次世代生体用光波トモグラフィー装置の試作研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11792004
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 丹野 直弘 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00006248)
• 研究分担者: 佐藤 学 山形大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50226007)
• キーワード: 生体断層画像 / 光学干渉系 / インコヒーレント光源 / コヒーレンス / 空間分解能 / スペクトル幅 / コヒーレンス光源

研究概要

1.小型OCTに関する研究
OCTの小型・軽量化は、汎用性を高め、内視鏡などとの融合性から重要な技術と認識し、新たに同軸型ミロー干渉計と部分遅延型フィゾー干渉計を提案し、基礎的な干渉特性を明らかにすると共に断層画像測定を試みた。前者に付いては、光源であるスーパールミネッセントダイオード(SLD)のパワーモニターとして、背後にあるフォトダイオードでヘテロダインビート信号を検出する。SLDとハーフミラーと対物レンズのみで、干渉計が構成できるので小型化に適する。ビームの形状・コヒーレンス長から数十μmの分解能が期待され、租面の測定として実際に5円硬貨の表面を測定し、租面にも関らず奥行き方向の空間分解能に対応した面が測定でき、さらに最適化を行って感度を向上させた。後者は、干渉計をビームの一部を遅延させる部分遅延素子と対物レンズのみで干渉計を構成するものである。これも構成部品が少なく小型軽量化に適する。実測では、光源にSLDを用いて数十μmの空間分解能を確認し、実際に生体試料として玉ねぎを用いて、約100μm深いところの組織構造である鉛直断面画像の測定に成功し、さらに二次元の結像干渉光学系にも有効であることを実験的に確記した。
2.度ベクトル・断層画像同時測定に関する研究
共焦点走査型断層画像化法をさらに発展させて、生体組織の断層構造とそこを流れる血流の3次元速度ベクトルを同時に測定する速度ベクトル・断層画像同時測定法を提案し、測定原理の確認として、空間分解能の測定、ヘテロダインビート信号のドップラーシフト周波数と速度成分との直線性などを測定した。その結果、空間分解能は、数十μmで実際の血流速度である1-10mm/s程度の速度成分が原理的に測定可能であることを明らかにし、さらにすりガラスの断層画像測定を行って、断層画像と速度ベクトルの同時測定が可能であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤学, 丹野直弘: "オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー(OCT)の最新技術"精密工学会誌. Vol.67,no.4. 546-549 (2001)
• [文献書誌] Yan Zhang, Manabu Sato, Naohiro Tanno: "Numerical investigations of optimal synthesis of several low coherence sources or resolution improvement"Opt, Commun.. Vol.192. 183-192 (2001)
• [文献書誌] Manabu Sato, Naohiro Tanno: "Stabilization by harmonic intensities for output signal in heterodyne detection"Appl.Opt.. (Accepted). (2002)
• [文献書誌] Tomofumi Ikari, Manabu Sato, Naohiro Tanno: "Compact optical coherence tomography system using partially delayed Fizeau interferometer"Technical digest of CLEO 2001,(Baltimore, USA). CtuY. 6-11 (2001)
• [文献書誌] Manabu Sato, Masahiro Akiba, Kin Pui Chan, Naohiro Tanno: "New Feasibility of Optical Coherence tomography to Medicine"Technical digest of Joint Symposium on Bio-Sensing and Bio-Imaging, (Yamagata, Japan). 1B-14. 2-4 (2001)
• [文献書誌] Adrian Dobroiu, Hiroshi Sakai, Manabu Sato, Naohiro Tanno: "Coaxial Mirau interferometer for shape measurement of rough surfaces"Proceeding of The 4th International Workshop on Automatic Processing of Fringe Patterns (Fringe2001), (Germany, Sept.). 391-393 (2001)