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微小循環のイメージングと解析

(Imaging and analysis of microcirculation)

微小循環とは血管径が100μm以下の微小血管の領域を言います． この領域は血液循環により血液と各組織との間の物質交換が行われ，生体組織の生存のために重要な役割を持つ領域です． 微小循環はショック症状などの病気が発症した場合，血行障害が起こり生体組織へ大きな影響を及ぼします． そのために，微小循環のモニタリングは生体状態の把握に必要となっています． また，臨床における薬物治療では，治療効果を確認するため微小循環のモニタリングが望まれています．

Sidestream Dark Field (SDF)撮影装置の試作

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

李震光, 倉田智宏, 高橋穂, 二瓶広大
我々は微小循環の非侵襲的なモニタリングシステムであるSidestream Dark Field (SDF)撮影法を利用したイメージングシステムを試作しました． このシステムを用いてヒト舌下やブタ臓器組織の微小循環の撮影を行い赤血球の流れを確認しました．さらに，撮影された動画像を解析することで血流の時間変化の定量評価を行い，健康状態のモニタリングを目指しています．
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共同研究者：タカノ株式会社

研究費：

  • 文部科学省科学研究費補助金基盤研究（A）（課題番号：16H01855）
  • 文部科学省科学研究費補助金基盤研究（B）（課題番号：25282151）
  • 文部科学省科学研究費補助金基盤研究（C）（課題番号：22500402）

    • 外部発表リスト：
    学会発表

    1. 倉田 智宏，李 震光，川平 洋，羽石秀昭： 狭帯域照明を用いたSDF撮影法による毛細血管の血中酸素飽和度の推定，日本光学会年次学術講演会(Optics ＆ Photonics Japan 2014)， 7pA6，筑波大学東京キャンパス文京校舎 (2014.11.5-7)
    2. Hideaki Haneishi: Microcirculation Imaging and Analysis, The 1st Finnish – Japanese Medical Photonics Symposium, Technopolis, Kuopio, Finland (2015.5.25)
    3. T. Kurata, Z. Li, S. Oda, H. Kawahira, T. Ohnishi, H. Haneishi: Sidestream Dark-Field Oximetry with Multicolor LEDs, IUPESM 2015 World Congress On Medical Physics and Biomedical Engineering, SP139.4, Toronto, Canada (2015.6.7-12)
    4. Hideaki Haneishi, Minori Takahashi, Takashi Ohnishi: Flow analyses of microcirculation from sidestream dark-field images, SPIE/NIH WORKSHOP, Biophotonics from Bench to Bedside, pp. 105, Bethesda, USA (2015.9.24-25)
    5. 高橋穂，織田成人，大西峻，羽石秀昭: 微小循環のイメージングと血流速度の推定・可視化，日本光学会年次学術講演会(Optics ＆ Photonics Japan 2015)， 30pA11，筑波大学東京キャンパス文京校舎 (2015.10.28-30)
    6. Tomohiro Kurata, Shigeto Oda, Hiroshi Kawahara, Takashi Ohnishi, Heideaki Haneishi: Microcirculation oximetry using sidestream dark-field imaging, International Symposium on InfoComm and Media Technology in Bio-Medical and Healthcare Application (2015 IS-3T-in-3A), P32, Chiba, Japan (2015.11.15-18)
    7. 高橋　穂, 大西　峻, 渡邉栄三, 織田成人, 羽石秀昭: ラット敗血症性ショックモデルを用いた微小循環における血流障害の定量評価手法の開発, 電子情報通信学会技術報告, Vol. 116，No. 160，pp. 19-22, 医用画像研究会, 苫小牧市民会館 (2016.7.25-26)
    8. 高橋　穂, 大西　峻, 渡邉栄三, 織田成人, 羽石秀昭: ラット敗血症性ショックモデルを用いた微小循環における血流障害の定量評価手法の開発, 日本Shock学会総会, Vol. 31，No. 1，pp. 49, 東京ドームホテル (2016.10.6)
    9. T.Kurata, M.Takahashi, T.Ohnishi, H.Haneishi: Visualization of oxygen transportation in microcirculation by sidestream dark-field oximetry, SPIE PHOTONICS WEST BiOS 2017, Vol. 10068, 1006813-1-1006813-9, San Francisco, California, USA (2017.1.28-2.2)
    10. M.Takahashi, T.Kurata, T.Ohnishi, H.Haneishi: Development of quantitative perfusion evaluation methods for obstruction of blood flow of microcirculation using a rat septic shock model, SPIE PHOTONICS WEST BiOS 2017, Vol. 10068, 100680A-1-100680A-6, San Francisco, California, USA (2017.1.28-2.2)

