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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。

Near-infrared light is used in new biological systems, technology and sound systems. The technology is not only sensitive to radiation exposure, but also sensitive to patient's needs. The miniaturization of comparison is easy to use. Near red light is especially strong absorption, absorption, angiogenesis, and deep tissue formation. The temporal variation of blood vessel distribution (blood concentration distribution), mathematical analysis of angiogenesis, distribution of angiogenesis factors such as VEGF, generation of angiogenesis factors, and basic research on therapeutic efficacy in low and low acid areas are discussed. The finite element method is used to calculate and reconstruct the imaging of MRI and ultrasound images of patients. This process is related to the writing of papers, the submission of papers, and the publication of the next year. The application of light in the development of angiogenic factors in animals such as Light source, ultrasonic wave detection, pigment concentration-dependent amplitude variation, and so on. The next year, the biological system will be used to measure the optical and acoustic signals.