| 研究課題/領域番号 |
21H04950
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
橋本 守 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70237949)
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| 研究分担者 |
七戸 俊明 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (70374353)
新岡 宏彦 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)
2023年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2022年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2021年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
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| キーワード | 非線形ラマン散乱 / 内視鏡 / 無標識イメージング / 顕微内視鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
色素の静脈投与なしに癌を内視鏡検査で確定診断するために，上部消化管内視鏡(胃カメラ)の 鉗子孔に挿入可能な非線形ラマン散乱プローブ顕微内視鏡を開発する．非線形ラマン散乱を用いることで，無染色・高空間分解能・高速な細胞，細胞核の形状観測を可能とし，内視鏡検査時の 確定診断を実現する．プローブヘッドを受動光学素子のみで構成することで直径3 mm 長さ 20 mm 以下に小型化して，曲がった胃カメラの鉗子孔にも挿入可能とする.さらに，光ファイバーを用いた光源を開発し，持ち運び可能な非線形ラマン散乱プローブ顕微内視鏡を実現する.
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| 研究実績の概要 |
光ファイバーバンドルを用いたCARS (coherent anti-Stokes Raman scattering) 内視鏡を実現するために，より高強度なCARS信号の取得方法の検討を行った．ファイバーバンドルは完全に規則的ではなく，ある程度のずれを持つ．このため，2 つの励起光を一様に走査すると光は同時にコアを透過せず CARS光強度の低下が生じる．そこで，励起光を個別に走査するために 2 対の ガルバノミラーを組み込み，2つの励起光が同時にコアを透過するような走査信号の補正方法を考案した．これは，2つのビームで得られる透過像の相関係数が最も高い値となるように，一方のビームの走査を補正するものである．補正なしでは，2レーザー光の透過像の画像相関係数 は 0.71 であったが，補正により0.85 まで向上した．非縮退二光子吸収信号は，最大強度で4.2 倍，平均強度は 9.1 倍に増強した．これから，CARS光では8から27倍程度の増強が期待できる．
また，前年に引き続いて，偏光の制御方法の検討を行った．前年まで行っていたシングルモードファイバーを光ファバーバンドルに取り替え偏光制御を行った．10コアの偏光軸のばらつき（標準偏差）0.33πrad. を0.018πrad. へ，楕円率角 0.057πrad. を0.015πrad. へと制御することができた．
さらに，光ファイバーバンドルを用いるため得られる画像にはバンドル構造が重畳し，空間分解能が悪化する．そこで，深層学習を用いたバンドル構造除去手法について検討した．深層学習では大量の正解画像の取得が必要とされるが，CARS顕微鏡の検出側に光ファイバーバンドルを挿入したシステムを構築し，通常の検出器で観測した画像を正解像として学習を行った．この結果PSNRが10.63から25.27まで向上できることが分かった．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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