Non-contact, highly-functional skin diagnosis based on nonlinear optical effect in biological tissue

基于生物组织非线性光学效应的非接触式高性能皮肤诊断

基本信息

  • 批准号:
    16300155
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have proposed an optical probe method based on nonlinear optical effect in biological tissue that can be used to characterize the orientation of collagen fibers in human dermis. A specific probing ability for collagen results from the use of second-harmonic-generation (SHG) light induced by collagen molecules in the tissue. We first carried out the measurement of collagen fiber orientation in human tissues based on reflection-type polarization measurement of SHG light. The resulting SHG radar graph shows the direction of the absolute orientation and the organization degree of collagen fibers. We applied the proposed method to several human tissues and observed significant differences in collagen orientation, which are consistent with histological findings. Next, using two-dimensional and three-dimensional SHG imaging methods, the detailed distributions of collagen fiber in dermis tissues are visualized as highly-contrast, highly-resolution SHG images. Furthermore, combined use of SH … More G imaging and polarization measurements provides distribution of collagen fiber orientation in the dermis, which plays an important role in maintaining the mechanical property of the skin. As application examples of skin diagnosis, we demonstrated monitoring of skin burn and skin aging with SHG imaging of dermal collagen. In skin burn, burned area and depth in the dermis are clearly visualized by depth-resolved SHG imaging and SHG cross-seotional imaging. In skin aging, we applied SHG microscopy to measure collagen fiber distribution of back dermis in a young mouse, a natural-aged one, and a photo-aged one. The resulting SHG microphotographs indicated that the SHG signal is significantly decreased around an epidermis dermis boundary in the photo-aged mouse whereas there are no remarkable differences between the naturalaged mouse and the young one. The proposed method will be a powerful tool for in vivo measurement of dermal collagen fiber which can be applied for monitoring of skin diseases and cosmetics. Less
我们提出了一种基于生物组织中非线性光学效应的光学探针方法,可用于表征人体真皮中胶原纤维的取向,利用二次谐波产生(SHG)光产生对胶原蛋白的特定探测能力。我们首先基于二次谐波光的反射型偏振测量来测量人体组织中胶原纤维的取向,所得二次谐波雷达图显示了胶原蛋白的绝对取向方向和组织程度。我们应用了所提出的纤维。方法对几种人体组织进行观察,观察到胶原蛋白取向的显着差异,这与组织学结果一致。接下来,使用二维和三维二次谐波成像方法,真皮组织中胶原纤维的详细分布被可视化为高对比度、此外,结合使用 SH G 成像和偏振测量可以提供真皮中胶原纤维的方向分布,这对于维持皮肤的机械性能起着重要作用。我们展示了监控使用真皮胶原蛋白的 SHG 成像来测量皮肤烧伤和皮肤老化 在皮肤烧伤中,通过深度分辨 SHG 成像和 SHG 交叉成像可以清晰地显示烧伤区域和真皮深度。 在皮肤老化中,我们应用 SHG 显微镜来测量胶原蛋白。年轻小鼠、自然老化小鼠和光老化小鼠背部真皮的纤维分布所得的 SHG 显微照片表明,表皮真皮边界周围的 SHG 信号显着降低。光老化小鼠和自然老化小鼠之间没有显着差异,所提出的方法将成为体内测量真皮胶原纤维的有力工具,可用于监测皮肤病和化妆品。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
培養組織試料の評価方法およびそれを用いた培養組織の製造方法
评价培养组织样品的方法以及使用该方法生产培养组织的方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Observation of collagen and fibroblast with a second-harmonic-generation microscopy
用二次谐波显微镜观察胶原蛋白和成纤维细胞
Tomographic imaging of collagen fiber orientation in human tissue using depth-resolved polarimetry of second-harmonic-generation light
使用二次谐波产生光深度分辨偏振法对人体组织中胶原纤维取向进行断层扫描成像
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    福島修一郎;K.Yoshiki;Y.Hori;T.Yasui
  • 通讯作者:
    T.Yasui
Optical glucose monitoring based on femtosecond two-color pulse interferometry
  • DOI:
    10.1007/s10043-006-0029-2
  • 发表时间:
    2006-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Hori, Y;Yasui, T;Araki, T
  • 通讯作者:
    Araki, T
Tomography of collagen fiber orientation in human tissue using depth-resolved second-harmonic-generation polarimetry
使用深度分辨二次谐波发生偏振法对人体组织中胶原纤维取向进行断层扫描
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