Visualization of deep tissue lesions by near-infrared hyperspectral imaging

通过近红外高光谱成像显示深部组织病变

• 批准号: 21H03844
• 负责人: 竹村 裕
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03844/
• 关键词: 近赤外分光; 組織深部病変の可視化; スペクトルイメージング; 機械学習; 近赤外分光イメージング; 軟性内視鏡; 硬性内視鏡; 深部組織の可視化

本研究では，生体透過性の高い近赤外光を用いハイパースペクトラルイメージング技術を組合せた技術を確立すると共に，人体内での近赤外分光イメージングを実現する内視鏡を開発し，既存の内視鏡下では見ることのできない組織深部や腹腔側からがんを非侵襲かつ標識なしで可視化する技術を探求することを目的としている．研究の2年目は，開発したシステムを用いた大型動物実験に加え，コロナ渦の影響で開発が遅れているイメージファイバーを利用した軟性内視鏡システムを開発した．さらに，GIST検体やがん検体だけでなく，深部の血管，神経の可視化の可能性を検討して，実際に動物実験を行い，神経，血管の可視化が可能であることを実証した．具体的には下記の項目を実施した．・術中下で画像取得できるイメージングシステムの開発：臨床での利用を想定した，撮像に最適な光源や高速で画像取得するための光学系を選定し，開腹手術，硬性内視鏡下，近赤外分光対応細径ファイバー内視鏡（硬性・軟性内視鏡下で撮像できる近赤外分光イメージング内視鏡）の開発・改良を行った．硬性内視鏡に関しても，光学系の再検証，全体のシステムを動作させるソフトウェアの改良，サンプリングレートの向上，画像処理アルゴリズムの導入した．・臨床研究によるデータ収集：本研究では，申請者らがこれまでに行ってきた GIST検体，腫瘍の可視化の対象を広げ，深部の血管，神経，胆管などの NIR-HSIを取得し，可視化を検討した．大型動物を用いて，ライブイメージングでの有用性を検証した．・可視化処理の高度化：取得した NIR-HSIから，癌，非癌領域，血管，神経などを機械学習で学習させ，識別可能かどうか検証した．また識別可能な症例に関して，どの波長で識別されているかを同様に解析した．

In this study, we used a near-infrared light transmitter with high biological transmittance. The technology is combined and the technology is established, and the near-infrared spectroscopy system inside the human body is now available. The endoscope is used to open the eyes, and the existing endoscope is used to see the deep tissue and the side of the abdominal cavity.らがんをNon-invasionかつIdentificationなしでVisualizationするTechnologyをExplorationすることをPurposeとしている． In the 2nd year of the research, the impact of large animal irrigation on large animals and the impact of whirlpools on open 発したシステムをで开発が遅れているイメージファイバーを用したsoft endoscopeシステムを开発した.さらに, GIST検体やがん検体だけでなく, deep blood vessels, the possibility of visualizing the gods It's possible to visualize the blood vessels, and it's possible to visualize the animals and blood vessels. The specific projects are listed below.・Acquisition of images during surgery: clinical use of the image The most suitable light source for imaging, the high-speed image acquisition, and the optical system are selected, and the laparotomy is performed Surgery, under rigid endoscope, near-infrared spectroscopy and thin-diameter endoscope (rigid and soft endoscope, near-infrared spectroscopy and thin-diameter endoscope). Rigid endoscope inspection, optical system inspection, overall inspection and operation inspectionウェアの Improvement, サンプリングレートのUp, image processing アルゴリズムのImport した．・Clinical research collection: This research is conducted by the applicant GIST body, visualization of the tumor, visualization of the image, deep blood vessels, nerves, bile ducts, NIR-HSI acquisition, visualization of the disease. Large animals are useful, and the usefulness of ライブイメージングでの is proven.・Advanced visualization processing: Acquisition of NIR-HSI, cancer, non-cancer areas, blood vessels, mechanical learning of the gods, recognition of possible identification of evidence. Identification of possible symptoms is not possible, identification of wavelength is possible, and identification of possible symptoms is possible.

项目成果

Development of NIR-HSI Laparoscope for Distinguishing Deep Tumor Lesion without Labeling

NIR-HSI腹腔镜无标记识别深部肿瘤病灶的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: oRyodai Fukushima;Ren Iwanami;Akino Mori;Toshihiro Takamatsu;Hiroaki Ikematsu;Hideo Yokota;Kouhei Soga;and Hiroshi Takemura
• 通讯作者: and Hiroshi Takemura

Wavelength Bands Reduction Method in Near-Infrared Hyperspectral Image based on Deep Neural Network for Tumor Lesion Classification

基于深度神经网络的近红外高光谱图像波段缩减方法用于肿瘤病灶分类

• DOI: 10.14738/aivp.91.9475
• 发表时间: 2021
• 期刊: Advances in Image and Video Processing
• 作者: Akimoto Kohei;Ike Reiichirou;Maeda Kosuke;Hosokawa Naoki;Takamatsu Toshihiro;Soga Kohei;Yokota Hideo;Sato Daiki;Kuwata Takeshi;Ikematsu Hiroaki;Takemura Hiroshi
• 通讯作者: Takemura Hiroshi

Wavelength Selection of Near-Infrared Hyperspectral Imaging for Gastric Cancer Detection

用于胃癌检测的近红外高光谱成像的波长选择

• 发表时间: 2021
• 作者: oAyano Yahata;Hiroshi Takemura,Toshihiro Takamatsu;Ren Iwanami;Masakazu Umezawa,Kyohei Okubo;Kohei Soga;Tomohiro Mitsui;Tomohiro Kadota;Takeshi Kuwata;Hiroaki Ikematsu;Hideo Yokota
• 通讯作者: Hideo Yokota

Hyperspectral imaging and detection mapping of in vivo biological tissues applying near-infrared laparoscope

应用近红外腹腔镜对活体生物组织进行高光谱成像和检测绘图

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Fukushima;T. Takamatsu;A. Mori;K. Sato;K. Okubo;M. Umezawa;N. Takeshita;H. Hasegawa;H. Yokota;K. Soga;H. Takemura
• 通讯作者: H. Takemura