散乱特性探索照明を併用した拡散反射型生体イメージングの特性把握と実験的検証

本研究の目的は、「拡散反射光イメージングにおいて深さ方向の寄与を見積もるための散乱特性探索照明の利用を提案するとともに、その照明によって見積もられる散乱特性と、一様照明下での被写体の拡散反射像から、深部方向の寄与の程度を推定する技術を構築する」というものである。具体的な課題として、A. 構造化照明の試作と利用価値探索、B. 散乱特性の計測とモデル化、C. in vivo実験による検証、を挙げて進めている。このうち、2022年度の実績として、Ｂでは、まず３次元プリンタによるファントムの作製を進めた。外注による作製であるが、半透明性など所望の光学特性が得られるまで試行を繰り返した。基本的な作り方が固まってきた。またモンテカルロシミュレーションによる光子のふるまいも解析した。ヒト皮膚を層構造の散乱・吸収体でモデル化した。光子の深達度特性を調査するとともに、酸素飽和度推定における不安定性原因なども分析している。Ｃではラットを用いた実験を種々行った。腹部に皮弁を作り、血流状態や血管状態を詳細に観察できるように光マルチモーダルの撮影装置を構築した。特に、広領域を高精細に撮影できるように、ステージの移動と撮影を自動で行えるようにした。得られた結果の解析として、止血による血管形状の変化や色味の変化を観察し、いくつかの知見を得ることができた。表層と深部の血管が拡散反射光画像にどのように寄与するかを画像から観察することが可能になった。

本研究の目的は、「拡散反射光イメージングにおいて深さ方向の寄与を見積もるための散乱特性探索照明の利用を提案するとともに、その照明によって見積もられる散乱特性と、一様照明下での被写体の拡散反射像から、深部方向の寄与の程度を推定する技術を構築する」というものである。具体的な課題として、A. 構造化照明の試作と利用価値探索、B. 散乱特性の計測とモデル化、C. in vivo実験による検証、を挙げて進めている。このうち、2022年度の実績として、Ｂでは、まず３次元プリンタによるファントムの作製を進めた。外注による作製であるが、半透明性など所望の光学特性が得られるまで試行を繰り返した。基本的な作り方が固まってきた。またモンテカルロシミュレーションによる光子のふるまいも解析した。ヒト皮膚を層構造の散乱・吸収体でモデル化した。光子の深達度特性を調査するとともに、酸素飽和度推定における不安定性原因なども分析している。Ｃではラットを用いた実験を種々行った。腹部に皮弁を作り、血流状態や血管状態を詳細に観察できるように光マルチモーダルの撮影装置を構築した。特に、広領域を高精細に撮影できるように、ステージの移動と撮影を自動で行えるようにした。得られた結果の解析として、止血による血管形状の変化や色味の変化を観察し、いくつかの知見を得ることができた。表層と深部の血管が拡散反射光画像にどのように寄与するかを画像から観察することが可能になった。