初期変形性関節症の変性の一種である軟骨組織の最表層の変性をOCTで確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．KTN光スキャナーOCT硬性内視鏡プローブの開発と3D-OCTの構築：KTN光スキャナーによるOCT用硬性内視鏡プローブを開発している。KTN２次元光スキャナーでは、x軸とy軸でスキャンの原点が異なるため、リレーレンズ系を構築し、出口側で2軸のスキャン原点を一致させる。KTNスキャナーの先端部には、ニードル状のGRINレンズを装着し、GRINレンズの集光系をテレセントリック系とする。OCTイメージング範囲の評価のため、ビーム焦点深度とイメージング深さの定量評価を行う。3D-OCTの構築に関してはソフトにより各々のOCT画像原点の補正を行い、画像調整を行った上で3D画像を構築する。
２．可搬型OCTシステムと実用装置への展開：KTNを用いた２次元光スキャナーをサンプルプローブとしてOCT干渉光学系に接続し、患部へレーザー光を導光するプローブとして実装する。硬性内視鏡型OCTシステムをシステムラックに収納し、可搬型OCTシステムの実用化を連携企業と検討する。
３．変形性関節症のOCT画像解析と整形外科分野への応用：小動物実験モデルを用いて骨・軟骨病変の断層像取得を行う。マウス変形性膝関節症モデルを用いてOCTイメージを取得し、OCTイメージから正常部と異常部位の差異の定量的解析を行っている。OCT画像の解析ソフトを開発し、関心領域（ROI）を設けてOCT画像におけるBitmap形式からCVS形式に変換し、定量的に評価している。今後は組織性状に着目して、光偏光特性をOCTで可視化・解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究分担者の研究費用が少なくなったため。
翌年度はより共同研究を進めて予算を使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
