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近赤外分光イメージングによる組織深部病変の可視化

研究課題

研究課題/領域番号 21H03844
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

竹村 裕  東京理科大学, 創域理工学部機械航空宇宙工学科, 教授 (60408713)

研究分担者 高松 利寛  東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 講師 (10734949)
長谷川 寛  国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 室長 (20793665)
竹下 修由  国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 部長 (40645610)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワード近赤外分光イメージング / ハイパースペクトラルイメージング / 軟性内視鏡 / 硬性内視鏡 / 深部組織可視化 / 近赤外分光 / 組織深部病変の可視化 / スペクトルイメージング / 機械学習 / 深部組織の可視化
研究開始時の研究の概要

消化管がんは軟性内視鏡下で視認でき,早期がんであれば粘膜にできたがんを剥離することで内科的に治療が可能である.しかし,進行がんは硬性内視鏡や切除デバイスを腹腔側から挿入し,がんを含んだ腸管領域を外科的に切除する.この時,がんの所在を視認する必要があるが,症例によっては正常組織の深部に隠れて視認できないため,適切なマージンを確保して切除することに難渋することがある.

そこで本研究では,生体透過性の高い近赤外光を用いハイパースペクトラルイメージング技術を組合せた技術を確立し,組織深部に浸潤したがんを腹腔側から非侵襲かつ標識なしで可視化する技術を探求する.

研究成果の概要

消化管がんは軟性内視鏡下で視認でき,早期がんであれば粘膜にできたがんを剥離することで内科的に治療が可能であるが,浸潤した進行がんや深部組織の血管,神経などは正常組織に隠れて視認できない.そこで本研究では,生体透過性の高い近赤外光とハイパースペクトラルイメージングを組合せた技術を確立し,人体内での近赤外分光イメージングを実現する内視鏡を開発した.さらに,既存の内視鏡下では見ることのできない組織深部やがんを非侵襲かつ標識なしで可視化を摘出検体と動物実験を用いて実証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

組織深部の病変や生きた動物の神経を可視化した研究は世界的に見ても前例がなく,本研究の学術的独自性は非常に高い.この技術を応用した内視鏡システムや顕微鏡システムは設計上実現可能であるため,今後実臨床で組織深部に存在するがんだけでなく血管,尿管,神経叢などの視覚化への応用が期待できる.見えないものを可視化することによって,手術中に浸潤したがん領域の特定,血管,神経,尿管などの深部組織の可視化が可能となり,手術ナビゲーションの性能向上に貢献します.それにより,医療の発展を実現し,患者のみならず医師のQOL向上が期待できます.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Non-invasive imaging of exposed nerves in vivo with near-infrared hyperspectral laparoscopic devices2024

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Ryodai、Takamatsu Toshihiro、Sato Konosuke、Okubo Kyohei、Umezawa Masakazu、Takeshita Nobuhiro、Hasegawa Hiro、Yokota Hideo、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 雑誌名

      Proc. SPIE Medical Imaging 2024

      巻: - ページ: 68-68

    • DOI

      10.1117/12.3006474

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of deep lesion in resected stomach by near-infrared hyperspectral imaging2024

    • 著者名/発表者名
      Takamatsu Toshihiro、Fukushima Ryodai、Yokota Hideo、Ikematsu Hiroaki、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 雑誌名

      Proc. SPIE Medical Imaging 2024

      巻: - ページ: 60-60

    • DOI

      10.1117/12.3006359

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating the identification of the extent of gastric cancer by over-1000?nm near-infrared hyperspectral imaging using surgical specimens2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsui Tomohiro、Mori Akino、Takamatsu Toshihiro、Kadota Tomohiro、Sato Konosuke、Fukushima Ryodai、Okubo Kyohei、Umezawa Masakazu、Takemura Hiroshi、Yokota Hideo、Kuwata Takeshi、Kinoshita Takahiro、Ikematsu Hiroaki、Yano Tomonori、Maeda Shin、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 28 号: 08

    • DOI

      10.1117/1.jbo.28.8.086001

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hyperspectral imaging and detection mapping of in vivo biological tissues applying near-infrared laparoscope2023

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Ryodai、Takamatsu Toshihiro、Mori Akino、Sato Kounosuke、Okubo Kyohei、Umezawa Masakazu、Takeshita Nobuyoshi、Hasegawa Hiro、Yokota Hideo、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 雑誌名