    Sidestream Dark-Field撮影法を用いた微小循環酸素飽和度推定

    　　　　　　　　　　　　　　　

    橋本涼平
    リアルタイムに微小循環を観察可能なsidestream dark-field，SDF撮影法を用いて，酸素飽和度(SO₂)解析手法の開発を行っています．2色のLEDを高速切替することで，同一血管領域の分光画像を取得し，ヘモグロビンの波長ごとの光吸収の違いを利用してSO₂を推定します．また，in vivoで推定手法の妥当性検証実験を行いました．
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    研究費：

  • 平成30年度　千葉大学大学院工学研究院支援事業「大学院学生の研究論文発表支援プログラム」　橋本涼平：Journal of Biomedical Optics (2018.10)
  • 平成30年度　千葉大学国際交流公募事業 「グローバルプロミネント研究基幹・若手先導人材育成支援プログラム」　橋本涼平：ハワイ，The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'18) (2018.7.17-21)
  • 文部科学省科学研究費補助金基盤研究（A）（課題番号：16H01855）

    • 受賞：
    第37回日本医用画像工学会大会「大会奨励賞」：橋本涼平，SDF撮影法を用いた微小循環酸素飽和度推定の撮影深度補正，第37回日本医用画像工学会大会，OP11-4 (2018.7)

    外部発表リスト：
    学会発表

    1. Hideaki Haneishi, Ryohei Hashimoto, Tomohiro Kurata, Mami Kawasaki, Minori Takahashi, Kazuya Nakano, Takashi Ohnishi: Image acquisition and analysis of microcirculation, International Conference on Image Electronics and Visual Computing (IEVC) 2019, 1B-1, 4 pages, Bintang Bali Resort, Indonesia (2019.8.21-24)
    2. 橋本涼平, 倉田智宏, 関根雅, 中野和也, 大西峻, 羽石秀昭: Sidestream Dark-Field撮影法を用いた微小循環酸素飽和度推定, 第4回日本超音波医学会基礎技術研究会, BT2018-33, 千葉大学 西千葉キャンパス, pp. 13-17 (2018.12.13）
    3. 橋本涼平: OXYGEN SATURATION MAPPING OF MICROCIRCULATION USING SIDESTREAM DARK-FIELD IMAGING, 第3回千葉大学グローバルプロミネント研究基幹シンポジウム, 64, 千葉大学 西千葉キャンパス (2018.11.6)
    4. 橋本涼平, 倉田智宏, 関根雅, 中野和也, 大西峻, 羽石秀昭: SDF撮影法を用いた微小循環酸素飽和度推定の撮影深度補正, 第37回 日本医用画像工学会大会, OP11-4, 筑波大学天王台キャンパス (2018.7.25-27)
    5. Ryohei Hashimoto, Tomohiro Kurata, Masashi Sekine, Kazuya Nakano, Takashi Ohnishi, Hideaki Haneishi: Oxygen Saturation Mapping of Microcirculation Using Sidestream Dark-Field Imaging, The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC'18), 3364, Honolulu, USA (2018.7.17-21)
    6. Ryohei Hashimoto, Tomohiro Kurata, Masashi Sekine, Kazuya Nakano, Takashi Ohnishi, Hideaki Haneishi: Depth correction of the sidestream dark-field oximetry, International Young Researchers' Workshop on Multimodal Medical Imaging 2018, 2-D, Chiba, Japan (2018.1.17)
    7. 橋本涼平, 倉田智宏, 関根雅, 中野和也, 大西峻, 羽石秀昭: SDF撮影法を用いた血管深さに依存しない微小循環酸素飽和度推定, 日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2017, D-1-03, 千葉大学西千葉キャンパス (2017.11.18)
    8. Masashi Sekine, Minori Takahashi, Ryohei Hashimoto, Tomohiro Kurata, Takashi Ohnishi and Hideaki Haneishi: Design and testing of an arm type device for sidestream dark-field imaging by dynamic simulation, FEA, and topological optimization, CARS(Computer Assisted Radiology and Surgery)2017 31th International Congress and Exhibition, Barcelona, Spain (2017.6.20-24)
    9. 橋本涼平, 大西峻, 羽石秀昭: SDF撮影法を用いた血管ファントムの3次元酸素飽和度マップ作成, 情報フォトニクス研究会, P2-08, 宇都宮大学 (2017.3.7)
    原著論文
    1. Ryohei Hashimoto, Tomohiro Kurata, Masashi Sekine, Kazuya Nakano, Takashi Ohnishi, Hideaki Haneishi:Two-wavelength oximetry of tissue microcirculation based on sidestream dark-field imaging, Journal of Biomedical Optics, Vol. 24, Issue 3, Published online,(2018.10) (DOI:10.1117/1.JBO.24.3.031013）