能動型光生体計測技術の基礎研究

主动光学生物仪器技术基础研究

• 批准号: 09750042
• 负责人: 加藤 祐次
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750042/
• 关键词: 光生体計測; 光散乱; 音響光学効果; 光CT; 後方散乱光

近年、光による生体計測の研究が盛んに行なわれているが、生体組織は強い散乱性を有し光計測の発展に大きな妨げとなっている。そのため本研究では、従来の光のみによる計測に対して、音響光学効果を用いて媒質の局所的な特性を変化させることによる光生体計測の計測能力向上を目指し、より高機能な計測手法を開発することを最終目的とした。この目的のため、本研究期間において光散乱体における音響光学効果について2つの視点から検討を行った。得られた研究成果は、以下に示す通りである。1. 音響光学効果に伴う屈折率の変化による局所反射光検出媒質に超音波を照射すると媒質中の屈折率は正弦的に変化するため、局所的な屈折率変化による反射により局所的な光学特性の検出が可能である考えられる。そこで、超音波を照射した媒質に光を入射してOptical Coherence Tomography法を用いて局所的な反射光の検出について検討を行った。その結果、局所的な反射光は確認できなかった。しかしながら要因としてパワー及び周波数が小さいために屈折率変化やその勾配が小さいことか挙げられるため、今後それらの改善により検出の可能性はまだあるものと考えられる。2. 音響光学効果による後方散乱光の時間分解波形への影響光散乱媒質に短パルス光を入射し、その後方散乱光の時間分解波形をストリークカメラを用いて、音響光学効果の後方散乱光への影響について評価を行った。その結果、音響光学効果により後方散乱光の時間分解波形に局所的な変化が現れることが明らかとなった。また、それは超音波の位相に応じて変化の様子も異なることが明らかとなった。以上の結果より、光生体計測に領域において利用価値の高い後方散乱光の時間分解波形に、局所的に能動的な変化を与えることが可能となった。そのため、従来の光のみの計測に対し、本手法はより空間的に高分解能計測の可能性を有することが明らかとなった。

In recent years, the study of optical measurement has been flourishing, and the development of optical measurement has been greatly hindered due to the strong scattering of biological tissues. The purpose of this study is to improve the measurement capability of photo-biological measurement by improving the measurement capability of photo-biological measurement. The purpose of this study is to investigate the effects of light scattering on acoustics and optics. The results of this research are shown below. 1. Acousto-optic effect is accompanied by refractive index change, local reflection, optical properties of the medium irradiated by ultrasonic waves, sinusoidal refractive index change, local reflection, and local reflection. For example, ultrasonic irradiation, medium light incidence, Optical Coherence Tomography, and detection of reflected light. As a result, the reflected light of the bureau is confirmed. The main reason for this is that the number of cycles is small, and the number of cycles is small. 2. The time decomposition waveform of the rear scattered light in the acoustic and optical effects affects the light scattering medium. The time decomposition waveform of the rear scattered light in the acoustic and optical effects affects the light scattering medium. The result is that the acoustic and optical effects are reflected in the temporal decomposition of scattered light. The ultrasound phase is different. The above results show that the time decomposition waveform of scattered light in the rear of the photo-biological measurement field is different from that of the active field. This method is based on the possibility of high resolution energy measurement in space.

项目成果

小野寺陽一: "点拡がり関数を用いた光CT画像における散乱効果の抑制" 医用電子と生体光学. 11・12. 400-406 (1997)

小野寺洋一：“利用点扩散函数抑制光学 CT 图像中的散射效应”《医疗电子和生物光学》11・12（1997 年）。

K.Shimizu: "Noninvasive functional imaging of animal brain using near-infrared light" Proc.of the International Conference on New Frontiers in Biomechanical Engineering. 195-198 (1997)

K.Shimizu：“使用近红外光对动物大脑进行非侵入性功能成像”生物力学工程新前沿国际会议论文集。

高 義礼: "光透視によるラット脳内吸光度変化の無侵襲イメージング" Medical Imaging Technology. 17(印刷中).

Yoshiaki Taka：“使用光学荧光镜对大鼠大脑吸光度变化进行非侵入性成像”医学成像技术 17（印刷中）。