生体透過snake photonの特性解明と利用のための基礎研究

阐明生物穿透蛇光子的特性和利用的基础研究

基本信息

批准号：
13878177
负责人：
清水孝一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

生体のような高濃度散乱体にビーム光を入射しコリメート受光系で検出した場合、2種類の透過光が得られる。すなわち一度も散乱を受けずに散乱体を通過した光(ballistic photon)と、前方散乱を繰り返しつつ入射光軸にまつわりつくように散乱体を通過した光(snake photon、以下SP)である。SPの発見により、これまで不可能と考えられてきたいくつかの重要な応用に新たな可能性が開かれる。本研究では、未知の点の多いSPに対し、その基礎的な特性を明らかにするとともに、その生体透視への応用ひいては光CT実現へ向け新たな可能性を拓くことを目的とした。本研究をとおし以下の成果が得られた。1.散乱体中の光伝搬に対し、輸送方程式に微小角近似および拡散近似を適用することにより理論的解析を行った。それぞれの場合の出射光の空間的・時間的特性から、SPの伝搬特性を理論的に明らかにした。2.散乱体内光伝搬のシミュレーションを行い、理論解析の結果の妥当性を検証した。また種々の実験条件に対するSPの特性を求めた。これらのうち実現可能な条件に対し実験システムを構築し、SPの検出可能性を実証するとともに、その特性の一端を実験的に明らかにした。3.SP検出に向け、いくつかの方法を試みた。それらのうち効率的にSPを検出する方法として、差動原理に基づく手法を新たに開発した。このように検出した成分が近軸散乱成分であることを確かめるため、散乱体内部に挿入したナイフエッジのイメージングを行った。その結果、検出成分が確かにSP成分であることが実験的に検証された。これらの成果は、高濃度散乱体におけるSPの検出可能性および有効な検出法を実証したものとして、国内外ともに初めてのものと考えられる。以上の研究により、本研究の当初の目的はほぼ達成された。今後この成果をさらに応用発展させていきたい。

当光束光被入射在高度浓缩的散射体上，例如活体，并通过准直接收系统检测到时，可以获得两种类型的透射光。换句话说，有光（弹道光子）已经通过散射体而没有散射一次，而光（蛇光子，以下称为sp）以散射体的方式通过入射光轴哭泣，同时反复向前散射。 SPS的发现为以前被认为是不可能的几种重要应用程序打开了新的可能性。这项研究旨在阐明具有许多未知点的SPS的基本特征，并为实现光学CT的新可能性打开了新的可能性。通过这项研究，获得了以下结果：1。通过将较小的角度近似和扩散近似在传输方程中应用散射器中的光传播。从理论上讲，SP的传播特性是从每种情况下发射光的空间和时间特征中阐明的。 2。进行散射体中光传播的模拟，以验证理论分析结果的有效性。还确定了各种实验条件的SP的特征。其中，构建了一个实验系统以符合可行条件，证明了SP的可检测性，并在实验上阐明了其特性。 3。尝试检测几种方法。其中，已经开发了一种基于差异原理的新方法作为有效检测SP的方法。为了确认检测到的成分是近距离散射成分，对散射体内的刀边缘进行了成像。结果，经过实验证实，检测到的成分确实是SP分量。这些结果被认为是在国内和国际上高度浓缩散点子中SP的可检测性和有效检测方法的首次证明。上述研究几乎实现了这项研究的最初目的。我们想在将来进一步应用和开发这些结果。