研究課題/領域番号 |
22K04962
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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研究機関 | 筑波大学 |
研究代表者 |
巻田 修一 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50533345)
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研究分担者 |
安野 嘉晃 筑波大学, 医学医療系, 教授 (10344871)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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キーワード | 光コヒーレンストモグラフィ / デジタルフォーカス補正 / 不随意運動 / デジタル収差補正 |
研究開始時の研究の概要 |
高速な三次元生体組織イメージングが可能な光コヒーレンストモグラフィー (OCT) には横分解能が低いという問題がある。これを解決可能なデジタル収差補正には、通常の OCT よりさらに高速な撮影速度が求められる。 本研究では、生体の不随意運動に耐性のあるデジタル収差補正方法を開発して、高分解能 OCT 三次元イメージングを実証することを目的とし、 ① 1次元走査分の OCT 信号のみでデジタル収差補正を行うアプローチ方法を提案して検証、 ② 生体の OCT イメージングに対する提案手法の実証と問題点の検証 ③ 提案方法におけるデジタル収差補正の最適化 を行う。
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研究実績の概要 |
本研究課題のアプローチの主軸である、1次元の収差補正と複数方向の走査データの組わせによる分解能向上について、in vivo ヒト皮膚でのデジタルフォーカス補正による原理検証を行った。狭い走査範囲でのモーション補正と、一次元デジタルフォーカス補正と複数方向の走査データを組み合わせた補正をかけることにより、不随意運動による位置ずれが補正され、デフォーカスによる皮膚内部構造のボケが改善された。ピント位置(インフォーカス)から遠い深さ位置でも微細な内部構造を可視化できることが確認できた。 また、高次収差を含めた 3次元 OCT データを補正するための理論モデルを構築し、基本アルゴリズムの実装を行った。微粒子試料を用いた検証により、高次収差が存在する場合でも、3次元 OCT データの補正を各深さ毎に処理することなく達成できることが確認できた。ただし、高次収差を含む場合、補正パラメータの推定は多次元最適化問題となり、収束に難がある場合が確認された。 In vivo ヒト網膜イメージングにおいて、プローブ光を Lissajous パターンで走査しつつ走査位置をずらすことで、高密度空間サンプリングと広い画角を達成した [Makita et al., Biomed. Opt. Express 13, 5212-5230 (2022)]。この手法と本課題で提案する収差補正方法の組合わせることで、広い画角で収差補正した高分解能網膜 OCT イメージングを実現することが期待される。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
第一の目的である1次元補正と複数方向の走査データを組み合わせる本アプローチの検証は、デフォーカスのみの基礎的な動作検証は達成された。今後は、より高次の収差を含んでいる場合への適応を検証していく。 高次収差を含む場合の補正方法も、試料を用いた検証により動作確認が行われた。 これらのことから、高次収差を含む場合の in vivo 生体高分解能 OCT イメージングへの事前準備がスムーズに進行しているため、本課題は当初の計画通りに順調に進展していると考えられる。
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今後の研究の推進方策 |
In vivo 生体での高次収差も補正するアプローチの動作検証と問題点の洗い出し・解決案の検討と実装を行う。 上記概要でも触れた、多次元最適化問題へのアプローチを検討し、最適化アルゴリズム・最適化コスト関数の見直しと組合せの検討をする。 これら進めていき、in vivo 生体での三次元高分解能イメージングの実現を目指す。
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