2010 Fiscal Year Annual Research Report
二光子ライブイメージレンダリング-μレベル生体構造のボリューム探索
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22300156
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
湊 小太郎 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (00127143)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉浦 忠男 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (60304010)
佐藤 哲大 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (90362839)
中尾 恵 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (10362526)
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| Keywords | バイオイメージング / 知的可視化 / 二光子顕微鏡 |
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| Research Abstract |
今年度は、二光子顕微鏡の観察可能深度の向上と三次元画像に含まれる構造的特徴の再符号化理論の構築に取り組み、特定構造を選択的に強調するボリューム可視化アルゴリズムを開発した。また、生体深部組織の効率的な観察や構造解析のための手法を検討した。まず生体深部組織のイメージングを目的として、二光子顕微鏡の奥行き方向の観察可能深度を現状の500μmから1000μmへ向上をはかった。多光子レーザー顕微鏡およびdeformable mirrorの導入により、上記の達成を目指した。次に、三次元画像内に暗黙的に含まれる様々な局所三次元構造を再符号化し、その幾何学的特徴を保持するボリュームデータ(幾何学的指標ボリューム)として保持するための理論を構築した。特に生物学分野において関心が高い微小神経や毛細血管などの管状構造に着目し、その構造的特徴の定量化を試みた。さらに、保有する曲率を指標とした局所構造のボリューム可視化方法をベースとしつつ、構築する幾何学的指標ボリュームを参照することで管状構造などの特定の幾何学的特徴のみを強調して可視化する知識発見支援型のボリューム可視化アルゴリズムを開発した。二光子顕微鏡画像に含まれる毛細血管や神経回路などの複雑な生体組織の抽出、その三次元構造や機能の解析に向けて、具体的な抽出対象を定めつつ、生物学研究者のニーズに基づいた自動抽出法・モデリング法を検討した。保有する臓器のボリューム変形技術のμレベル生体構造のブラウジング・探索への応用研究に取り組んだ。この結果レンダリング像に対する直接入力によって遮蔽物の変形や除去などの操作が可能な枠組みを開発することで、周辺組織に埋もれ、隠れている微細構造を局所的に観察可能となった。
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