超音波タグ蛍光検出法による生体内ICG（インドシアニングリーン）イメージング

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25350571
• 研究機関: 東北工業大学
• 研究代表者: 小林 正樹 東北工業大学, 工学部, 教授 (90332981)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 生物・生体工学 / 生体医用光学 / 医用画像 / 蛍光色素 / 超音波 / 化学発光増強

研究実績の概要

本研究課題では，生体内の構造・機能を計測するための造影剤として広く用いられている，蛍光色素インドシアニングリーン（ICG）の生体内分布を断層画像計測する技術の研究を行ってきた。平成25年度には，超音波による蛍光強度変調を利用し，集束超音波焦点を走査することで散乱媒質内の位置情報を取得する超音波タグ蛍光画像検出技術の高感度化手法の研究を行い，ゲート式光電子計数法の有効性を示した。しかし，励起光による背景光ショット雑音の制限により，生体深部を画像計測するための十分な感度が得られないという課題があった。平成26年度では，その問題を解決する計測法として，励起光を用いることなく化学的励起による蛍光検出法を検討した。低パワーの集束超音波を照射することで化学発光反応を促進し，化学発光を増強する効果を見出し，これを利用したイメージングが可能であることを示した。平成27年度は，実際の生体組織を用いて画像計測を行うとともに，化学発光の増強メカニズムに関する検討を行った。これにより生体に投与した蛍光色素(蛍光プローブ)の濃度分布を定量的に断層画像計測することが可能であることを示した。本研究課題が目標とした新しいICGイメージング法を開発することができ，その成果はソノケミストリーの専門誌Ultrasonics Sonochemistryに掲載された。
（http://dx.doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.11.027）

研究成果

• [雑誌論文] Polychromatic spectral pattern analysis of ultra-weak photon emissions from a human body. (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Iwasa, M. Tada
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobol. B: Biology 巻: 159 ページ: 186-190
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2016.03.037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time recording of circadian Per1 and Per2 expression in the suprachiasmatic nucleus of freely moving rats (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, K. Okada, T. Mizuno, T. Ota, H. Yamada, M. Doi, M. Kobayashi, H. Tei, Y. Shigeyoshi, H. Okamura
  • 雑誌名: J Biol Rhythms 巻: 31 ページ: 108-111
  • DOI: doi: 10.1177/0748730415621412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasound-enhanced chemiluminescence tomography in biological tissue. (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, N. Kikuchi, A. Sato
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry 巻: 31 ページ: 1-6
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.11.02
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Collagen induced arthritis in DBA/1J mice associates with oxylipin changes in plasma (2015)
  • 著者名/発表者名: M. He, E. Van Wijk, R. Berger, M. Wang, K. Strassburg, J. C. Schoeman, R. Vreeken, H. A. Van Wietmarschen, A. Harms, M. Kobayashi, T. Hankemeier. J. V. van der Greef
  • 雑誌名: Mediators of Inflammation 巻: 2015ID543541 ページ: 1-11
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2015/543541
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 超音波による化学発光増強を用いた生体イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地直斗，佐藤彰洋，青木孝輔，小林正樹
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋市・名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] 超音波による化学発光増強効果を利用した光散乱媒質内化学発光プローブイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰洋，菊地直斗，青木孝輔，小林正樹
  • 学会等名: 平成27年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 岩手県滝沢市・岩手県立大学
  • 年月日: 2016-08-27 – 2016-08-27
• [学会発表] ルミノール化学発光の超音波増強効果を用いた散乱媒質内イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤彰洋，菊地直斗，青木孝輔，小川和訓，小林正樹
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-21
• [学会発表] ヒト皮膚由来バイオフォトンの同時多波長スペクトルパターン分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩佐琥偉，佐藤佑哉，及川大揮，小林正樹
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-21 – 2016-03-21
• [学会発表] 超音波による化学発光増強を用いた生体ルミノールイメージング法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川和訓，佐藤彰洋，菊地直斗，青木孝輔，小林正樹
  • 学会等名: 平成28年東北地区若手研究者研究発表会
  • 発表場所: 郡山市・日本大学
  • 年月日: 2016-03-01 – 2016-03-01
• [学会発表] 同時多波長分光による植物由来バイオフォトンのスペクトル分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 及川大揮，佐藤佑哉，岩佐琥偉，小林正樹
  • 学会等名: 平成28年東北地区若手研究者研究発表会
  • 発表場所: 郡山市・日本大学
  • 年月日: 2016-03-01 – 2016-03-01
• [学会発表] ヒト指先から放出されるバイオフォトンの発光スペクトル特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩佐琥偉，佐藤佑哉，及川大揮，小林正樹
  • 学会等名: 平成28年東北地区若手研究者研究発表会
  • 発表場所: 郡山市・日本大学
  • 年月日: 2016-03-01 – 2016-03-01
• [備考] Kobayashi Biophoton Laboratory
  • URL: http://www.eis.tohtech.ac.jp/study/labs/kobayashi/