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2016 年度 実績報告書

ボクセル型光子フルーエンスによる生体光伝搬の3次元解析と皮膚異常検出

研究課題

研究課題/領域番号 26420379
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

相津 佳永  室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (20212350)

研究分担者 島谷 祐一  東京都市大学, 工学部, 准教授 (20154263)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード皮膚計測 / 分光反射率 / ハイパースペクトル / 光子フルーエンス / 生体光吸収 / 生体光散乱
研究実績の概要

本研究は,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得た3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算解析し,反射光成分から皮膚画像を再構成することで,光吸収・散乱異常の定量化を行う方式の新規開発を目指し
ている.
平成28年度は,実用性を考慮し,将来の臨床応用場面で不適切・不合理と判断された推定結果に対して,ハイパースペクトル画像からの光吸収・散乱係数分布を再度推定する目的で,画像の色彩3情報(明度,彩度,色相)と,吸収・散乱係数値に基づく血液量や組織変性と関連付けて計算パラメーター値をフィードバックするソフトウェアを前年度設計した基本アルゴリズムに基づきプログラム開発した.これにより,本手法で得られた腫瘍などの疾患部が光吸収性を主体とするか,組織変性など光散乱性を主体とするかを事前のまたは別検査による知見と矛盾した場合に再度修正推定できるようになった.
一連のソフトウェアを一台のPC上で動かせるようにシステム統合を行った.これにより,ハイパーハイパースペクトル撮像に始まり,吸収・散乱係数推定,光伝搬解析,画像再構成を経て,画像と吸収・散乱定量値表示,およびフィードバック機能を統合的に実施択可能になった.
寒天およびシリコーンを母材とした多層構造型人工皮膚ファントムを作成し,構築した統合システムを用いて,血液成分濃度,散乱体濃度変化に伴う画像からの推定結果をファントム設定値と比較検証し,本手法の基本的な有用性を確認した.また,ファントムの形状による光反射の効果が十分に除去できず一部に不安定は推定結果を生じる問題が新たに分かり,鏡面反射の抑制と画像陰影部分の補正を追加することで,この点の対応も行った.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Estimation of spectral transmittance curves from RGB images in color digital holographic microscopy using speckle illuminations2016

    • 著者名/発表者名
      Hideki Funamizu, Yuta Tokuno, and Yoshihisa Aizu
    • 雑誌名

      OPTICAL REVIEW

      巻: 23 ページ: 535-543

    • DOI

      DOI 10.1007/s10043-016-0180-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of blood flow covering a wide region of velocity in laser speckle image sensing2016

    • 著者名/発表者名
      N. Yokoi and Y. Aizu
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 91 ページ: 342-350

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.measurement.2016.05.066

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Color Digital Holographic Microscopy Using Speckle Illuminations for Removing Twin Image2016

    • 著者名/発表者名
      H. Funamizu, T.Q. Chen, Y. Aizu
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of Spectral Reflectance Image in Human Skin Model Having a Measured Surface Texture by Ray Tracing2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yuasa, K. Mizunuma, R. Goto, T. Maeda, H. Funamizu, Y. Aizu
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Stress Condition Based on Autonomic Nervous Function by Bio-Speckle Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      N. Yokoi, Y. Shimatani, M. Kyoso, H. Funamizu, Y. Aizu
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Imaging of Blood Flow and Blood Concentration Change Using Laser Speckle in Fiber Illumination2016

    • 著者名/発表者名
      T. Shinohara, N. Yokoi, H. Funamizu, T. Yuasa, Y. Aizu
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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