羽石研究室
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血流・血行状態のイメージングと解析

(Imaging and analysis of blood flow)

血流・血行状態のイメージングと解析

                  

現在:橋本 涼平(M1), 立川 華子(B4)
 卒業:李 震光, 倉田 智宏,高橋 穂, 二瓶 広大

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. 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(Ince,2005)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. また,分光特性の異なるLED照明を用いて分光画像の取得を行い,それら分光画像から赤血球中の酸素化・脱酸素化ヘモグロビンの分光特性の違いを利用して血中酸素飽和度の測定手法の確立を目指しています. 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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  Schematic illustration of the sidestream dark-field (SDF) imaging technique
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Spectral intensity of the color LED chips and spectral absorption coefficient of Hb and HbO2
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Spectral images of a pig mucosal microcirculation at the three selected wavelengths
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 (a)Example of vein vessel segment      (b)Profile lines and FWHM edges                                    overlaid vessel segment
         Trace and edges found in example vessel segment
        
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)

受賞:

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)