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，我们利用多波长低相干光学干涉测量了表皮下周围血管中的氧浓度分布，并进行了高分辨率光学功能成像。基于这些结果，今年我们进行了基础实验，以<10μm的空间分辨率测量和成像外周血管中的血流分布，以获得生物功能信息。 (1)采用单模光纤耦合器构建低相干干涉光学系统，使测量系统变得更小、更稳定。使用该设备，我们获得了裸鼠耳表皮下周围血管系统的体内 OCT 图像，并以 <10 μm 的空间分辨率可视化血管的精细结构。 (2)为了提高光的穿透深度并量化该方法在活体组织中的空间分辨率，我们研究了照射透镜的光聚焦效果。结果，在0.8μm波长带中，到达深度从大约1mm提高到大约3mm。此外，在体内深处获得了 <10 μm 的空间分辨率。 （3）结合现有的同时测量生物组织折射率和厚度的技术，我们设计了一种新的实际尺寸的生物光学断层扫描仪。使用这种方法，我们可视化了多层结构，例如甲板和表皮下组织。 (4) 我们尝试使用具有 1300 nm 长波段的低相干光源来可视化生物组织结构，这会导致较少的光散射，并且达到的深度约为 0.8 μm 波段的两倍。 (5) 我们通过结合激光多普勒血流测量和低相干干涉测量法，研究了分辨率约为 10 μm 的毛细血管系统中的血流分布成像。 (6)我们降低了信号处理系统的噪声并缩短了数据采集时间，还改进了弱光检测系统，开展了深层生物功能成像的基础实验。

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。