光の散乱を利用した開頭が不要な脳蛍光イメージングの実現

利用光散射实现不开颅脑荧光成像

• 批准号: 20K04517
• 负责人: 中野 和也
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Seikei University (2022)University of Miyazaki (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04517/
• 关键词: 位相回復アルゴリズム; 光散乱イメージング; スペックル; 光伝搬モンテカルロ法; 位相回復; 生体イメージング; スペックル相関; 散乱媒質; 蛍光イメージング; 生体医用光学; 生体組織イメージング

実験系の再構築および修正と画像再構成プログラムの改良などを実施した．実験系としては調査する試料に対して光の入射角度と入射位置のシフト量を任意に変えることができる仕組みにしている．入射角度はミリ単位の微小な調整が必要であるため，ミリレベルの角度調整が可能な自動ステージを用いている．光源となるレーザーや必要な光学素子の位置合わせをしたのちに，試料固定具に試料となる散乱媒質を固定することで計測可能である．スペックル計測に必要なカメラはモノクロカメラを使用した．このシステムにより散乱媒質である試料により生じるスペックルの相関を自動的に調べることが可能である．また，この実験系では光源の波長を任意に変えることができるので，可視光以外にも近赤外光などのスペックルの相関について調べることができる．また自ら作製した光学ファントムだけでなく生体サンプルも計測することが可能である．光学ファントムについては光の吸収体と散乱体の量を調整することで任意の光学パラメータを持つものを作製することができる．位相回復アルゴリズムに関する解の収束性については，前処理などのパラメータを様々なものに変えることでその性質について調査を実施した．パラメータを最適なものにすることが再構成像に影響を及ぼすが，カメラで撮影した原画像中において再構成に必要な信号成分が弱い場合，パラメータの調整だけで望んでいる再構成画像を推定することは困難であった．

我们实施了实验重建，修改以及图像重建程序。作为实验系统，可以任意更改光的手套角和入射位置的移位，以研究样品。由于入射角需要在毫米单元中进行少量调整，因此可以使用可以调整毫米水平的微型化的自动阶段。可以通过调整散射介质（即样品固定装置）来测量它，该介质将激光器定位为光源或必要的光学元件。规格测量所需的摄像头用于单色相机。该系统可以自动检查样品产生的光谱的相关性，该光谱是散射培养基。在这个实验系统中，光源的波长可以任意更改，因此除了可见光之外，还可以研究规格的相关性，例如接近infrared光线。此外，不仅可以测量自己创建的光学幻影，还可以测量生物样品。对于光学幻影，可以通过调节吸光器和散射体的量来创建光学参数。关于有关相恢复算法的解决方案的收敛性，通过更改参数（例如预处理为各种事物）对其性质进行了调查。制作参数最佳影响重建图像，但是如果在使用相机拍摄的原始图像中，重建所需的信号组件很弱，则仅通过调整参数而需要的重建图像。

项目成果

Basic Research on Brain Fluorescence Imaging without Craniotomy

非开颅脑荧光成像的基础研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yusuke Kaimori;Shota Takino;Sanshiro Shigemitu;Shigeru Makino;Hiromasa Nakajima;Michio Takikawa;扶川 泰斗，豊田 和晃，小山 政俊，廣芝 伸哉，小池 一歩，和田 英男;Kazuya Nakano
• 通讯作者: Kazuya Nakano

Hemodynamics imaging based on digital color images

基于数字彩色图像的血流动力学成像

• 发表时间: 2020
• 作者: Kazuya Nakano;Izumi Nishidate
• 通讯作者: Izumi Nishidate

可視光線に基づく血行動態イメージング

基于可见光的血流动力学成像

• 发表时间: 2020
• 作者: Ohkawara Seiichi;Miura Kentaro;Hirano Harutoyo;Ota Satoshi;Futagawa Masato;皆森勇甫,瀧能翔太,牧野滋,瀧川道生,中嶋宏昌;仲井 啓悟，リチャード オンコ，廣芝 伸哉，小池 一歩;中野和也
• 通讯作者: 中野和也

Analysis of singular phase based on double random phase encoding using phase retrieval algorithm

• DOI: 10.1016/j.optlaseng.2020.106300
• 发表时间: 2020-11-01
• 期刊: OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING
• 影响因子: 4.6
• 作者: Nakano, Kazuya;Suzuki, Hiroyuki
• 通讯作者: Suzuki, Hiroyuki

中野研究室ホームページ

中野实验室主页