      Proc. SPIE Medical Imaging 2023

      巻: - ページ: 90-90

    • DOI

      10.1117/12.2653684

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Over 1000 nm Near-Infrared Multispectral Imaging System for Laparoscopic In Vivo Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Takamatsu Toshihiro、Kitagawa Yuichi、Akimoto Kohei、Iwanami Ren、Endo Yuto、Takashima Kenji、Okubo Kyohei、Umezawa Masakazu、Kuwata Takeshi、Sato Daiki、Kadota Tomohiro、Mitsui Tomohiro、Ikematsu Hiroaki、Yokota Hideo、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 8 ページ: 2649-2649

    • DOI

      10.3390/s21082649

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wavelength Bands Reduction Method in Near-Infrared Hyperspectral Image based on Deep Neural Network for Tumor Lesion Classification2021

    • 著者名/発表者名
      Akimoto Kohei、Ike Reiichirou、Maeda Kosuke、Hosokawa Naoki、Takamatsu Toshihiro、Soga Kohei、Yokota Hideo、Sato Daiki、Kuwata Takeshi、Ikematsu Hiroaki、Takemura Hiroshi
    • 雑誌名

      Advances in Image and Video Processing

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.14738/aivp.91.9475

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non-invasive imaging of exposed nerves in vivo with near-infrared hyperspectral laparoscopic devices2024

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Ryodai、Takamatsu Toshihiro、Sato Konosuke、Okubo Kyohei、Umezawa Masakazu、Takeshita Nobuhiro、Hasegawa Hiro、Yokota Hideo、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of deep lesion in resected stomach by near-infrared hyperspectral imaging2024

    • 著者名/発表者名
      Takamatsu Toshihiro、Fukushima Ryodai、Yokota Hideo、Ikematsu Hiroaki、Soga Kohei、Takemura Hiroshi
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外ハイパースペクトラル内視鏡による生体深部組織の非侵襲分析2024

    • 著者名/発表者名
      福島諒大, 佐藤幸之助,髙松利寛,梅澤雅和, 竹下修由,長谷川寛,横田秀夫, 曽我公平, 竹村裕
    • 学会等名
      令和5年度分析イノベーション交流会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 生体深部の組織を可視化する近赤外ハイパースペクトル硬性内視鏡デバイスの開発2023

    • 著者名/発表者名
      福島諒大, 佐藤幸之助,髙松利寛,梅澤雅和, 竹下修由,長谷川寛,横田秀夫, 曽我公平, 竹村裕
    • 学会等名
      第39回近赤外フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外ハイパースペクトル腹腔鏡によるin vivo露出神経の2個体間識別2023

    • 著者名/発表者名
      福島諒大, 佐藤幸之助,髙松利寛,竹下修由,長谷川寛,横田秀夫, 曽我公平, 竹村裕
    • 学会等名
      2023年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外分光イメージング内視鏡の非破壊検査への応用2023

    • 著者名/発表者名
      竹村 裕,林 聖也,福島 諒大, 高松 利寛
    • 学会等名
      (一社)日本非破壊検査協会 「第1回NDE4.0シンポジウム」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of NIR-HSI Laparoscope for Distinguishing Deep Tumor Lesion without Labeling2022

    • 著者名/発表者名
      oRyodai Fukushima, Ren Iwanami, Akino Mori, Toshihiro Takamatsu, Hiroaki Ikematsu, Hideo Yokota, Kouhei Soga, and Hiroshi Takemura
    • 学会等名
      2022 Biophotonics Congress: Biomedical Optics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavelength Selection of Near-Infrared Hyperspectral Imaging for Gastric Cancer Detection2021

    • 著者名/発表者名
      oAyano Yahata, Hiroshi Takemura,Toshihiro Takamatsu, Ren Iwanami, Masakazu Umezawa,Kyohei Okubo, Kohei Soga, Tomohiro Mitsui, Tomohiro Kadota, Takeshi Kuwata, Hiroaki Ikematsu, Hideo Yokota
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Informatics and BioMedical Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 可視~近赤外の広範囲でハイパースペクトルイメージングが可能な硬性内視鏡システムを開発

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/today/archive/20240426_1672.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 発光装置及び光学機器2024

    • 発明者名
      竹村裕,高松利寛,林聖也
    • 権利者名
      竹村裕,高松利寛,林聖也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-056000
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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