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拡散相関分光法を用いた高精度生体組織血流計測システムの開発

利用漫相关光谱技术开发高精度生物组织血流测量系统

基本信息

批准号：
20J13222
负责人：
中林実輝絵
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

拡散相関分光法(Diffuse correlation Spectroscopy: DCS)を用いた血流計測システムの開発と評価を目的として、昨年度に引き続き、(A)DCS装置を併用した近赤外分光法(Near-infrared Spectroscopy: NIRS)同時計測システムの開発と性能評価、(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価を主に進めた。(A) DCS装置を併用したNIRS同時計測システムの開発と評価では、ハード/ソフトウェア両方の改良によって既知な生理学的応答に対して妥当なNIRSの計測結果を得ることに成功し、DCSの血流動態とNIRSの酸素動態が同時取得可能となり、局所組織の循環・代謝機能の評価をより簡易かつ正確に計測できるようになった。また、運動の位相に同期した血流動態の解析がDCSのみだけでなく、DCSとNIRSの同時計測時でも可能となり、より高精度な解析が可能となった。(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価では、解剖学的・光学的に下肢の皮膚と筋を模擬した浅層・深層の２層ファントムモデルの各層に対して安静時から運動時までを想定した流速範囲の疑似血液を還流し、その時の複数計測深度におけるマルチチャンネルDCS同時計測を行った。各層の流量と各計測深度における流速指標(BFI)は線形な関係性を示したため、複数のBFI値をもとに各層の流量を一般化逆行列法により推定する手法を開発した。従来の単一深度でのDCS計測では分離できなかった異なる浅層・深層の流速の組み合わせでも、他の計測深度のBFI情報を追加することで２層それぞれの流速を推定し、皮膚表層と筋層の血流動態の分離ができる可能性が示された。しかし、学術論文の出版についての進捗が遅れており、2022年度に研究成果を英文原著論文としてまとめていくことを目指す。

The development and evaluation of blood flow measurement systems using Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) was conducted for the following purposes: (A) the development and performance evaluation of blood flow measurement systems using DCS equipment using Near-Infrared Spectroscopy (NIRS);(B) the performance evaluation of blood flow measurement systems using DCS equipment using biological simulation. (A)The development and evaluation of simultaneous measurement of NIRS by DCS device is based on the improvement of existing physiological responses and the success of simultaneous measurement of NIRS blood flow dynamics and NIRS acid dynamics. The evaluation of tissue circulation and metabolic function is based on simple and accurate measurement. The analysis of DCS and NIRS simultaneous measurement time is possible, and the analysis with high accuracy is possible. (B)Biological simulation of the skin and tendons of the lower extremities, anatomical and optical simulation of the skin and tendons of the lower extremities, shallow and deep simulation of the skin and tendons of the lower extremities, and simultaneous measurement of the flow rate, suspected blood flow, and multiple measurement depths of the lower extremities. The flow rate of each layer and the flow velocity index (BFI) of each measurement depth are linearly related to each other, and the flow rate of each layer is generally reversed. The DCS measurement at one depth shows the possibility of separation between superficial and deep flow velocities, and the BFI information at other depths is added to estimate the flow velocity at two layers, and the separation of blood flow dynamics between skin and tendon layers is shown. The publication of academic papers in 2022 is an important part of the research.

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dual-channel Diffuse Correlation Spectroscopy for Simultaneous Blood Flow Measurement of Multiple Muscles

双通道漫相关光谱同时测量多块肌肉的血流

DOI：
10.1364/boda.2021.jtu4a.7
发表时间：
2021
期刊：
Biophotonics Congress 2021 OSA Technical Digest
影响因子：
0
作者：
Tsuchiya Tomohiro;Yamamoto Yukihiko;Nakabayashi Mikie;Ichinose Masashi;Ono Yumie
通讯作者：
Ono Yumie

Evaluation of Muscle Blood Flow Improvement in Manipulative Therapy by Diffuse Correlation Spectroscopy

漫相关光谱法评估手法治疗中肌肉血流的改善