Development of photoacoustic endoscope using wideband microarray for advanced intraoperative vascularity diagnosis

开发使用宽带微阵列的光声内窥镜进行高级术中血管诊断

• 批准号: 21H04958
• 负责人: 椎名 毅
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04958/
• 关键词: 可視化; 光超音波イメージング; 内視鏡・腹腔鏡下手術; がん診断; 術中診断支援

本研究は、低侵襲性が利点で適用が進んでいる内視鏡や腹腔鏡下の手術において、精度の高い治療を行う上で必要とされる術中の診断情報を、現状のシステムでは十分に獲得できていないという課題を解決するため、光超音波イメージングの先進技術を導入することで、術中での腫瘍の良悪性の鑑別、がん浸潤範囲、リンパ節転移等の診断を可能とする光超音波内視鏡システムの開発を目指す。このため初年度は、以下の各研究項目に取り組んだ。（1）光超音波内視鏡システムプロトタイプの開発：　原理検証用の光超音波内視鏡プローブの開発について、シミュレーション解析結果に基づき、1024素子の２Dアレイセンサを先端に搭載し、マルチプレクサを介して256chの超音波送受信アンプに接続可能な、超音波プローブを試作した。（2）情報科学的解析による光超音波像からの診断情報抽出：　光音響波の強度は血管方向に依存するため、異なる視点位置から得られた光超音波像を統合することが、ノイズの軽減とデータ欠損部位の補完を行い、血管の連続性の向上に効果的である。この際に体動による位置ずれや、プローブと対象部位双方の3次元情報により動きを補正しながら統合することで、視認性の高い３次元の血管構造の描出を可能とする方法を示した。（3）動物モデルを用いた光超音波内視鏡の術中診断への活用法の検証：臨床での内視鏡・腹腔鏡下で必要な術中診断の場面を想定して、光超音波内視鏡の活用法を検討するため、マウスや大型実験動物を動物モデルの構築を進めた。一方で、新型コロナウイルス感染症の蔓延の影響で、動物疾患モデルの作成に必要な研究設備の利用や、研究者の移動の制限などで、十分な研究体制で進めることが困難となり、研究計画の一部変更が必要となった。

This study is aimed at improving the accuracy and accuracy of endoscopic and laparoscopic surgery. It is necessary to obtain intraoperative diagnostic information. It is aimed at solving the problem of introducing advanced technology of light ultrasound and ultrasound technology. It is aimed at identifying the good quality of intraoperative tumors. The diagnosis of cervical spondylosis and other diseases is possible, and the development of optical and ultrasonic endoscopy is indicated. In the beginning of this year, the following research projects were selected. (1) Development of optical ultrasonic endoscope: development of optical ultrasonic endoscope for principle demonstration, analysis results of 2D optical endoscope with 1024 elements, test results of 256-channel ultrasonic transmission and reception, test results of ultrasonic endoscope. (2) The analysis of information science includes the extraction of diagnostic information from the optical ultrasonic image: the intensity of the optical acoustic wave depends on the direction of the blood vessel, and the position of the different viewpoints is obtained. This paper presents a method for correcting the motion of three-dimensional information on both sides of the object, integrating the motion of the object and visualizing the three-dimensional vascular structure. (3) Animal models of intraoperative diagnostic procedures for light and ultrasound endoscopes: clinical endoscopies and laparoscopes are necessary for intraoperative diagnostic procedures, and live diagnostic procedures for light and ultrasound endoscopes are discussed. The impact of the spread of new infectious diseases, the need for animal disease development, the use of research equipment, the restrictions on the movement of researchers, the difficulty of advancing research systems, and the need for part of research projects

项目成果

光を超音波で観る・超音波を光で観る 脂肪肝の早期診断のための光音響イメージングによる定量的評価法の基礎的検討

超声见光/光见超声 光声成像早期诊断脂肪肝定量评价方法基础研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 木内 那由;浪田 健;近藤 健悟;山川 誠;椎名 毅
• 通讯作者: 椎名 毅

4K/3D近赤外線蛍光法が導く腹腔鏡下大腸がん手術の新時代

4K/3D近红外荧光法引领腹腔镜结直肠癌手术新时代

• 发表时间: 2021
• 作者: 小松弘明;小谷恭弘;貝原恵子;成瀬恵治;笠原真悟;入部玄太郎;田邉 壮，板垣賢広，陶国智史，椎木 弘;川村純一郎
• 通讯作者: 川村純一郎

Quantitative evaluation of skin photoaging mechanisms using multi-wavelength analysis of photoacoustic images

使用光声图像的多波长分析定量评估皮肤光老化机制

• DOI: 10.1117/12.2579454
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. SPIE. 2021
• 作者: Takeshima Haruna;Namita Takeshi;Kondo Kengo;Yamakawa Makoto;Shiina Tsuyoshi
• 通讯作者: Shiina Tsuyoshi

光音響イメージングによる脂肪率定量評価のための基礎的検討～波長の選定～

利用光声成像定量脂肪率评价的基础研究～波长的选择～

• 发表时间: 2022
• 作者: 木内 那由;浪田 健;山川 誠;椎名 毅
• 通讯作者: 椎名 毅

Applicability of photoacoustic microscopy to quantitative photoaging evaluation

光声显微镜在定量光老化评估中的适用性

• DOI: 10.1117/12.2579085
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. SPIE. 2021
• 作者: Hattori Hiroki;Namita Takeshi;Kondo Kengo;Yamakawa Makoto;Shiina Tsuyoshi
• 通讯作者: Shiina Tsuyoshi