Noninvasive qualification and quantification of bone mineral density and bone quality in vitro by means of picosecond time-resolved spectroscopy
通过皮秒时间分辨光谱法对体外骨矿物质密度和骨质量进行无创鉴定和定量
基本信息
- 批准号:10670322
- 负责人:
- 金额:$ 1.98万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:1998
- 资助国家:日本
- 起止时间:1998 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
By measuring temporal point-spread function of pulsed light transmitted through isolated human and animal bone samples, we estimated reduced scattering coefficient (μs') and absorption coefficient (μs) of bone tissues at 765 nm. To estimate these parameters, we developed a novel method for quantification of optical constants of relatively small light-scattering and absorbing materials by means of Monte Carlo simulation of photon migration within scattering media (Monte Carlo look-up table method, MC-LUT method). Among 45 samples prepared from pig and cow thigh and shinbones, a tight correlation between bone mineral density (BMD) and μs' (y = 3.18x + 0.96, r^2 = 0.953) was found. There were also considerable variations in μs' associated with changes in BMD (μs' ranged from 1.34 to 5.57/mm when BMD increased from 0.52 up to 1.52 g/cm^2), indicating that such large variations in μs' should be taken into account in order to establish more robust and accurate algorithms for NIR-based hemoglobin (Hb) oxygenation monitoring and optical computed tomography. The tight correlation between BMD and μs' also suggested the feasibility of noninvasive determination of BMD by means of in vivo picosecond time-resolved spectroscopy.
通过测量脉冲光在人体和动物骨组织中的时间点扩展函数,估算了骨组织在765 nm处的约化散射系数(μ s ')和吸收系数(μs)。为了估计这些参数,我们开发了一种新的方法,用于量化的光学常数相对较小的光散射和吸收材料的散射介质内的光子迁移的Monte Carlo模拟(Monte Carlo查找表法,MC-LUT方法)。在45例猪、牛大腿骨和胫骨标本中,骨密度(BMD)与μs'(y = 3.18x + 0.96,r^2 = 0.953),μs'也随骨密度的变化而变化(当BMD从0.52增加到1.52 g/cm^2时,μs'范围为1.34 - 5.57/mm),这表明,为了建立基于近红外的血红蛋白(Hb)的更鲁棒和准确的算法,应考虑μs'的这种大变化氧合监测和光学计算机断层扫描。骨密度与μs'之间的密切相关性也表明了利用皮秒时间分辨光谱技术在体无创测定骨密度的可行性。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
荒木隆一郎, 柳沢裕之, 和田攻: "インドシアニングリーン(ICG)のin vivoにおける吸光特性"日本衛生学雑誌. 56(1). 343-343 (2001)
Ryuichiro Araki、Hiroyuki Yanagisawa、Osamu Wada:“吲哚菁绿 (ICG) 的体内光吸收特性”日本卫生杂志 56(1) (2001)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
荒木隆一郎: "インドシアニングリーン(ICG)のin vivoにおける吸光特性"日本衛生学雑誌. 55(1). 292 (2000)
Ryuichiro Araki:“吲哚菁绿(ICG)的体内光吸收特性”日本卫生杂志 55(1)292(2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Y.Yamada, R.Araki, et al.: "Photon migration in biological tissues and their optical properties and imaging (invited paper)"CLEO/Pacific Rim 2001 Conference Proceedings. 3-4 (2001)
Y.Yamada、R.Araki 等人:“生物组织中的光子迁移及其光学特性和成像(特邀论文)”CLEO/Pacific Rim 2001 年会议论文集。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
荒木隆一郎 他: "インドシアニングリーンのin vivoにおける吸光特性"日本衛生学雑誌. 55(1). 413-413 (2000)
Ryuichiro Araki 等人:“吲哚菁绿的体内吸收特性”日本卫生杂志 55(1) 413-413 (2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
A. Sassaroli, F. Martelli, R. Araki, et al.: "Time-resolved measurements of in vivo optical properties of piglet brain"Optical Review. 7(5). 420-425 (2000)
A. Sassaroli、F. Martelli、R. Araki 等人:“仔猪大脑体内光学特性的时间分辨测量”光学评论。
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- 影响因子:0
- 作者:
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