拡散相関分光法を用いた高精度生体組織血流計測システムの開発

利用漫相关光谱技术开发高精度生物组织血流测量系统

基本信息

批准号：
20J13222
负责人：
中林実輝絵
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

拡散相関分光法(Diffuse correlation Spectroscopy: DCS)を用いた血流計測システムの開発と評価を目的として、昨年度に引き続き、(A)DCS装置を併用した近赤外分光法(Near-infrared Spectroscopy: NIRS)同時計測システムの開発と性能評価、(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価を主に進めた。(A) DCS装置を併用したNIRS同時計測システムの開発と評価では、ハード/ソフトウェア両方の改良によって既知な生理学的応答に対して妥当なNIRSの計測結果を得ることに成功し、DCSの血流動態とNIRSの酸素動態が同時取得可能となり、局所組織の循環・代謝機能の評価をより簡易かつ正確に計測できるようになった。また、運動の位相に同期した血流動態の解析がDCSのみだけでなく、DCSとNIRSの同時計測時でも可能となり、より高精度な解析が可能となった。(B)生体模擬ファントムモデルを用いたDCSシステムの性能評価では、解剖学的・光学的に下肢の皮膚と筋を模擬した浅層・深層の２層ファントムモデルの各層に対して安静時から運動時までを想定した流速範囲の疑似血液を還流し、その時の複数計測深度におけるマルチチャンネルDCS同時計測を行った。各層の流量と各計測深度における流速指標(BFI)は線形な関係性を示したため、複数のBFI値をもとに各層の流量を一般化逆行列法により推定する手法を開発した。従来の単一深度でのDCS計測では分離できなかった異なる浅層・深層の流速の組み合わせでも、他の計測深度のBFI情報を追加することで２層それぞれの流速を推定し、皮膚表層と筋層の血流動態の分離ができる可能性が示された。しかし、学術論文の出版についての進捗が遅れており、2022年度に研究成果を英文原著論文としてまとめていくことを目指す。

继去年之后，为了开发和评估使用漫射相关光谱（DCS）的血流测量系统，我们进行了（A）使用DCS装置的近红外光谱（NIRS）同步的开发和性能评估。 (B) 使用生物体模模型对 DCS 系统进行性能评估。 (A) 在使用 DCS 设备开发和评估同步 NIRS 测量系统时，我们通过硬件和软件的改进成功获得了已知生理反应的有效 NIRS 测量结果，现在可以同时获得氧动态和 NIRS。氧动力学，使评估局部组织的循环和代谢功能变得更容易、更准确。此外，现在不仅可以通过 DCS 进行与运动阶段同步的血流动力学分析，还可以通过 DCS 和 NIRS 的同时测量来进行分析，从而可以进行更准确的分析。 (B) 在使用生物体模模型进行DCS系统的性能评估中，我们从休息到两层体模模型的每一层进行练习，该模型在解剖学和光学上模拟了下肢的皮肤和肌肉：浅层和深层当时，通过以假定持续长达 30 分钟的流速范围灌注模拟血液，在多个测量深度进行同时多通道 DCS 测量。由于各层流量与各测量深度的流速指数（BFI）呈线性关系，因此我们开发了一种基于多个BFI值的广义逆矩阵法来估计各层流量的方法。即使在传统 DCS 测量无法在单一深度分离的不同浅层和深层流速的组合中，通过添加其他测量深度的 BFI 信息，也可以估计两层中每一层的流速，并且可以估计皮肤表面的流速。证明了分离层和肌肉层的血流动力学的可能性。但学术论文发表进展缓慢，目标是在2022年将研究成果编译成英文原版论文。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dual-channel Diffuse Correlation Spectroscopy for Simultaneous Blood Flow Measurement of Multiple Muscles

双通道漫相关光谱同时测量多块肌肉的血流

DOI：
10.1364/boda.2021.jtu4a.7
发表时间：
2021
期刊：
Biophotonics Congress 2021 OSA Technical Digest
影响因子：
0
作者：
Tsuchiya Tomohiro;Yamamoto Yukihiko;Nakabayashi Mikie;Ichinose Masashi;Ono Yumie
通讯作者：
Ono Yumie

Evaluation of Muscle Blood Flow Improvement in Manipulative Therapy by Diffuse Correlation Spectroscopy

漫相关光谱法评估手法治疗中肌肉血流的改善