組織学的インビボ観察が可能な高解像度光トモグラフィの開発と早期・表在癌の診断

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15300162
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 春名 正光 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20029333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近江 雅人 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (60273645) ; 関本 貢嗣 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (10273658) ; 松浦 成昭 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (70190402)
• Keywords: 高解像度光トモグラフィ / インフォーカスOCT / 高速OCT / 線維肉腫 / 胃癌の早期診断

Research Abstract

本年度は、超低コヒーレンス光源を整備し、高速OCTデータ取り込みを実現して、軸方向分解能3μmの高解像度光トモグラフィ(Hi-OCT)およびインフォーカスOCTを取得した。これらのHi-OCTを組織切片の顕微鏡写真と比較し、その解像度・画質を評価した。
(1)フェムト秒チタンサファイアレーザを用いた超低コヒーレンス干渉光学系を整備し、空間分解能3.1μmの高解像度光トモグラフィを構築した。
(2)照射レンズの集光効果を利用して、断層面内で全て焦点の合うイメージを得るインフォーカスOCTを提案・試作した。生体組織をサンプルとして、断面内の空間分解能の向上とともに到達深度も従来の約3倍向上することを確認した。
(3)OCT光学系の光遅延系に光ファイバPZT位相変調器を用いて高速OCTシステムを試作した。PZT変調周波数100Hz、イメージサイズ1×1mm^2、400×400ピクセルでのOCTデータ取り込み時間4秒を達成した。
(4)これらのイメージング光学系を用いて、線維肉腫を埋め込んだヌードマウス腹部の断層イメージを取得した。癌組織では正常組織に比べて光散乱が大きく、反射光強度の増加することを確認した。さらに、表皮下での腫瘍の浸潤の様子を観察することができた。
(5)ヒト胃壁のin vitro断層イメージを取得し、組織切片の顕微鏡写真とを対比し、胃癌の早期診断への有用性を検討した。とくに、癌の早期診断に重要な粘膜下1〜2mmにある厚さ数10μmの粘膜筋板を鮮明にイメージングできることを確認した。
(6)上記4、5の実験を通して、Hi-OCTの解像度・画質が顕微鏡写真に匹敵することを確認した。

Research Products

• [Publications] 春名 正光: "OCTの臨床診断応用と技術展開"BME. Vol.17 No.4. 44-53 (2003)
• [Publications] 春名 正光: "医療を中心とする光コヒーレンストモグラフィーの技術展開"レーザー研究. Vol.31 No.10. 654-662 (2003)
• [Publications] Masato Ohmi: "Ultra-high resolution optical coherence tomography using a halogen lamp as the light source"Optical Review. Vol.10 No.5. 478-481 (2003)
• [Publications] Masato Ohmi: "High-speed simultaneous measurement of refractive index and thickness by the low coherence interferometry and con focal optics"16'th International Conference on Optical Fiber Sensors. Tech.Dig.WeP-11. 344-347 (2003)
• [Publications] Hisami Nishi: "Tomography-based measurement of refractive index and thickness profiles by the low coherence interferometry"16'th International Conference on Optical Fiber Sensors. Tech.Dig.Fr1-4. 764-767 (2003)
• [Publications] Masato Ohmi: "High-resolution optical coherence tomography of biological tissue using a fiber-pigtailed thermal-light interferometer"16'th International Conference on Optical Fiber Sensors. Tech.Dig.Fr1-7. 776-779 (2003)
• [Publications] 春名 正光: "イントロダクトリートーク -21世紀の光センシングをリードする光デバイス-"第31回光波センシングセンシング技術研究会. LST31-1. 9-10 (2003)
• [Publications] 近江 雅人: "熱光源による生体組織の高分解能OCT"第31回光波センシングセンシング技術研究会. LST31-12. 77-82 (2003)
• [Publications] 春名 正光: "イントロダクトリートーク -大学を中心とする実用的な光波センシング技術の開発研究について-"第32回光波センシングセンシング技術研究会. LST32-1. 9-10 (2003)
• [Publications] 近江 雅人: "照射レンズの集光効果を利用したインフォーカスOCT"第32回光波センシングセンシング技術研究会. LST32-8. 59-64 (2003)
• [Publications] Masato Ohmi: "Quasi in-focus optical coherence tomography"Japanese-Journal of Applied Physics. Vol.43 No.2. 845-849 (2004)