Development of five-dimensional photoacoustic microscopy for analysis of tumor vasculature

开发用于分析肿瘤血管系统的五维光声显微镜

基本信息

批准号：
22K12856
负责人：
平沢壮
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Defense Medical College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

当該年度は，5D光音響顕微鏡構築のための基礎検討を実施した。研究代表者はこれまでに，メラニンやヘモグロビン等の光吸収体を吸収波長で弁別しながら，光学顕微鏡レベルの空間分解能で3次元イメージングを行えるハイパースペクトル光音響顕微鏡を構築している。本研究計画は，本技術によるデータ取得を高速化してリアルタイムでのイメージングを可能とすることで5D光音響顕微鏡（3次元空間＋波長＋時間）を構築するものであり，今年度はデータ取得の高速化について検討した。光音響顕微鏡で3次元イメージングを行うためには，サンプル表面において励起光を2次元的に走査する必要がある。従来は自動ステージによりサンプルを機械的に走査していたが，自動ステージの移動速度がデータ取得速度のボトルネックとなっていた。本研究では，光音響顕微鏡によるリアルタイム3次元イメージングを可能とするために，ガルバノスキャナを用いた高速走査を適用した。さらに，高速化に伴う感度の低下を抑制可能な新しい信号検出方式を考案し，原理検証実験を実施した上で光音響顕微鏡に搭載し，高感度化が可能なことを実証した。この結果，1 fps以上の速度で3次元画像を取得可能なイメージング速度を実現できた。これらの結果，1 fps以上の速度で3次元画像を取得可能な光音響顕微鏡を構築できた。構築した光音響顕微鏡を用いて，生体内部の光吸収体の3次元分布をリアルタイムに可視化できることを実証するために，生体内の主要な光吸収体であるヘモグロビンを標的としたin vivo血管分布イメージングや，血液内に投与した造影剤のリアルタイムイメージングを実施した。この結果，血液と造影剤を標的としたリアルタイム3次元イメージングがそれぞれ可能なことを実証した。

在本财年，我们进行了构建 5D 光声显微镜的基础研究。迄今为止，主要研究人员已经构建了一种高光谱光声显微镜，可以根据吸收波长区分黑色素和血红蛋白等光吸收体，并以光学显微镜的空间分辨率进行三维成像。该研究计划旨在通过使用该技术加速数据采集并实现实时成像来构建 5D 光声显微镜（3D 空间 + 波长 + 时间）。我们考虑加快这一过程。为了用光声显微镜进行三维成像，需要在样品表面上二维扫描激发光。以前，使用自动化平台对样品进行机械扫描，但自动化平台的移动速度是数据采集速度的瓶颈。在这项研究中，我们使用电扫描仪进行高速扫描，以使用光声显微镜实现实时 3D 成像。此外，他们设计了一种新的信号检测方法，可以抑制随着速度增加而导致的灵敏度下降，并进行了原理验证实验，并将其安装在光声显微镜中，证明可以提高灵敏度。因此，我们能够实现以 1 fps 或更快的速度采集 3D 图像的成像速度。因此，我们能够构建出能够以 1 fps 或更高的速度获取三维图像的光声显微镜。为了证明利用构建的光声显微镜可以实时可视化生物体内光吸收体的三维分布，我们还进行了针对生物体中主要光吸收体血红蛋白的体内血管分布成像。注入血液的造影剂的实时成像。结果，我们证明了针对血液和造影剂的实时 3D 成像是可能的。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spectroscopic photoacoustic microscopic imaging during single spatial scan using broadband excitation light pulses with wavelength-dependent time delay

使用具有波长相关时间延迟的宽带激发光脉冲在单次空间扫描期间进行光谱光声显微成像

DOI：
10.1016/j.pacs.2022.100364
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
7.9
作者：
Hirasawa Takeshi;Tachi Kazuyoshi;Miyashita Manami;Okawa Shinpei;Kushibiki Toshihiro;Ishihara Miya
通讯作者：
Ishihara Miya

分子イメージングのための分光光音響顕微鏡の開発

分子成像分光光声显微镜的开发

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
平沢壮;宮下愛美;田地一欽;櫛引俊宏;石原美弥
通讯作者：
石原美弥

Photoacoustic microscopy using supercontinuum light for in vivo microscopic imaging of living tissue dynamics

使用超连续谱光进行活体组织动力学体内显微成像的光声显微镜

DOI：
10.1117/12.2652280
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirasawa Takeshi;Tachi Kazuyoshi;Miyashita Manami;Ishikawa Tomohiro;Ito Keiichi;Ishihara Miya
通讯作者：
Ishihara Miya

Photoacoustic microscopy using supercontinuum light for in vivo microscopic imaging of living tissue dynamics

使用超连续谱光进行活体组织动力学体内显微成像的光声显微镜