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光の散乱を利用した開頭が不要な脳蛍光イメージングの実現

研究課題

研究課題/領域番号 20K04517
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関成蹊大学 (2022-2023)
宮崎大学 (2020-2021)

研究代表者

中野 和也  成蹊大学, 理工学部, 准教授 (80713833)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード位相回復 / スペックル / 散乱光 / 位相回復アルゴリズム / 光散乱イメージング / 光伝搬モンテカルロ法 / 生体イメージング / スペックル相関 / 散乱媒質 / 蛍光イメージング / 生体医用光学 / 生体組織イメージング
研究開始時の研究の概要

現在,生体組織の観察においては,生体組織による光の散乱により生体内部の像にボケが生じてしまうことが問題とされている.特に,脳組織の観察においては,頭蓋骨が高散乱体であるため,頭蓋骨を外科的に除去(開頭)するが,出血を回避することは難しく脳にダメージを与えてしまう.そこで,これらの問題に対して,本研究では、光学的メモリー効果を応用して開頭せずに観察する生体蛍光撮像法の基礎研究を実施する.

研究成果の概要

本研究では,物体からの光が散乱媒質によって散乱した光を用いて物体像を再構成するための基礎研究を実施した.散乱媒質としては,拡散板から生体ファントムまで使用して実験を行っている.画像再構成のための撮像システムは複数試作した.さらに,再構成原理として用いられているoptical memory effectに注目し,それを調査する目的で光学システムを構築した.一定の条件において画像再構成は成功し,optical memory effectも確認することができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体組織といった散乱媒質中の物体を光によりイメージングしようとすると,光が散乱や吸収されることから,媒質の厚さや散乱係数などにより媒質中の物体を確認することが困難になる.本研究ではそのような散乱媒質を通過した光から物体像を再構成及びその原理となっているoptical memory effectに対する基礎的な研究を実施している.本成果が散乱媒質中の物体を観察するアプローチの1つになるものと考えている.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of singular phase based on double random phase encoding using phase retrieval algorithm2020

    • 著者名/発表者名
      Nakano Kazuya、Suzuki Hiroyuki
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: 134 ページ: 106300-106300

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2020.106300

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Basic Research on Brain Fluorescence Imaging without Craniotomy2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Nakano
    • 学会等名
      Symposium on Multimodal Medical Engineering (MME, 2021) THE 2nd FINNISH - JAPANESE MEDICAL PHOTONICS SYMPOSIUM (ONLINE)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hemodynamics imaging based on digital color images2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Nakano, Izumi Nishidate
    • 学会等名
      The 10th Japan-Korea Workshop on Digital Holography & Information Photonics (DHIP 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 可視光線に基づく血行動態イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      中野和也
    • 学会等名
      レーザー学会第546回研究報告
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 中野研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/nakano-lab/home

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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