| 研究課題/領域番号 |
25750192
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| 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 |
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研究代表者 |
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, 医学教育部医学科専門課程, 助教 (60583086)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 血液酸素飽和度 / 光音響画像 / 機能イメージング / 光学特性 / ウェーブレット変換 / 周波数解析 |
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| 研究実績の概要 |
光音響技術は，レーザー光で励起した超音波（光音響信号）を観測する技術であり，生体表面から10-20 mmの深さにある光吸収体を計測可能である。血液の光吸収特性は血液酸素飽和度に依存するため，本法で血液の光吸収特性を得ることで血液酸素飽和度を非侵襲に計測できる。本研究の目的は，光音響信号の周波数情報を用いて血液の光吸収特性を算出する手法を確立し，血液酸素飽和度分布画像を取得可能とすることである。
前年度までに，光音響信号にウェーブレット変換を施すことにより得た特徴量を基に，血液の光吸収特性を計測する手法を構築した。本法を光散乱媒体中に配置したファントムに適用したところ，センサの感度分布の大きさと血管系との関係に依存して誤差が生じるなど精度に課題があり，深部計測のためには感度向上も必要であった。
今年度は，本計測における精度及び感度を向上するための装置系の改良を行った。
血管系等に由来する誤差要因を低減するために，センサの開口を大きくすることでセンサの感度分布を縮小し，血管系等に由来する誤差要因を低減した。高感度化のために，19本の光ファイバを用いて光を照射する装置系を構成し，従来よりも高エネルギーの励起光を照射可能とした。血液酸素飽和度分布画像を取得するためのイメージングシステムを構築し，in vivoイメージングに適用して評価した(Hirasawa et al., Proc. SPIE, 2015)。
本法と血液ガス計測装置とそれぞれ計測した血液酸素飽和度が一致するかを検証するためのファントム実験系及び動物実験系について，防衛医科大学校動物実験倫理委員会の承認を得たうえで検討した。
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| 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
平成26年度は，本法による血液酸素飽和度計測精度を高めるための装置系の改良と，本法による計測精度を評価するための実験系の検討を行った。装置系を改良することにより感度面，精度面の両面において性能を改善しており，血液酸素飽和度分布画像を取得のためのイメージングシステムについても構築済みであるため，装置系の改良については順調に進展している。提案法による血液酸素飽和度計測精度を評価する実験系については，予備実験により実験上の課題とその対応について検討しており順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度までに構築した装置系を用いて，光散乱媒体中に配置したファントムが発生する光音響信号を計測し，ファントムの光吸収特性を計測する実験を実施し，装置系の改良により精度がどの程度改善されたかを明らかにする。次に，動物実験或いはファントム実験により，本法を用いて計測した光吸収特性を基に血液酸素飽和度を計測し，血液ガス分析装置で計測した血液酸素飽和度と一致するかを検証する。最後に，血液酸素飽和度計測技術とイメージングシステムとを組み合わせることにより，血液酸素飽和度分布イメージングを実現する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の計画において，動物実験用の消耗品を購入する予定であったが，既存の消耗品を使用することにより実験可能であったため，購入しなかった。アレイシステムの構築に向けて必要な電子機器を購入する予定であったが機材を慎重に選定しており未購入である。以上の理由により次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に実施するファントム実験及び動物実験において，血液ガス計測装置用カードリッジ等の消耗品が必要となるため購入する。装置系の保守及び改良のための光学部品を購入する。アレイシステムの構築に向けて必要な電子機器を購入する。学会発表に係る参加費及び旅費，論文投稿に係る掲載料及び校正料として使用する。
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