2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of five-dimensional photoacoustic microscopy for analysis of tumor vasculature
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22K12856
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
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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| 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 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 教授 (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)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 光音響顕微鏡 / 光音響イメージング / 分光イメージング / ハイパースペクトルイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，5D光音響顕微鏡構築のための基礎検討を実施した。研究代表者はこれまでに，メラニンやヘモグロビン等の光吸収体を吸収波長で弁別しながら，光学顕微鏡レベルの空間分解能で3次元イメージングを行えるハイパースペクトル光音響顕微鏡を構築している。本研究計画は，本技術によるデータ取得を高速化してリアルタイムでのイメージングを可能とすることで5D光音響顕微鏡（3次元空間＋波長＋時間）を構築するものであり，今年度はデータ取得の高速化について検討した。
光音響顕微鏡で3次元イメージングを行うためには，サンプル表面において励起光を2次元的に走査する必要がある。従来は自動ステージによりサンプルを機械的に走査していたが，自動ステージの移動速度がデータ取得速度のボトルネックとなっていた。本研究では，光音響顕微鏡によるリアルタイム3次元イメージングを可能とするために，ガルバノスキャナを用いた高速走査を適用した。さらに，高速化に伴う感度の低下を抑制可能な新しい信号検出方式を考案し，原理検証実験を実施した上で光音響顕微鏡に搭載し，高感度化が可能なことを実証した。この結果，1 fps以上の速度で3次元画像を取得可能なイメージング速度を実現できた。これらの結果，1 fps以上の速度で3次元画像を取得可能な光音響顕微鏡を構築できた。
構築した光音響顕微鏡を用いて，生体内部の光吸収体の3次元分布をリアルタイムに可視化できることを実証するために，生体内の主要な光吸収体であるヘモグロビンを標的としたin vivo血管分布イメージングや，血液内に投与した造影剤のリアルタイムイメージングを実施した。この結果，血液と造影剤を標的としたリアルタイム3次元イメージングがそれぞれ可能なことを実証した。
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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
現在までに，光音響顕微鏡の高速化と，in vivoイメージングへの適用を実施できており，おおむね計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，今年度に検討した光音響顕微鏡の高速化法をハイパースペクトル光音響顕微鏡に適用することで，5次元光音響顕微鏡を実現するとともに，皮膚がんへの応用に向けて腫瘍モデル動物を対象とした動物実験を実施する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：研究計画当初は光音響顕微鏡の高速化のためにガルバノミラーを購入する計画であったが，既存品を適用できたため。高感度化のために超音波センサを新規に購入する計画であったが長納期で年度内納品が不可のため次年度に購入することとしたことため。
使用計画：装置の性能向上のための光学部品及び超音波センサを購入する。次年度は動物実験に注力できる見込みであり，実験動物モデルの作成や病理標本の補助について，必要に応じて人件費・謝金を支出する。また，研究成果の発表（論文，学会発表）にかかる費用を支出する。
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Research Products
(4 results)
