2011 Fiscal Year Research-status Report
簡易生体内蛍光イメージング実現のための新たな３次元再構成技術の開発
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23500509
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
加藤 祐次 北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (50261582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 孝一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (30125322)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 医用・生体画像 / 蛍光イメージング |
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| Research Abstract |
本研究では、体内蛍光物質のイメージングを体表から簡便な手法で行う技術の開発を目的としている。特に、体内導入可能な血管蛍光造影剤やがん親和性の光感受性薬品等の生体内の分布画像を光散乱により劣化した蛍光画像の復元を具体的な目的とする。 平成２３年度においては、まず基本原理確認のため、簡易モデルによる体内蛍光物質深さに対する体表蛍光強度分布の理論及び実験的解析、並びに深さ計測手法の確立を図り、さらに簡易モデルによる深さ計測基礎実験による検証を行った結果、以下の２点の通りに示す成果が得られた。 1. 簡易モデルによる散乱媒質内蛍光物質深さに対する観測表面蛍光強度分布の理論及び実験的解析を行った。まず、生体を対象とした簡易光学モデルを設定し、光拡散モデルによる理論解析により、励起光源配置に対する観測表面蛍光強度分布を求め、散乱媒質内蛍光物質深さとの関係を明らかにし、深さ推定法の基本原理を確立した。次に、蛍光物質を挿入した生体モデル試料を用いて、複数の励起光源により観測表面における蛍光強度分布を計測し、励起光源配置によるその変化について実験的な評価を行った。そして前述の理論解析と比較を行い、原理の実験的評価より妥当性を確認した。 2. 簡易モデルによる深さ計測基礎実験を行った。深さの異なる位置に配置した蛍光物質に対して深さ推定実験を行った結果、確度のよい深さ推定が可能であることが明らかとなった。更に、得られた推定深さを基に画像復元法を行った結果、３次元蛍光物質分布の復元が可能であることが明らかとなった。
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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
本研究期間内に明らかにすべきは、計画では下記の３項目である。1. 基本原理：基本原理確認のため、簡易モデルによる生体内蛍光物質深さに対する体表蛍光強度分布の理論解析並びに深さ計測手法の確立。簡易モデルによる深さ計測基礎実験による検証。2. 蛍光分布計測システムの設計：励起光源配置、蛍光画像撮影方法の最適化の検討。生体の光学定数に対する深さ計測精度の検討と最適化。3. 蛍光分布計測システムの検証：各種蛍光モデルを用いた検証実験。この３項目のなかで平成２３年度までに、項目１についてはほぼ完了している。これは当初の計画どおりの進捗状況であるため、「現在までの達成度」の評価としては「おおむね順調に進展している」が妥当である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２４年度は前年度の結果を踏まえ当初の計画通り、下記の項目について検討を行う。1. 励起光源配置または蛍光画像撮影方法の最適化の検討1.1. 深さ推定における励起光源配置による影響について、理論並びに実験的に評価し、最適な励起光源配置の検討を行う。1.2. 蛍光画像撮影法については、出射面に対する角度を主パラメータとして撮影条件の評価を行い、深さ推定並びに画像復元における最適撮影条件を探索する。2. 生体の光学定数の変化に対する深さ計測精度の検討2.1. 生体程度の散乱や吸収の光学定数の変動範囲における、深さ推定の精度を評価し、問題点があれば、光学定数変動に対して安定な計測条件の検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
「今後の研究の推進方策」の記載事項の推進のため、平成２３年度に比べ測定精度等の向上が必要となる。そのため、光学機構部品、光学素子部品、画像処理関連部品等の購入に重点的に研究費を充当していく。なお、経費の節減の結果生じた使用残について、光学機構部品、光学素子部品を主に使用する。
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