低コヒーレンス光イメージングによる生体機能検出に関する研究

低相干光学成像生物功能检测研究

• 批准号: 11780620
• 负责人: 近江 雅人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780620/
• 关键词: 低コヒーレンス光干渉; 光コヒーレンストモグラフィ; 生体機能イメージング; 酸素濃度分布測定; 表皮下末梢血管系

昨年度は多波長低コヒーレンス光干渉を用いて表皮下末梢血管系の酸素濃度分布を測定し、高分解能光機能イメージングを行った。この結果を踏まえて、本年度は<10μmの空間分解能で末梢血管系の血流分布を測定・イメージングして、生体機能情報を得る基礎実験を行った。(1)低コヒーレンス干渉光学系を単一モード光ファイバカップラーで構成し、測定系の小型・安定化を行った。本装置を用いて、ヌードマウス耳の表皮下末梢血管系のOCT像をin vivoで取得して、血管の微細構造を<10μmの空間分解能で可視化した。(2)生体組織中での本手法の光到達深度の向上と空間分解能の定量化のために、照射レンズの集光効果を検討した。この結果、波長0.8μm帯において到達深度が約1mmから約3mmまで向上した。さらに、生体深部の空間分解能も<10μmが得られた。(3)これまでの生体組織の屈折率と厚さ同時測定技術を併用して、新たに実サイズでの生体光トモグラフィを考案した。本手法を用いて、爪板や表皮下組織などの多層構造の可視化を行った。(4)光散乱が少なくなる長波長帯1300nmの低コヒーレンス光源を用いて、生体組織構造の可視化を試み、0.8μm帯の約2倍の到達深度が得られた。(5)レーザドップラー血流計測と低コヒーレンス干渉計測とを組み合わせて、毛細血管系の血流分布を分解能〜10μmでのイメージングを検討した。(6)信号処理系の雑音の低減とデータ取り込み時間の短縮を行い、さらに微弱光検出系を整備して、深部の生体機能イメージングの基礎実験を行った。

去年，我们使用多波长，低稳态光学干扰并进行了高分辨率的光功能成像，测量了亚皮下外周脉管系统中的氧浓度分布。基于这些结果，今年我们通过在空间分辨率小于10μM的情况下测量和成像外周血管中的血流分布来进行基本实验以获取生物学功能信息。 （1）通过单模光纤耦合器构建了低稳态干扰光学系统，测量系统紧凑且稳定。使用此设备，在体内获取了裸小鼠耳朵的裸小鼠耳朵的八个外周外围脉管系统的OCT图像，并以<10μm的空间分辨率可视化血管的微观结构。 （2）为了改善达到深度的光并量化该方法的空间分辨率，研究了辐照镜的光凝结效应。结果，在0.8μm的波长条带中，到达深度从约1 mm提高到约3 mm。此外，还以<10μm的形式获得了活体深部的空间分辨率。 （3）使用常规的折射率和厚度测量技术，我们设计了一种新的生物光子层析成像。使用此技术，可以看到多层结构，例如指甲板和皮下组织组织。 （4）使用低相干光源具有长长的1300 nm波长，从而减少了光散射，我们试图可视化生物组织结构，并获得了大约两倍的0.8μm带的深度。 （5）我们通过将激光多普勒血流量测量结果与低相干干涉测量法相结合，以约10μm的分辨率研究了毛细血管系统中的血流分布的成像。 （6）我们降低了信号处理系统中的噪声，并减少了数据采集时间，此外，开发了弱光检测系统，并进行了基本实验以进行深层生物函数成像。

项目成果

Shogo Inoue: "A low coherence interferometer system for simultaneous measurement of refractive index and thickiness ranging 20 μm to a few millimeters"13th Int'l Conf. Optical Fiber Sensors (OFS-13). Tu4-6. 124-127 (1999)

Shogo Inoue：“同时测量 20 μm 至几毫米的折射率和厚度的低相干干涉仪系统”第 13 届国际光纤传感器 (OFS-13) (1999)。

近江 雅人: "低コヒーレンス光干渉による生体組織の屈折率と厚さ測定"医用電子と生体工学. Vol.37,No.1. 78-84 (1999)

Masato Omi：“通过低相干光学干涉测量生物组织的折射率和厚度”《医疗电子和生物工程》第 37 卷，第 78-84 期（1999 年）。

Mitsuo Nakamura: "Time-gated spectroscopic study of laster-ablation plume of biological tissue"The 3rd Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/PR'99). Tech.Digest Vol.1. 45-46 (1999)

Mitsuo Nakamura：“生物组织最后消融羽流的时间选通光谱研究”第三届环太平洋激光和光电会议 (CLEO/PR99)。

Hideki Maruyama: "A practical measurement system for determination of refractive index and thickness using the low coherence interferometry"1999 Int'l Conf. Opt. Eng.for Sensing and Nanotech. (ICOSN'99). proc.SPIE.Vol.3740. 26-29 (1999)

Hideki Maruyama：“使用低相干干涉测量法测定折射率和厚度的实用测量系统”1999 年国际会议。

Masamitsu Haruna: "Optical reflection imaging for display of 2-D refractive index distribution along the geometrical thickness"OSA Biomedical Topical Meeting. Paper MB5(to be presented). (1999)

Masamitsu Haruna：“用于显示沿几何厚度的二维折射率分布的光学反射成像”OSA 生物医学专题会议。