Development of optical correlation endoscopy with 0.1 mm diameter, biological morphology, and diagnosis

本研究は、CMOSやCCDのような二次元検出器を用いずに直径 0.1 mm 以下の1本の光ファイバーを用いた内視鏡技術を構築し、生体深部の未到領域の撮影から病理診断に貢献することを目的としている。初年度に達成した画像化技術ではようやく画像化できるにとどまっていたが、今年度は具体的に画像化の特性を詳細に調査することにした。まずは画像化の空間分解能を明らかに、複雑な形状についても画像化できるかを調査した。小さなサンプルを用意するためにここでは自作でレーザー加工機を作製し、サンプルも描画することにした。また、すでに提案されている光ファイバーイメージング手法との決定的な違いを考察した。本手法による特異なイメージング技術として、光拡散場、微弱光測定およびメゾ領域のイメージングという3つの特徴を明らかにした。光拡散場のイメージングにおいては、光拡散場における画像復元のアルゴリズムを考察し、実際に検証実験を行った。通常の脳神経外科で使用される光ファイバーを6000本バンドル化した内視鏡では撮像することができなかった拡散板の先にある物体を本方法では画像化することに成功した。さらに、従来の上述した内視鏡でイメージングに必要となる光の強さの1/1000の光強度で画像化することにも成功し、超低侵襲なイメージングを達成することができた。さらに、本手法はこれまでに提案されてきた光ファイバーイメージングでは達成できなかった光ファイバー端から数mm～数10mmの領域を画像化できることを明らかにし、本方法が医療分野に極めて有効であることを示すことができた。しかしながら、まだ、画像化についてはより複雑なものには適応することができないなどの問題点を有していたり、計測時間の問題などもあるので、今後これらを対応していきたいと考えている。

本研究は、CMOSやCCDのような二次元検出器を用いずに直径 0.1 mm 以下の1本の光ファイバーを用いた内視鏡技術を構築し、生体深部の未到領域の撮影から病理診断に貢献することを目的としている。初年度に達成した画像化技術ではようやく画像化できるにとどまっていたが、今年度は具体的に画像化の特性を詳細に調査することにした。まずは画像化の空間分解能を明らかに、複雑な形状についても画像化できるかを調査した。小さなサンプルを用意するためにここでは自作でレーザー加工機を作製し、サンプルも描画することにした。また、すでに提案されている光ファイバーイメージング手法との決定的な違いを考察した。本手法による特異なイメージング技術として、光拡散場、微弱光測定およびメゾ領域のイメージングという3つの特徴を明らかにした。光拡散場のイメージングにおいては、光拡散場における画像復元のアルゴリズムを考察し、実際に検証実験を行った。通常の脳神経外科で使用される光ファイバーを6000本バンドル化した内視鏡では撮像することができなかった拡散板の先にある物体を本方法では画像化することに成功した。さらに、従来の上述した内視鏡でイメージングに必要となる光の強さの1/1000の光強度で画像化することにも成功し、超低侵襲なイメージングを達成することができた。さらに、本手法はこれまでに提案されてきた光ファイバーイメージングでは達成できなかった光ファイバー端から数mm～数10mmの領域を画像化できることを明らかにし、本方法が医療分野に極めて有効であることを示すことができた。しかしながら、まだ、画像化についてはより複雑なものには適応することができないなどの問題点を有していたり、計測時間の問題などもあるので、今後これらを対応していきたいと考えている。