レーザー誘起衝撃音計測技術を用いたレーザー治療中のモニタリング技術の開発

利用激光诱导冲击声测量技术开发激光治疗过程中的监测技术

• 批准号: 14780636
• 负责人: 部谷 学
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780636/
• 关键词: 歯牙硬組織; レーザー歯科治療低侵襲化; KBr-FTIR法; 光学特性データベース化; パルス切り出し装置高速化; モニタリング技術; 動的光学定数データベース化; 超音波計測; 自由電子レーザー; 放射温度計

本研究課題の目的は,レーザー治療時のモニタリング技術(治療の安全性実現にとって必須)の開発に先立ち,(1)照射前(フレッシュな)及びレーザー照射中の生体組織の光学特性の定量的な評価,(2)モニタリング技術の実証であった.本研究課題では,生体組織として歯牙硬組織(象牙質,エナメル質,象牙質)に着目した.(1)フレッシュな歯牙硬組織の光学特性を絶対値評価するために,粉末試料とKBr粉末を混合した試料サンプルをFTIRでスペクトル計測するKBr-FTIR法を導入した.そして,フレッシュな人歯・牛歯硬組織の光学特性(特に,吸収係数と反射率)の評価を行った.そして,4〜12μmの広範囲な波長領域に渡って硬組織光学特性のデータベースを作成した.このデータベースは低侵襲レーザーシステム設計のみならず,レーザー生体相互作用の理解にとっても極めて重要なものである.また,レーザー照射中の硬組織の光学特性を光音響法によって評価するために,平成14年度に引き続き,パルス切り出し装置の高速化(照射レーザーのパルス幅の短縮化)を図った.その結果,応力閉じこめを実現できるパルス幅50nsでのパルス切り出しが可能となり,光音響法による吸収特性絶対評価が可能となった.今後は音響信号の高速検出器の導入を行う必要がある.(2)レーザー歯科治療のリアルタイムモニタリングのために,レーザー照射中に発生する可聴音検出の有効性について調べた.その結果,可聴音の強度レベルや時間推移に関する情報は,生体相互作用の種類や時間変化と相関があることが分かった.このように,可聴音信号によるレーザー出力制御がレーザー歯科治療の低侵襲化に有効であることを明らかにした.本研究課題で得られた知見は今後のレーザー歯科治療研究の発展を強く推進させるものであり,その他の組織の光学特性評価やモニタリング技術の実用化に向けた検証など,本課題を継続的に行う必要がある.

The objectives of this research project are: (1) the preliminary development of a novel technology for the treatment of cancer,(2) the quantitative evaluation of optical properties of biological tissues before and during radiation,(3) the practical demonstration of a novel technology for cancer. This research topic focuses on biological tissues and dental hard tissues (dentin, dentin, dentin). (1)KBr FTIR method was introduced to evaluate the optical properties of dental hard tissues by mixing powder samples with KBr powder. Evaluation of optical properties (especially absorption coefficient and reflectivity) of dental hard tissues. In the wavelength range of 4 ~ 12μm, the optical properties of hard tissues are produced. The design of the system is very important for understanding biological interactions. The optical properties of hard tissues under irradiation were evaluated by photoacoustic method. In 2004, the speed of the device was increased (shortening of the width of the irradiated tissue). As a result, the absorption characteristics of the photoacoustic method can be evaluated. In the future, it is necessary to introduce high-speed detectors for audio signals. (2)The treatment of dental diseases is not easy, and the radiation can produce sound. As a result, the intensity of the sound can be measured and the information related to the time lapse can be measured. This is the first time I've seen a doctor. This research topic has obtained the knowledge that the development of dental treatment research in the future should be strengthened, and the evaluation of optical properties of other tissues and the application of dental treatment technology should be carried out.

项目成果

M.Heya, H.Nagata, Y.Fukami, K.Awazu: "Wavelength dependency of the optical properties of water in the bending vibrational band with photo-acoustic measurement"Japanese Journal of Applied Physics. Suppl.41. 138-142 (2002)

M.Heya、H.Nagata、Y.Fukami、K.Awazu：“通过光声测量弯曲振动带中水的光学特性的波长依赖性”日本应用物理学杂志。