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2015 年度 実施状況報告書

光と音響の生体内伝播理論に基づく胎児への酸素供給モニタリングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06125
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)

研究分担者 藤井 宏之  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00632580)
平沢 壮  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, その他部局等, 助教 (60583086)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード計測工学 / 信号処理 / 光音響 / 画像再構成 / 逆問題
研究実績の概要

胎児の発育には母体内の環境(胎内環境),特に胎児への酸素の供給状態が重要であり,本研究では光音響計測を用いて胎盤などにおける血液の酸素飽和度をモニタリングするための基礎研究を進めている.
母体体表から照射したレーザー光が血液によって吸収された際に生じる光音響を測定し,体内組織の血液濃度や酸素飽和度分布を画像再構成する際に必要な生体内の光と光音響伝播シミュレーション技術の開発を進め,それを基にして画像再構成を行うアルゴリズムを構築している.
平成27年度は有限要素法を用いた光伝播シミュレーションや有限差分法による光ふく射輸送方程式解法の高精度化に関する研究を行った.光音響の発生と伝播に関するシミュレーションと実測データとの比較をおこなった.また,光音響測定データから画像再構成を行う際にアルゴリズムに用いる近似法の影響を調査した.さらに,ウサギを用いた実験を行い,光音響を用いて生体内の血液濃度を計測するための動物実験に必要な知見を収集した.

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

光音響測定データから画像再構成を行うために必要な生体内の光と音響の伝播シミュレーションと,画像再構成アルゴリズムのアルゴリズムの基礎となる部分については開発が行われ,次年度以降に行われる動物実験の準備も進んでいる.

今後の研究の推進方策

光音響測定に使用するレーザーとデータ取得装置の準備を行い,動物実験を行う.実測データから画像再構成が行えるよう,画像再構成アルゴリズムを改良する.

次年度使用額が生じた理由

画像再構成に必要な計算機の選定にあたって再検討を行うため,購入を見送った.また,いくつかの学会発表において開催者が旅費等を負担したため.

次年度使用額の使用計画

ファントム及び動物実験の回数を増やしてデータをより多く収集したり,国内会議参加や論文出版を行うことで予算を有効活用する.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of the optical properties of gold nanoparticles on photoacoustic signals2016

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Ryota Sato, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara, Toshiharu Teranishi
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9708 ページ: 970836-1-5

    • DOI

      10.1117/12.2213879

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical and experimental studies on quantification of the optical properties by use of photoacoustic measurement2016

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
    • 雑誌名

      マス・フォア・インダストリ研究 Mathematical Background and Future Progress of Practical Inverse Problems

      巻: 5 ページ: 81-109

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fundamental studies on quantitative biomedical photoacoustic imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Seishiro Tatsukawa, Sei Kiguna, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
    • 学会等名
      2015 Taiwan-Japan Joint Workshop on Inverse Problems and the Related Topics
    • 発表場所
      台北
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical and experimental studies on quanti cation of the optical properties by use of photoacoustic measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara
    • 学会等名
      九州大学 マス・フォア・インダストリ研究所 ワークショップ 実用逆問題の背景にある数理と新展開
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-11-10 – 2015-11-13
    • 招待講演
  • [学会発表] 光音響信号を用いた生体組織の光学特性値推定2015

    • 著者名/発表者名
      立川誠四郎, 大川 晋平, 精 きぐな, 平沢 壮, 櫛引 俊宏, 藤田 真敬, 石原 美弥
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2015
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30

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公開日: 2017-01-06  

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