計算科学的手法を用いた知性的光脳機能計測

• Project/Area Number: 15760026
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 安野 嘉晃 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助手 (10344871)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: OCT / SS-OCT / 眼底計測 / 光コヒーレンストモグラフィー / スペクトル干渉 / 医用断層計測 / 生体計測 / ラインフィールド光学系 / 干渉計測 / フーリエドメインOCT / スペクトルドメインOCT / フーリエドメイン / 高速 / 生体 / 断層 / 共焦点 / 収差

Research Abstract

脳に近い神経末端がin vivoで直接計測可能である眼底をターゲットとし、そこにおける神経構造・および、血管構造の可視化をこころみた。本目的のために、スペクトル領域の光干渉を用いて眼底の三次元構造を無侵襲・in vivoで計測可能である、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー(スペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置)を作成した。
筑波大学において開発された当該装置を元に、株式会社トプコンの協力により、臨床試験可能な改良型を作成し、京都大学医学部においてその臨床評価を行った。また、本装置は本年夏を目処に製品版が一般に市販される予定である。
筑波大学および京都大学における臨床試験により、眼底における視神経繊維層の3次元in vivo観察に成功した。当該部位の2次元観察は、従来市販の光コヒーレンストモグラフィー装置により可能であったが、本研究により、臨床において初めて安定した3次元観察が可能になった。
また、同装置を改良した周波数走査光コヒーレンストモグラフィー装置を開発し、人皮膚小器官の可視化を行った。さらに、本装置により撮影された情報を高速自動評価するためのアルゴリズムの開発を行った。
また、光コヒーレンストモグラフィー撮影時に、焦点深度外で画像がぼける問題の詳細を解析し、その現象を数値的に補正するアルゴリズムの開発をおこなった。本アルゴリズムをin vivo人前眼部に適用し、十分に問題解決能力があることを確認した。

Research Products

• [Journal Article] Automatic characterization and segmentation of human skin using three-dimensional optical coherence tomography (2006)
  • Author(s): Y.Hori, Y.Yasuno, S.Sakai, M.Matsumoto, T.Sugawara, V.Madjarova, M.Yamanari, S.Makita, T.Yasui, T.Araki, M.Itoh, T.Yatagai
  • Journal Title: Optics Express Vol.14, No.5 Pages: 1862-1877
  • NAID: 120007137616
• [Journal Article] Non-iterative numerical method for laterally superresolving Fourier domain optical coherence tomography (2006)
  • Author(s): Y.Yasuno, J.-i.Sugisaka, Y.Sando, Y.Nakamura, S.Makita, M.Itoh, T.Yatagai
  • Journal Title: Optics Express Vol.14 Pages: 1006-1020
  • NAID: 120007137626
• [Journal Article] Three-dimensional and high-speed swept-source optical coherence tomography for in vivo investigation of human anterior eye segments (2005)
  • Author(s): Y.Yasuno, V.D.Madjarova, S.Makita, M.Akiba, A.Morosawa, C.Chong, T.Sakai, K.-P.Chan, M.Itoh, T.Yatagai
  • Journal Title: Optics Express Vol.13 Pages: 10652-10664
  • NAID: 120007137629
• [Journal Article] Profilometry with line-field Fourier-domain interferometry (2005)
  • Author(s): T.Endo, Y.Yasuno, S.Makita, M.Itoh, T.Yatagai
  • Journal Title: Optics Express 13・3 Pages: 695-701
  • NAID: 120007137627
• [Journal Article] 赤血球による後方多重散乱光の偏光特性の解析 (2005)
  • Author(s): 山成正宏, 安野嘉晃, 谷田貝豊彦, 伊藤雅英
  • Journal Title: 光学 34・2 Pages: 90-96
  • NAID: 10014359650
• [Journal Article] ジョーンズ型フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィーによる生体組織の複屈折断層計測 (2005)
  • Author(s): 巻田修一, 安野嘉晃, 遠藤隆史, 伊藤雅英, 谷田貝豊彦
  • Journal Title: 光学 34・2 Pages: 103-108
  • NAID: 10014359688
• [Journal Article] Parallel detection polarization sensitive spectrally interferometric poralization sensitive OCT (2004)
  • Author(s): Y.Yasuno, S.Makita, T.Endo, M.Itoh., T.Yatagai
  • Journal Title: Proceedings of SPIE 5316 Pages: 306-313
• [Journal Article] Polarization sensitive complex Fourier domain optical coherence tomography for Jones matrix imaging of biological samples (2004)
  • Author(s): Y.Yasuno, S.Makita, T.Endo, M.Itoh, T.Yatagai, M.Takahashi et al.
  • Journal Title: Applied Physics Letters 85・15 Pages: 3023-3025
• [Journal Article] One-shot-phase-shifting Fourier domain optical coherence tomography by reference wavefront tilting (2004)
  • Author(s): Y.Yasuno, S.Makita, T.Endo, G.Aoki, M.Itoh, T.Yatagai
  • Journal Title: Optics Express 12・25 Pages: 6184-6191
  • NAID: 120007137630
• [Publications] T.Wiesendanger, Y.Yasuno, A.Ruprecht, T.Yatagai, H.J.Tiziani: "Characterization of Microoptic Arrays by Evaluation of the Axial Confocal Response."Optical Review. Vol.10 No.4. 301-302 (2003)
• [Publications] Y.Yasuno, T.Wiesendanger, A.Ruprecht, T.Yatagai, H.J.Tiziani: "Determination of Aberration Coefficient of Microoptic Arrays from Axial Confocal Response by Neural Method"Optical Review. Vol.10 No.4. 318-320 (2003)
• [Publications] S.Makita, Y.Yasuno, Y.Satoh, M.Itoh, T.Yatagai: "Polarization-Sensitive Spectral Interferometric Optical Coherence Tomography for Human Skin Imaging"Optical Review. Vol.10 No.5. 366-369 (2003)
• [Publications] Y.Yasuno, Y.Satoh, S.Makita, M.Itoh, T.Yatagai: "Polarization Sensitive Spectral Interferometric Optical Coherence Tomography for Biological Samples"Optical Review. Vol.10 No.5. 498-500 (2003)
• [Publications] 安野嘉晃: "高速スペクトル干渉光コヒーレンストモグラフィーによる生体組織の複屈折計測"O plus E. 2003年11月号. 1254 (2003)
• [Publications] Y.Yasuno, T.Wiesendanger, A.Ruprecht, S.Makita, M.Itoh, T.Yatagai: "Wavefront-flatness evaluation by wavefront-correlation-information-entropy method and its application for adaptive confocal microscope"Optics Communications. Vol.232 No.1-6. 91-97 (2004)