2014 Fiscal Year Annual Research Report
新原理集約による体内３次元構造の光透視イメージングの実用化
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25282123
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 孝一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (30125322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 信樹 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30271638)
加藤 祐次 北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (50261582)
北間 正崇 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (50285516)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光透視 / イメージング / 散乱 / 生体計測 / 医療応用 / 光ＣＴ / 3D / 光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マクロな生体内部の構造情報および機能情報を、光により３次元的に透視イメージングすることをめざし、これまで開発してきた新原理を集約することにより、それを具現化するシステムを新たに開発しようとするものである。二年度は、初年度の３次元光透視原理の確立を受け、それを具体化するシステムの開発を行った。具体的内容は、次のとおりである。
１．システム最適化のため、次のようなシミュレーションを繰り返し行い、システムパラメータの最適化を図った。1) 輸送方程式の拡散近似解またはモンテカルロ法を用いた、拡散性散乱媒質における光伝搬のシミュレーション； 2) 光計測における誤差が吸光度推定の逆問題解に及ぼす影響のシミュレーション； 3) ３次元透視像再構成アルゴリズムのシミュレーション
２．シミュレーションにより得られた最適化パラメータの実験的検証を行った。
３．決定したシステムパラメータを実装するハードウェアおよびソフトウェアを設計した。
４．設計したシステムの製作を開始し、次のように試作システムの主要部分を開発した。1) 設計に基づき、ハードウェア各部を製作するとともにソフトウェア各部を実装； 2) ハードウェア各部、ソフトウェア各部をシステム化 3)システムの動作試験を通して、システム化に起因する問題点を抽出
研究成果の発表：国際学術誌2件、国際会議2件、国内研究会7件、および特別講演3件（国際会議1件を含む）において、本研究の成果を発表した。
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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
当初の計画通り、第二年度は初年度の成果を受け、シミュレーションによるシステムの最適化、システム各部の設計および製作、システム主要部の開発を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
第二年度で開発したシステムをもとにプロトタイプシステムを製作し、次のようにその実用性評価を行う。
１．内部構造既知の生体モデルファントムを製作する。
２．モデルファントムを用い、得られた３次元光透視像の誤差、精度、再現性、空間分解能、実時間性などの基本性能を調べる。
３．ラット等実験動物を用い、３次元光透視を行う。
４．これらの評価を通し、開発手法の実用性を実証する。
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| Causes of Carryover |
研究経費の効率的使用により、研究レベルを低下させることなく、研究経費の節約を図ることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初計画における第３年度の研究活動に使用する。第２年度に経費節約および効率的使用により生じた残額については、次年度の物品費および国際会議発表等の研究活動に使用する。
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