分野紹介:計測・診断医工学

計測・診断医工学講座では,新たな医用計測・診断方法の開発とその基礎となる理工学,それらを用いた基礎医学研究ならびに臨床応用に関する教育研究を行います。このため,計測・診断医工学講座には以下の分野を設置しています。

生体超音波医工学

生体組織の定量診断のための新しい超音波計測・制御法の研究

教授 金井 浩 教授 金井 浩
准教授 荒川 元孝 准教授 荒川 元孝

超音波診断技術全般に関する研究を行っています。特に、従来の超音波断層像による定性的診断に加え、粘弾性特性など、生体組織・器官の様々な特性を計測して定量的診断を可能とすることを目指しています。そのために必要な、超音波音場制御法、超音波計測法、ディジタル信号解析技術の研究開発を通して、深い工学的専門知識と問題発見能力・問題解決能力および医用応用のために必要な生理学などの医学的知識の両者を兼ね備えた人材を育成しております。

  1. 高性能ディジタル信号解析・超音波計測法の研究と生体医療応用
  2. 高速・高分解能生体イメージングのための超音波制御法の研究
  3. 生体組織の性状および動態・機能の定量診断法の研究
研究室サイト
ヒト心臓壁を伝搬する高周波振動のイメージング

ヒト心臓壁を伝搬する高周波振動のイメージング

上段: 正常(左)および凝集(右)した赤血球の顕微鏡像([1] 氏家京子訳: 沈黙の血栓、中央アート出版社、2000)下段: 駆血(腕をカフで締めて人工的に血流を止める)した際に赤血球が凝集する様子を超音波計測した結果

上段: 正常(左)および凝集(右)した赤血球の顕微鏡像([1] 氏家京子訳: 沈黙の血栓、中央アート出版社、2000)下段: 駆血(腕をカフで締めて人工的に血流を止める)した際に赤血球が凝集する様子を超音波計測した結果

医用イメージング

先進的データ収集・解析による生体組織のイメージング

教授 西條 芳文 教授 西條 芳文

本研究分野では、主に心血管系組織の三次元イメージング、高精度自動組織診断、血液の流れの解析などを、超音波やCT(コンピュータ断層法)、MR(I 磁気共鳴画像)などのデータを用い、独自の信号解析・画像解析を行うことで実現しています。また、高周波数の超音波でナノレベルの解像度を実現した超音波顕微鏡の開発により、心血管系以外にも、腎臓、肝臓、前立腺、腱、軟骨、骨、歯など身体の中のさまざまな組織や生きた細胞のイメージングを実現し、各種病態をバイオメカニクス的な視点から解析しています。

  1. 心血管系組織の三次元イメージングおよび高精度自動診断
  2. 心血管系の血液の流れの解析
  3. 高分解能生体イメージングのための超音波顕微鏡の開発
研究室サイト
左上:左心室内の血流ベクトル、右上:指紋の三次元超音波像、左下:冠動脈の超音波顕微鏡像、右下:生きた細胞の超音波顕微鏡像

左上:左心室内の血流ベクトル
右上:指紋の三次元超音波像
左下:冠動脈の超音波顕微鏡像
右下:生きた細胞の超音波顕微鏡像

医用光工学

低侵襲治療・診断の実現を目的とした生体への光学技術応用

教授 松浦 祐司 教授 松浦 祐司

体に大きな傷をつけずに治療・診断を行うための、光を用いた技術を応用・開発することを目的に研究を行っています。生体組織の光学特性を解明するとともに、さまざまなレーザ光を用いた治療装置や、内視鏡と光学機器を組み合わせた診断システムなどについて研究・開発を行っています。

  1. 医療診断のためのリモート分光・イメージングシステム
  2. レーザ医療用光ファイバ・伝送システム
  3. X線・紫外光・テラヘルツ波用光ファイバ
研究室サイト
リモートラマン分光イメージング用中空光ファイババンドル

リモートラマン分光イメージング用中空光ファイババンドル

レーザアブレーション中の熱画像

レーザアブレーション中の熱画像

バイオセンシング医工学

生体とエレクトロニクスのインターフェイス

教授 吉信 達夫 教授 吉信 達夫

生体とエレクトロニクスのインターフェイスにはセンシング技術が欠かせません。生体関連物質について迅速かつ信頼性の高い分析・診断を行うためには、特定の分子・イオンを高感度に検出・定量・可視化するセンサが必要です。本分野では、半導体デバイスを用いた化学物質の計測とイメージングに関する研究を行っています。また、これらの技術を用いた、生物や生体関連物質の計測に関する研究を行っています。

  1. 半導体化学イメージセンサの開発
  2. センサ技術のバイオ応用
研究室サイト
化学イメージセンサシステムの外観

化学イメージセンサシステムの外観

化学イメージセンサによるpH分布の可視化

化学イメージセンサによるpH分布の可視化

分子構造解析医工学

生体機能の解明に向けた超分子複合体の多角的立体構造解析

准教授 村山 和隆 准教授 村山 和隆

遺伝子産物としてタンパク質はさまざまな生命現象を担っており、疾病の解明においても重要な鍵となるものである。タンパク質の機能はその立体構造と大きな関わりがあり、タンパク質の立体構造の解明はその機能の解明にとっても本質的重要性をもつ。我々はタンパク質に代表される生体分子の機能をX線結晶構造解析、質量分析、分子分光法などを用いて、その立体構造から理解することを目指している。

  1. X線結晶構造解析による生体高分子の詳細な立体構造の解明
  2. マルチドメインタンパク質の全体構造の研究
  3. 天然変性タンパク質も含めたタンパク質立体構造解析における効果的・効率的手法の開発
研究室サイト
X線回折装置による反射データの測定

X線回折装置による反射データの測定

タンパク質の電子密度の計算と分子モデルの構築

タンパク質の電子密度の計算と分子モデルの構築

医工放射線情報学

放射線を利用した医用画像の情報高度利用

教授 渡部 浩司 教授 渡部 浩司

PETやSPECTに代表される核医学画像、放射線を利用した画像は診断や治療に欠かすことのできないものとなっています。しかし、現状では、画像の持つ一部の情報しか使われていません。本講座では放射線を利用した画像データから有益な情報を抽出し、高度利用を図る研究を行います。

  1. PETやSPECTを用いた生体の機能を定量する方法論を確立、実証する。
  2. 複数のモダリティを利用した分子イメージングの応用研究
  3. 画像データベース開発研究
研究室サイト
一般的なPETデータ解析のための数理モデル

一般的なPETデータ解析のための数理モデル

ラットのPETデータから機能画像の作成

ラットのPETデータから機能画像の作成