近赤外イメージングによる一酸化炭素・シアンの生体への複合作用に関する研究

利用近红外成像研究一氧化碳和氰化物对生物体的综合影响

• 批准号: 04807036
• 负责人: 荒木 隆一郎
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Saitama Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04807036/
• 关键词: 近赤外; イメージング; 一酸化炭素; シアン; 複合中毒; 無侵襲; 生体計測

CO-Hb,cyt.aa_3-CO,cyt.aa_3-CN複合体の組織内分布を近赤外イメージングにより定量的に把握するための基礎検討を行った。生体組織の光学特性をシミュレートするためのモデルファントムとして、最初に散乱係数・吸光係数が既知のラテックス粒子エマルジョン+近赤外色素を満たした円筒型ファントムに種々の大きさの光学的黒体を挿入し、位置検出能・空間分解能を評価した。ついで、より実際の生体に近いファントムとして、ラテックス粒子エマルジョンにラット赤血球・肝ミトコンドリアを懸濁させ、同様の計測を行った。以上の結果、空間分布を伴わない近赤外生体測光法と同様、近赤外イメージング法においても、各種Hb複合体・cyt.aa3複合体の定量計測が原理的には可能である事が示されたが、Hbの酸素化-脱酸素化に伴う吸光度変化に比べ、CO-Hb,cyt.aa3-CO,cyt.aa3-CN複合体の生成に伴う吸光度変化は大幅に小さく定常光を用いた近赤外イメージング法ではその空間分解能はラット頭部を四等分した程度しか得られない事が明らかとなった。この空間分解能は、我々の目的であるCO・シアンの生体への複合作用の検討には不十分であるため、近年、光散乱体中を通過してくる光のうち直進光もしくはそれに近い光成分のみを選択的に検出可能な手法として提案されている、ピコ秒時間分解測光法の適用を試みた。前述のモデルファントムを用いて同様の計測を行った結果、ゲート時間を数10ピコ秒程度に選ぶ事によって、数倍以上の空間分解能が得られる事が示された。その反面、計測系の直線性の限界・検出される光量の激減に伴うS/N比の劣化などにより、定常光を用いたイメージング装置に比べ、計測の精度は大幅に悪化した。しかしながら、この問題は、装置特性の改善により比較的容易に克服可能と考えられ、本研究における今年度の予定課題であった。実際の生体計測に先立つ計測条件の設定という目的を達し得たと思われる。

The distribution of CO-Hb,cyt.aa_3-CO,cyt.aa_3-CN complex in tissues was investigated quantitatively. The optical properties of biological tissues are evaluated in terms of their initial scattering coefficient, absorption coefficient, particle size, and near-infrared pigment. In the case of real life organisms, such as erythrocytes and liver cells, the particles are suspended and the same measurements are carried out. The above results, spatial distribution, absorption ratio, CO-Hb,cyt. aa3-CO of Hb complex, cyt. aa3-CO of Hb complex, can be used for quantitative measurement of Hb complex,cyt. aa3-CO, The formation of cyt.aa3-CN complex is accompanied by a large change in absorbance, a small change in steady-state light, and a spatial decomposition of energy. In recent years, the space decomposition method has been used to detect the possibility of light component selection in scattered light. The results of the measurement and analysis of the above-mentioned data show that the time required is 10 seconds, and the spatial decomposition of the data can be performed several times. On the other hand, the linearity of the measurement system is limited. The excitation of the light quantity is accompanied by the deterioration of the S/N ratio. The ratio of the measurement device and the measurement accuracy are greatly reduced. This study aims at solving the problem of improving the device characteristics and making it easier to overcome it. In the process of biological measurement, the measurement conditions should be set first, and the goal should be achieved.

项目成果

R.Araki: "Near-infrared imaging in vivo:2-dimensional Visualization of tissue Oxygenation state" Adv.Exp.Med.Biol.316. 173-178 (1992)

R.Araki：“体内近红外成像：组织氧合状态的二维可视化”Adv.Exp.Med.Biol.316。

R.Araki: "Near-infrared imaging in vivo:Image restoration techpique applicable to the NIR projection images" Adv.Exp.Med.Biol.316. 155-161 (1992)

R.Araki：“体内近红外成像：适用于 NIR 投影图像的图像恢复技术”Adv.Exp.Med.Biol.316。

R.Araki: "Photon Migration in a Cylindrical Phantom:Numerical and Experimental Studies" Proc.of SPIE. 1876. (1993)

R.Araki：“圆柱形模型中的光子迁移：数值和实验研究”Proc.of SPIE。