ふく射輸送方程式逆問題の高空間分解能解法による光を用いた乳がん検診技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24760314
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 計測工学
• 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
• 研究代表者: 大川 晋平 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, 医学教育部医学科専門課程, 助教 (20432049)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 信号処理 / 逆問題 / 医用工学 / 画像再構成 / 光生体計測 / 計測工学 / 応用物理学 / 生体計測

研究成果の概要

光による乳がんの高精度で定量的な診断や治療効果の検証への応用を目指し，生体内の組織による光の吸収と散乱の度合いを表す光学特性値分布を，生体内光伝播理論を用いて高空間分解能で画像化するアルゴリズムと光測定系を含む計測システムの構築を試みた．ふく射輸送方程式を近似して生体内の光伝播を計算する方法であるモンテカルロ法や光拡散方程式の比較を行い画像再構成に与える影響を調査した．また，空間分解能を向上させるためのアルゴリズムを構築し，計算機シミュレーションや実際の光測定系と生体模擬試料を用いた実験によってその効果を実証した．

研究成果

• [雑誌論文] Influence of the light propagation models on a linearized photoacoustic image reconstruction of the light absorption coefficient (2015)
  • 著者名/発表者名: Okawa, S., Hirasawa, T., Kushibiki, T. and Ishihara, M.
  • 雑誌名: Proc SPIE 巻: 9323 ページ: 93231X-93231X
  • DOI: 10.1117/12.2080761
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Image reconstruction of the absorption coefficients with l1-norm minimization from photoacoustic measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: Okawa, S., Hirasawa, T., Kushibiki, T. and Ishihara, M.
  • 雑誌名: Quantitative Imaging in Medicine and Surgery 巻: 5(1) ページ: 78-85
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstruction of localized fluorescent target from multi-view continuous-wave surface images of small animal with lp sparsity regularization (2014)
  • 著者名/発表者名: Okawa, S., Ikehara, T., Oda, I. and Yamada, Y.
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: 5(6) 号: 6 ページ: 1839-1860
  • DOI: 10.1364/boe.5.001839
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 光音響計測による生体内光学特性値分布の定量的イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 大川晋平，平沢 壮，櫛引俊宏，石原美弥
  • 雑誌名: 日本レーザー医学会誌 巻: 35(2) ページ: 140-150
  • NAID: 130005104725
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical evaluation of linearized image reconstruction based on finite element method for biomedical photoacoustic imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
  • 雑誌名: Optical Review 巻: 20(5) 号: 5 ページ: 442-451
  • DOI: 10.1007/s10043-013-0076-4
  • NAID: 10031199896
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phantom and mouse experiments of time-domain fluorescence tomography using total light approach (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Okawa, A. Yano, K. Uchida, Y. Mitsui, M. Yoshida, M. Takekoshi, A. Marjono, F. Gao, Y. Hoshi, I. Kida, K. Masamoto, and Y. Yamada
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: Vol.4 号: 4 ページ: 635-651
  • DOI: 10.1364/boe.4.000635
  • 査読あり
• [学会発表] 小動物を対象としたlpスパース正則化による蛍光トモグラフィー画像再構成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大川晋平，池原辰弥，小田一郎，山田幸生
  • 学会等名: 第63回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学，東京
  • 年月日: 2014-09-26 – 2014-09-28
• [学会発表] Fluorescence diffuse optical tomography with a regularization minimizing entropy of fluorophore distribution (2014)
  • 著者名/発表者名: Okawa, S.
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2014
  • 発表場所: Hokkaido University, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [学会発表] Reconstruction of the optical absorption coefficient from photoacoustic signals measured by scanning coaxial probe with regularization methods (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
  • 学会等名: SPIE Photonics West, Biomedical optics BIOS 2014
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
• [学会発表] Comparison of regularization methods for photoacoustic image reconstruction (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
  • 学会等名: Conference on Laser Surgery and Medicine 2014
  • 発表場所: Yokohama, Kanagawa, Japan
• [学会発表] 光音響技術による分子イメージングと光伝播を考慮した定量的画像再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大川 晋平，平沢 壮，櫛引俊宏，石原美弥
  • 学会等名: 第36 回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] A Sparse Reconstruction with Regularization Minimizing Entropy for Magnetoencephalography (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Okawa, Takaaki Nara
  • 学会等名: SICE Annaul Conference 2014
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
• [学会発表] 層構造を持つヒト皮膚内光学特性値分布の再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小菅智也，大川晋平，正本和人，山田幸生
  • 学会等名: 日本機械学会第25回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] Reconstruction of the optical properties of inhomogeneous medium from photoacoustic signal with lp sparsity regularization (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Okawa, T. Hirasawa, T. Kushibiki, M. Ishihara
  • 学会等名: SPIE Photonics West BiOS
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Comparison of Regularization Methods for Photoacoustic Image Reconstruction (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Okawa, T. Hirasawa, T. Kushibiki, M. Ishihara
  • 学会等名: Conference on Laser Surgery and Medicine 2013
  • 発表場所: Yokohama