PDD 蛍光画像を用いた腫瘍位置の高速 3 次元同定 Real

一般演題Ⅱ-１
PDD 蛍光画像を用いた腫瘍位置の高速 3 次元同定
○ 古川大介 1，林太郎 1，佐伯壮一 1，齊藤俊 1，梶原浩司 2，貞廣浩和 2，
吉川功一 2，出口誠 2，坂真人 2，天野貴之 2，鈴木倫保 2
1
山口大学大学院医学系研究科応用医工学系専攻
2
山口大学医学部脳神経外科
【諸言】Fluorescence Molecular Tomography (FMT) または Fluorescence Diffusion Optical
Tomography (FDOT)など，現在では光線力学診断法（PDD）より得られる蛍光画像から蛍光源の位置
および形状を同定する再構築手法がある．これらの手法は透過型の計測システムを使用しており，
光の生体透過性から適用範囲が限られている．また，近年では反射型における再構築手法が考案さ
れてはいるが，計算時間が膨大で術中における腫瘍位置の同定には至っていない．これより本研究
では，臨床応用を目的とし，反射型近赤外蛍光画像計測装置より得られる蛍光画像から病変位置お
よび形状を同定する逆解析法を提案し，位置および形状の同定精度について検討を行う．
【実験方法】術中支援を考慮し，反射型近赤外蛍光画像計測システムを構築した．蛍光染料
(AlPcS834)を封入した細径円筒管を生体組織に模擬したファントム内に配置し，蛍光画像を取得し
た．取得した蛍光画像に対し，ダウンヒル（滑降）シンプレックス法および選点法を適用し蛍光源
位置の同定を行った．また，マウス（BALB/c）頭蓋内に細径円筒管を挿入し，同様の実験を行った．
【結果】本手法より，模擬試料および動物に対して蛍光発光源位置の同定は可能であり，同定され
る位置と真値との誤差は 1mm 以下であった．また，昨年報告した FDM（有限差分法）とダウンヒル
シンプレックス法を併用し，位置同定を行った場合，約 20 時間要するのに対し，本手法では約数
秒間での同定が可能となった．
【結言】本手法は，深部腫瘍位置および形状の同定が可能であり，また短時間での同定が可能であ
った．これより，本提案手法は術中支援としての応用が可能であると考える．
Real-time estimation of tumor location using PDD image
Daisuke FURUKAWA1, Tarou HAYASHI1, Souichi SAEKI1, Takashi SAITO1, Hirokazu SADAHIRO2,
Koichi YOSHIKAWA2, Makoto DEGUCHI2, Masato SAKA2, Takayuki AMANO2, Koji KAJIWARA2,
Michiyasu SUZUKI2
1
Applied Medical Engineering Science, Graduate School of Medicine, Yamaguchi University,
Department of Neurosurgery, Yamaguchi University school of Medicine
2
Fluorescence Molecular Tomography or Fluorescence Diffusion Optical Tomography, such as reconstruction
techniques are to identify the tumor location and the form using the PDD image. However, these techniques
require huge computational cost. Thus, these systems are not used during surgery. In this study, we propose to
identify the fluorescence source and the source form at high-speed using PDD image, the optimization
approach and Weighted Residual Method (WRM).
In order to verify the location accuracy of this identification method, we demonstrated using tissue phantom
and fluorescence tube filled with fluorescence dye (AlPcS). This identification method was applied to
fluorescence images which were obtained by the phantom experiments. As a result, between the estimated
positions and the true positions of absolute errors was less than 1mm. The estimated time was a few seconds.
We validate the evidence using small animals, because we confirmed the usefulness of this estimation method
for phantom experiment. The fluorescent micro-tubes ( diameter 0.4mm) filled with AlPcS were inserted in
the brains of the euthanized mice. This estimation method was applied to fluorescence images which were
obtained using the mice. As a result, the phantom and the animal experiments were similar.
Consequently, this proposed method is considered effective as a support system during surgery because of
high-speed calculation and high estimation accuracy.

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