低コヒーレンス光イメージングによる生体機能検出に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780620
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 近江 雅人 大阪大学, 医学部, 助手 (60273645)
• キーワード: 低コヒーレンス光干渉 / 光コヒーレンストモグラフィ / 生体機能イメージング / 酸素濃度分布測定 / 表皮下末梢血管系

研究概要

昨年度は多波長低コヒーレンス光干渉を用いて表皮下末梢血管系の酸素濃度分布を測定し、高分解能光機能イメージングを行った。この結果を踏まえて、本年度は<10μmの空間分解能で末梢血管系の血流分布を測定・イメージングして、生体機能情報を得る基礎実験を行った。
(1)低コヒーレンス干渉光学系を単一モード光ファイバカップラーで構成し、測定系の小型・安定化を行った。本装置を用いて、ヌードマウス耳の表皮下末梢血管系のOCT像をin vivoで取得して、血管の微細構造を<10μmの空間分解能で可視化した。
(2)生体組織中での本手法の光到達深度の向上と空間分解能の定量化のために、照射レンズの集光効果を検討した。この結果、波長0.8μm帯において到達深度が約1mmから約3mmまで向上した。さらに、生体深部の空間分解能も<10μmが得られた。
(3)これまでの生体組織の屈折率と厚さ同時測定技術を併用して、新たに実サイズでの生体光トモグラフィを考案した。本手法を用いて、爪板や表皮下組織などの多層構造の可視化を行った。
(4)光散乱が少なくなる長波長帯1300nmの低コヒーレンス光源を用いて、生体組織構造の可視化を試み、0.8μm帯の約2倍の到達深度が得られた。
(5)レーザドップラー血流計測と低コヒーレンス干渉計測とを組み合わせて、毛細血管系の血流分布を分解能〜10μmでのイメージングを検討した。
(6)信号処理系の雑音の低減とデータ取り込み時間の短縮を行い、さらに微弱光検出系を整備して、深部の生体機能イメージングの基礎実験を行った。

研究成果

• [文献書誌] Masamitsu Haruna : "Detection of phase transition of a biological membrane by precise refractive-index measurement based on the low coherence interferometry"Proc.SPIE, Progress in Biomed.Opt.& Imaging. Vol.3915. 188-193 (2000)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Calcium detection of human hair and nail by the nanosecond time-gated spectroscopy of laser-ablation plume"Proc.SPIE, Progress in Biomed.Opt.& Imaging. Vol.3917. 87-92 (2000)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna : "Optical reflection imaging for display of 2-D refractive index distribution along the geometrical thickness"OSA Biomed.Topical Meetings, Tech.Dig.. MB5. 194-196 (2000)
• [文献書誌] Masato Ohmi: "Nanosecond time-gated spectroscopy of laser-ablation plume of human hair to detect calcium for potential diagnoses"Optical Review. Vol.7,No.4. 353-357 (2000)
• [文献書誌] Koji Yoden: "An approach to optical reflection tomography along the geometrical thickness"Optical Review. Vol.7,No.5. 402-405 (2000)
• [文献書誌] Hideki Maruyama: "Simultaneous measurement of refractive index and thickness by low coherence interferometry considering chromatic dispersion of index"Optical Review. Vol.7,No.5. 468-472 (2000)
• [文献書誌] Masato Ohmi: "In vitro simultaneous measurement of refractive index and thickness by low coherence interferometry"IEEE Trans.Biomed.Eng.. Vol.47,No.9. 1266-1270 (2000)
• [文献書誌] Shogo Inoue: "Ultra low coherence interferometry for determination of refractive index and thickness of transparent plate"14th Int'l Conf.Opt.Fiber Sensors (OFS-14). P2-21. 468-471 (2000)
• [文献書誌] Masato Ohmi: "Optical reflection imaging along the geometrical thickness by combination of coherence-gate and confocal imagings"14th Int'l Conf.Opt.Fiber Sensors (OFS-14). Th1-3. 288-291 (2000)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "In situ tomographic observation of tissue surface during laser ablation"Proc.SPIE, Progress in Biomed.Opt.& Imaging. Vol.4257(to be published). (2001)
• [文献書誌] Masato Ohmi: "Optical reflection tomography along the geometrical thickness"Proc.SPIE, Progress in Biomed.Opt.& Imaging. Vol.4251(to be published). (2001)