超音波変調光を用いた生体内機能情報の計測に関する基礎研究

超声调制光测量体内功能信息的基础研究

• 批准号: 13780690
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780690/
• 关键词: 光イメージング; 超音波計測; スペックル; 散乱; 回折; 屈折; 無侵襲計測; 生体計測

生体内の機能情報を反映する光イメージングはその有用性を指摘されながらも、未だ実用には至っていない。これは生体組織の光散乱により空間分解能が低下することに起因する。この問題に対し本研究は、生体内に入射された光のうち関心領域を通過した光にのみ超音波変調を加え、変調成分を分離・検出することで高い空間分解能を有するイメージング法の確立を目的としている。特に後方散乱光に本手法を適用することで、光が透過しないような厚い部位のイメージングも考えられ、実用性が高まるものと思われる。以下に得られた知見を述べる。1.シミュレーションに基づく後方散乱変調光の解析モンテカルロ法に基づき生体内光伝播を模擬したシミュレーションを行い、超音波変調を加えた後方散乱光の伝搬特性を評価した。結果、散乱体内吸光物体の1次元イメージングおよび2次元イメージングにおいて、吸光物体のコントラスト、形状識別ともに変調を行わない場合よりも向上が見られた。しかし光の入射および検出部の配置によっては、実際の吸光物体の存在位置よりも深部に像が現れる傾向が示された。これは、吸光物体の大きさや存在深さとも関係することから、実用化に当たっては、十分な検討を要するものと考える。2.生体模擬試料のイメージングシミュレーションの結果および昨年度の研究結果から、実測による可能性が示されたために、生体を模擬した散乱体試料内の吸光物体に本手法を適用しイメージングを試みた。結果、超音波変調を行わないイメージング法に比べ空間分解能の向上が示された。また生体の筋組織とほぼ同等の吸収体(散乱係数μ_s'=0.5mm<-1>)において、深さ7mm程度の範囲で腫瘍組織等の光学的検査が可能となることが明らかになった。以上、本研究の結果は後方散乱光に超音波変調を加える手法について、その実用性の高さと有効性を示唆したものと考える。

Born in vivo の function intelligence を reflect す る light イ メ ー ジ ン グ は そ の usefulness を blame さ れ な が ら も, not だ be used に は to っ て い な い. The causes of <s:1> light dispersion in the body tissue によ <s:1> low spatial decomposition energy が する とに とに とに する こ の problem に し seaborne は this study, the body に incident さ れ た light の う ち masato を heart field through し た light に の み ultrasound - adjustable を plus え, separation - adjustable composition を 検 out す る こ と で high い space decomposition can を す る イ メ ー ジ ン の グ method established を purpose と し て い る. , scattered light に に rear this gimmick を applies す る こ と で, light が through し な い よ う な い areas の イ メ ー ジ ン グ も exam え ら れ, be use sex が high ま る も の と think わ れ る. The following に obtained られた views を stated べる. 1. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ く rear messy - dimming の parsing モ ン テ カ ル ロ subgrade に づ き born in light 伝 sowing を simulation し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line い, ultrasound - adjustable を え た rear scattered light の 伝 move features を review 価 し た. Results, scattered in the body absorb light objects の 1 yuan イ メ ー ジ ン グ お よ び 2 dimensional イ メ ー ジ ン グ に お い て, suction light objects の コ ン ト ラ ス ト, shape recognition と も に line - adjustable を わ な い occasions よ り も が see upward ら れ た. し か し の incidence お よ び 検 out department の configuration に よ っ て は objects, the event be の light-absorbing の presence よ り も deep に like が now れ る tendency が shown さ れ た. こ れ は, big suction light objects の き さ や exist deep さ と も masato is す る こ と か ら, be use に when た っ て は, very な beg を 検 to す る も の と exam え る. 2. The raw body simulation sample の イ メ ー ジ ン グ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results お よ び yesterday annual の results か ら, be に よ が る possibility in さ れ た た め に, born body を simulation し た scattered in the sample の suction light objects に this gimmick を applies し イ メ ー ジ ン グ を try み た. Results, ultrasound - line を わ な い イ メ ー ジ ン に グ method than べ space decomposition can の が shown up さ れ た. ま た の raw body muscle tissue と ほ ぼ equal の 収 body (scattered absorption coefficient mu _s' < 1 > = 0.5 mm) に お い て, 7 mm deep さ の van 囲 で swollen sores organization の optical 検 check が may と な る こ と が Ming ら か に な っ た. Behind the results above, this study の は scattered light に ultrasound - adjustable を plus え る gimmick に つ い て, そ の be use sex の high さ と have sharper sex を in stopping し た も の と exam え る.

项目成果

岡本康志: "空間・時間的手法による散乱体内吸光情報の取得(II) -CT像における吸収係数推定の試み-"医用電子と生体工学. vol.40 suppl., 121-05. 56 (2002)

Yasushi Okamoto：“使用空间和时间方法获取散射体中的吸收信息（II） - 尝试估计 CT 图像中的吸收系数 -”《医疗电子和生物工程》第 40 卷增刊，121-05（2002 年）。

Koichi Shimizu: "Attempt of imaging turbid medium using near-axis scattered light"Proceedings of PIERS2001. 107 (2001)

Koichi Shimizu：“尝试使用近轴散射光对混浊介质进行成像”PIERS2001 论文集。

Nobuki KUDO: "Basic studies on optical imaging of biological tissues using speckle patterns of ultrasound-modulated light"Proceedings of Biomedical Optics and Photomedicine 2002. 234-235 (2002)

Nobuki KUDO：“利用超声调制光散斑图案对生物组织进行光学成像的基础研究”生物医学光学和光医学学报 2002. 234-235 (2002)

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(VI) -後方散乱光による光イメージング-"医用電子と生体工学. vol.40 suppl., 122-02. 57 (2002)

Kazuaki Nakamura：“使用超声波调制光进行活体光学成像的基础研究 (VI) - 使用反向散射光的光学成像 -”《医疗电子和生物工程》第 40 卷增刊，122-02 (2002)。

岡本康志: "空間・時間的手法を用いた生体内吸光情報イメージングに関する基礎的研究"北海道工業大学研究紀要. 第31号. 81-86 (2003)

Yasushi Okamoto：“利用空间和时间方法进行体内吸收信息成像的基础研究”北海道工业大学研究公报第31. 81-86号（2003年）。