2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 3D photoacoustic CT with arc tran sducer for finger joint
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17H02106
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 祐司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
石井 智徳 東北大学, 大学病院, 特任教授 (10282138)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光音響イメージング / 慢性関節リウマチ / 酸素飽和度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節リウマチの早期病変として、関節の滑膜の炎症とそれに伴う微小血管網の増生が知られており、光音響イメージングは微小血管の可視化方法としての有用性が注目されている。本研究では超音波が波の進行方向に垂直な構造物はよく可視化できるが進行方向に平行な構造を可視化しにくいという欠点を打破する超音波／光音響CTを開発する。特に、光音響イメージングではこの角度依存性が強調されるので、指を取り巻くように弧状に配置したアーク状のアレイ型トランスデューサおよび超音波／光音響信号に特化した送受信および画像化アルゴリズムを開発し、指の微小血管を可視化することを研究目的とする。
平成29年度に指を対象としたアーク状トランスデューサの最適な設計および送受信シミュレーションを行い、平成30年度にはこれらの検討に基づくトランスデューサを作製した。また、このトランスデューサを用いて超音波の送受信およびパルス光の送信と光音響信号の受信を行い、従来型のリニアトランスデューサに対する方位分解能および距離分解能の改善を確認した。
血管の酸素飽和度の測定には560 nm／580 nmのレーザ光および820 nm／940 nmの短パルスLED光源を用いて、チューブ内に入れた馬血液と還元剤を加えた馬血液を計測し、その計測アルゴリズムの妥当性を証明し、微小血管の酸素飽和度測定を行った。
さらに、生体組織の微小血管について、光音響顕微鏡で観察し、生体内の血管の分解能が24ミクロンであることを示し、皮膚内の毛細血管の形状や分布についての基礎データを取得するために、正常ボランティア40名の上腕と顔面の血管について計測を行い、露光や年齢により毛監督せ右が影響を受けることを証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超音波／光音響CT用アーク型トランスデューサについては、シミュレーションによる最適化および設計が終了し、平成30年度に実際にトランスデューサ作製を行った。
光音響イメージングに用いる2種類の波長を有する高エネルギー短パルス光源について、560 nm／580 nmのレーザ光および820 nm／940 nmの短パルスLED光源を用いて、生体内微小血管について安全に酸素飽和度測定ができることを実証し、臨床的に応用可能なシステムを構築した。
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| Strategy for Future Research Activity |
指関節モデルで3次元光音響CT画像の評価を行ったのち、正常ボランティアの指関節を撮像する。レーザ光に関するANSIの安全基準を遵守していることを確認し、安全性には十分配慮したうえで、「人を対象とする医学系研究に関する倫理委員会」の承認を得て行う。
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Research Products
(8 results)
