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。

With the aim of developing and evaluating a blood flow measurement system using Diffuse correlation spectroscopy (DCS), following last year, we mainly conducted (A) development and performance evaluation of a Near-infrared Spectroscopy (NIRS) simultaneous measurement system using a DCS device, and (B) performance evaluation of a DCS system using a biomap phantom model. （a）在使用DCS设备对NIRS同时测量系统的开发和评估中，硬件和软件的改进已被用于获得已知生理反应的合理NIRS测量结果，从而使DCS的血液动力学允许NIR的血液动力学和氧气动力学的局部综合量，从而使局部均可获得更多的循环效果，并可以进行循环范围。此外，对与运动阶段同步的血流动力学分析不仅可以针对DC进行，而且可以同时测量DC和NIR，从而可以更准确地分析与DC和NIR的同时测量。（b）在使用生物合理幻影模型对DCS系统的性能评估中，假定从静止到运动的流量范围内的模拟血液被返回到浅层和深度幻影模型的每一层，从解剖学和光学上模拟了下肢的皮肤和肌肉，同时在多个channel dcs测量中表现出了在多个测量时间内表现出多种测量时间。由于每个测量深度处的每一层的流速和流速指数（BFI）显示了线性关系，因此我们开发了一种基于多个BFI值的广义逆矩阵方法来估算每个层的流速的方法。研究表明，即使通过添加用于其他测量深度的BFI信息，可以通过单个深度的常规DCS测量来分开的不同浅层和深层的流速结合，也可以估计两层的流速度，并且表面上是肌肉层的三层速度，并且可以分离出肌肉层。但是，出版学术论文的进展很慢，我们的目标是在2022年将研究结果汇编为原始的英文论文。

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