光CTの実現を目指した生体内音響光学特性に関する基礎研究

旨在实现光学CT的体内声光特性基础研究

• 批准号: 11780627
• 负责人: 北間 正崇
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido Institute of Technology
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780627/
• 关键词: 光CT; 散乱; 回折; 屈折; 生体計測; 光計測; 超音波計測; 無侵襲計測

光を用いた生体断層イメージング(光CT)は、生体内の形態・機能情報を分光学的手法により取得することが可能な医療上実用性の高い新技術である。しかしその実現には生体内の光散乱に起因する空間分解能の低下が大きな問題となっており、国内外で多くの研究が行われている。本研究では空間分解能の向上を目指して、超音波の照射により光が変調される現象(音響光学効果)を光生体計測に応用することを考え、基礎的検討を行ってきた。前年度の研究では、生体透過光、後方散乱光の何れに超音波変調を加えた場合においても光CTへの適用可能性を示すことが出来た。本年度は特にCT化の可能性が高い透過変調光の検出に焦点を絞り更なる検討を行った。以下に得られた知見を述べる。1.スペックルパターン変化の計測による検出感度の向上生体のような強散乱条件下では透過変調光が微弱となりS/Nが大きく低下する。この問題について2次元センサ(CCDカメラ)を用いて、変調に伴うスペックルパターンの変化量を検出することにより検出感度の向上を目指した。その結果、超音波照射に伴うパターン変化が十分なS/Nで観測され、総輝度値を指標とすることで検出感度向上の可能性が示された。2.光、超音波のパルス化による局所情報の取得スペックルパターンの計測に加えて更なる空間分解能の向上を目指し、超音波と光をともにパルス化する新たな手法を提案し、その有用性を実験的に検証した。この手法は生体内で超音波パルスが光軸を横切る瞬間にのみ光を照射し、シャッタを開放したCCDカメラによりスペックルパターン変化を検出するものである。結果として、スペックルパターンの計測による高S/N特性は維持されつつ超音波の連続照射に比べて明らかな空間分解能の向上が示された。以上、本研究の結果は光CT実現の妨げとなっている光散乱の問題に対し、音響光学効果を応用した新手法による解決の可能性を示したものである。

Light を with い た raw body fault イ メ ー ジ ン グ の は (CT), the body shape, function intelligence を spectroscopy technique に よ り obtain す る こ と が may be な medical use sex の い high new technology で あ る. Born し か し そ の be presently に は の light scattered in the body cause に す る space decomposition can lower の が big き な problem と な っ て お り, at home and abroad more than で く の が line わ れ て い る. This study で は space decomposition can の upward を refers し て, ultrasound の irradiation に よ り light が - adjustable さ れ る phenomenon (stereo optical unseen fruit) を photoproduction body measuring に 応 with す る こ と を え test, basic line beg を 検 っ て き た. Before the annual の research で は, body through the rear light, scattered light の what れ に ultrasound - adjustable を plus え た occasions に お い て も optical CT へ を の applicable possibility in す こ と が た. This year, the <s:1> special に cT-ization <s:1> possibility is が high. Through dimming <s:1>, に focus is produced. Youdaoplaceholder4 is more なる検 suitable for を and った. The following に obtained られた views を stated べる. 1. ス ペ ッ ク ル パ タ ー ン variations change の measuring に よ る 検 out sensitivity の raw body upward の よ う な under the condition of strong scattered で は through - the dimming が weak と な り S/N が big き く low す る. こ の problem に つ い て 2 dimensional セ ン サ (CCD カ メ ラ) を with い て and - adjustable に う ス ペ ッ ク ル パ タ ー ン の - momentum を 検 out す る こ と に よ り 検 out sensitivity の upward を refers し た. そ の results and ultrasound irradiation に う パ タ ー ン - the very な が S/N で 観 measuring さ れ, 総 luminance numerical を index と す る こ と で 検 out sensitivity が の possibility and shown up さ れ た. 2. Light, ultrasound の パ ル ス change に よ る bureau intelligence の obtain ス ペ ッ ク ル パ タ ー ン の measuring に plus え て more な る space decomposition can の upward を refers し, ultrasound と light を と も に パ ル ス change す る new た な を proposal し, そ の usefulness を be 験 of に 検 card し た. こ の gimmick は born in vivo で ultrasound パ ル ス が optical axis を crosscutting る instant に の し み を light irradiation, シ ャ ッ タ を open し た CCD カ メ ラ に よ り ス ペ ッ ク ル パ タ ー ン variations change を 検 out す る も の で あ る. Results と し て, ス ペ ッ ク ル パ タ ー ン の measuring に よ る high S/N characteristics は maintain さ れ つ つ ultrasound の even に 続 exposure than べ て Ming ら か な space decomposition can の が shown up さ れ た. Results above, this study の は light CT be の hinder げ と な っ て い る light scattered の problem に し seaborne, stereo optical unseen fruit を 応 with し た new gimmick に よ る solve の possibility を shown し た も の で あ る.

项目成果

中村和明: "超音波変調光による生体の光イメージングに関する基礎的検討"日本ME学会生体情報の可視化技術研究会資料. 2000年第1回. 22-27 (2000)

Kazuaki Nakamura：“利用超声波调制光对活体进行光学成像的基础研究”日本ME学会生物信息可视化技术研究组资料2000年第1次会议（2000年）。

大山晃一: "連続光CTをめざした光伝搬解析(II) -光子の出射角度と伝搬経路の関連性-"電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 463 (1999)

Koichi Oyama：“连续光学 CT 的光传播分析（II）-光子出射角与传播路径之间的关系-”电气工程学会北海道分会联合会会议记录 463（1999）。

大山晃一: "連続光CTをめざした近軸散乱光の特性解析"日本ME学会北海道支部大会講演論文集. 16 (1999)

Koichi Oyama：“连续光学 CT 的近轴散射光的特性分析”日本 ME 协会北海道分会会议记录 16（1999 年）。

大山晃一: "生体内における近軸散乱光の伝搬特性に関する研究"電子情報通信学会技術研究報告. MBE99. 23-28 (1999)

Koichi Oyama：“生物体中近轴散射光的传播特性的研究”IEICE MBE99 (1999)。

中村和明: "後方散乱光による超音波変調型光イメージングに関する基礎的検討"日本ME学会北海道支部大会講演要旨集. 18 (2000)

Kazuaki Nakamura：“使用反向散射光的超声调制光学成像的基础研究”日本 ME 协会北海道分会会议摘要 18（2000 年）。