近赤外光生体イメージングと血管新生シミュレーションによる創傷治癒過程の定量的計測

利用近红外光学生物成像和血管生成模拟定量测量伤口愈合过程

基本信息

批准号：
21K04085
负责人：
大川晋平
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hamamatsu University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近赤外光を用いた新しい生体トモグラフィ技術として光音響トモグラフィや拡散光トモグラフィなどが研究されている。これらの技術はは放射線被曝などの心配が無く、患者に優しい診断技術として期待されている。また、比較的小型化が容易であるため、ベッドサイドなどでも用いることができる点で汎用性が高い。近赤外光は特にヘモグロビンに強く吸収されるため、ヘモグロビンがコントラストとなり、乳がんなど、血管新生を伴う生体深部のがんのイメージングを行うことができると考えられている。近赤外トモグラフィによって血管分布（血液濃度分布）の時間的な変化を捉え、血管新生の数理モデルを用いて画像解析することによって、VEGF等の血管新生因子の分布とその発生源あるいは、がんの治療効率の低い、低酸素領域をイメージングすることができる、という発想に基づき研究を行っている。患者MRIや超音波画像を用いて光拡散方程式を有限要素法を使用して計算し、生体内光伝播をシミュレーションする方法を構築しており、血管新生の様子を画像化するための画像再構成技術がそろいつつある。この過程で拡散光トモグラフィ画像再構成に関するレヴュー論文を執筆し、論文誌に投稿し、次年度の掲載が決定している。また、マウス等の動物実験による光を用いたイメージングの実測データからの血管新生因子分布の画像化に向けて、簡便な光トモグラフィ装置の構築に取りかかっている。レーザーダイオードや、アバランシェフォドダイオード、光ファイバーなどを用いた光源や、超音波トランスデューサとロックインアンプを用いた光音響波の検出を行い、色素濃度に依存した振幅の変化を捉えることができた。次年度に生体を模擬したファントムを用いて実測した光音響信号から画像化を行う準備ができてきた。

正在研究使用近红外光作为新的生物断层扫描技术，正在研究光声断层扫描和弥漫光层析成像。预计这些技术将是患者友好的诊断技术，而不必担心辐射暴露。此外，由于它相对容易降低尺寸，因此它具有高度的用途，因为它可以在床边等。近红外的光特别强烈地被血红蛋白吸收，这使血红蛋白成为对比度，并且被认为可以在诸如乳腺癌的乳腺癌，涉及新疾病的乳腺癌中形象。进行研究是基于这样的想法进行的，即通过捕获血管分布的时间变化（血液浓度分布），可以使用血管生成的数学模型，血管生成来源或低氧区域（癌症治疗效率低）来分析图像。我们已经构建了使用患者MRI和超声图像计算光扩散方程的方法，并使用有限元方法模拟了体内的光传播，并且图像重建技术已可以用于图像血管生成。在此过程中，他撰写了一篇有关漫射光断层扫描图像重建的评论论文，并提交给了《期刊》，并已决定在明年发表。此外，为了形象从动物（例如小鼠）中的光中从光成像中从光成像中的实际测量数据中成像的分布，我们开始构建一个简单的光学断层扫描设备。使用激光二极管，雪崩二极管，光纤等检测到光声波，以及超声传感器和超声传感器和锁定放大器，从而允许检测振幅变化，取决于染料浓度。第二年，现在可以使用模拟生物体的幻象测量的光声信号制作图像。