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光音響技術を用いた血液酸素飽和度分布画像化装置の高精度化及び性能評価

研究課題

研究課題/領域番号 16K16413
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医用システム
研究機関防衛医科大学校(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

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード光音響イメージング / 血液酸素飽和度計測 / 分光イメージング / 非侵襲計測 / 血液酸素飽和度 / 光超音波 / マルチスペクトル / 分光計測 / 光音響 / 周波数解析 / 光音響画像 / 機能イメージング / 光学特性 / ウェーブレット変換
研究成果の概要

生体にパルス光を照射し,生体内部の血液が光を吸収して発生する超音波を観測する光音響技術を利用し,局所血管の血液酸素飽和度を採血することなく計測する手法を開発することを目的とした。本研究では,光音響技術による血液酸素飽和度計測のための計測装置及び計算法を開発,精度評価用の動物実験モデルの作製,及び動物実験による精度評価を実施した。さらに,光音響技術を用いた血液酸素飽和度計測法の誤差要因となる,光減衰及び超音波減衰の影響を受けにくい新しい血液酸素飽和度計測法を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

血液酸素飽和度は,生体内におけるエネルギー産生に必要な酸素の供給状態を把握するうえで,重要な指標の一つです。採血した血液を分析する手法が標準的な計測法ですが,患者に対する負担が大きい問題があります。全身的な酸素供給状態を把握する目的では,採血を伴わないパルスオキシメータを使用可能ですが,局所的な酸素供給状態の把握する目的では依然として患者への負担を伴う手法がとられています。そこで本研究では,生体局所の血管内の血液酸素飽和度を体表から繰返し計測可能な技術を開発するための技術を開発し,評価しました。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Measurement of blood-oxygen saturation using a photoacoustic technique in the rabbit hypoxemia model2018

    • 著者名/発表者名
      Sei Kiguna,Fujita Masanori,Hirasawa Takeshi,Okawa Shimpei,Kushibiki Toshihiro,Hidenori Sasa,Kenichi Furuya,Ishihara Miya
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Monitoring and Computing

      巻: 6(1) 号: 2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1007/s10877-018-0166-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral-differential-based unmixing for multispectral photoacoustic imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Hirasawa Takeshi、Iwatate Ryu J.、Kamiya Mako、Okawa Shinpei、Fujita Masanori、Urano Yasuteru、Ishihara Miya
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 10 ページ: 2383-2383

    • DOI

      10.1364/ao.57.002383

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multispectral photoacoustic imaging of tumours in mice injected with an enzyme-activatable photoacoustic probe2017

    • 著者名/発表者名
      Hirasawa T, Iwatate JR, Kamiya M, Okawa S, Urano Y, Ishihara M
    • 雑誌名

      Journal of Optics

      巻: 19 号: 1 ページ: 14002-14002

    • DOI

      10.1088/2040-8978/19/1/014002

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Photoacoustic measurement technique for sensitive detection of contrast agents2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirasawa, Shinpei Okawa, Kazuhiro Tsujita, Miya Ishihara
    • 学会等名
      SPIE Photonics WEST BiOS 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子イメージングのための広帯域超音波センサを用いた光音響イメージングに関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      平沢壮, 大川晋平, 辻田和宏, 神谷真子, 浦野泰照, 石原美弥
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第13回 学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Multispectral photoacoustic tomography for detection of small tumors inside biological tissues2018

    • 著者名/発表者名
      Hirasawa Takeshi、Okawa Shinpei、Tsujita Kazuhiro、Kushibiki Toshihiro、Fujita Masanori、Urano Yasuteru、Ishihara Miya
    • 学会等名
      SPIE BiOS, 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of photoacoustic signal generation characteristics on fluorescence quantum yields of small organic molecule based contrast agents2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirasawa, Ryu J Iwatate, Mako Kamiya, Shinpei Okawa, Yasuteru Urano, Miya Ishihara
    • 学会等名
      SPIE Photonics West Biomedical Optics, BiOS 2017
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光音響技術を用いた小動物イメージング法に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      平沢 壮、大川 晋平、辻田 和宏、櫛引 俊宏、藤田 真敬、浦野 泰照、石原 美弥
    • 学会等名
      第38回日本レーザー医学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison of photoacoustic signal generation characteristics of small organic molecules with various fluorescence quantum yield2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hirasawa, Ryu J Iwatate, Mako Kamiya, Yuta Ikeda, Shinpei Okawa, Yasuteru Urano, Miya Ishihara
    • 学会等名
      RIEC International Workshop on Biomedical Optics 2017
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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