山岡 禎久^{1, 2}, 原田 義規², 西埜 繁³, 前原 正司³, 浜野 修次郎³, 高松 哲郎²

Yoshihisa YAMAOKA^{1, 2}, Yoshinori HARADA², Shigeru NISHINO³, Seiji MAEHARA³, Shujiro HAMANO³, Tetsuro TAKAMATSU²

¹京都府立医科大学医学研究法システム学, ²京都府立医科大学細胞分子機能病理学, ³寺崎電気産業株式会社産業部医療機器開発

¹Department of Methodologies for Medical Research, Kyoto Prefectural University of Medicine, ²Department of Pathology and Cell Regulation, Kyoto Prefectural University of Medicine, ³Medical Equipment Development, Terasaki Electric Co., Ltd.

キーワード :

皮膚や消化管におけるがんの深達度を非侵襲に診断するためには，表皮や粘膜は数百マイクロメートル，真皮や粘膜下層は数ミリメートルの厚さがあるため，数ミリメートルの深さまで細胞1個（10マイクロメートル前後の大きさ）を識別できる分解能で観察する必要がある．さらに，数十から数マイクロメートルの太さを持つ小血管は生体内の恒常性や代謝に密接に関わっているため，生体深部で小血管走行や機能を観察することは非常に重要である．このように，生体数ミリメートル深さ，10マイクロメートル前後の空間分解能での観察は非侵襲診断に不可欠であるが，そのような診断装置は存在しないのが現状である．
我々は2光子吸収と光音響効果を組み合わせた新しい可視化技術の開発に取り組んできた［1-4］．2光子吸収は通常の1光子吸収と異なり，分子が2つの光子を同時に吸収して基底状態から励起状態へと遷移する．この非線形吸収過程は，光子密度の2乗に比例するため，ピークパワーの高いパルスレーザーを生体に集光照射すると，極めて微小な空間（焦点）のみで2光子吸収が起こる．この2光子吸収により発生した光音響波を利用すると，高空間分解であり高コントラストなイメージングが可能である．発生する光音響波の生体内長距離伝播可能な特徴を有する低周波成分を信号として検出すれば，深達距離をさらに向上させることができる．
しかしながら，一般的に2光子励起の吸収断面積は小さいため，光音響波の発生効率が低いという問題点が存在する．そこで，2光子励起光音響顕微鏡の高性能化のために，励起光源の最適化（パルスエネルギー依存性，パルス幅依存性の詳細な検討），励起光学系の最適化，光音響波の周波数フィルタリングの最適化（光音響像の周波数依存性の詳細な検討），光音響波検出系の最適化を行った．本発表では，その結果として得られた2光子励起光音響顕微鏡システムの技術的詳細，性能評価，及び，得られたイメージング像について紹介する．
［1］Y. Yamaoka, M. Nambu and T. Takamatsu, “Fine depth resolution of two-photon absorption-induced photoacoustic microscopy using low-frequency bandpass filtering,” Opt Express, 19（14）, 13365-77（2011）.
［2］Y. Yamaoka, M. Nambu and T. Takamatsu, “Frequency-selective multiphoton-excitation-induced photoacoustic microscopy（MEPAM）to visualize the cross sections of dense objects,” Proc SPIE, 7564, 75642O（2010）.
［3］Y. Yamaoka and T. Takamatsu, “Enhancement of multiphoton excitation-induced photoacoustic signals by using gold nanoparticles surrounded by fluorescent dyes,” Proc SPIE, 7177, 71772A（2009）.
［4］山岡禎久，髙松哲郎，“非線形光学現象を利用した光音響顕微鏡の開発，”日本レーザー医学会誌，33（4），386-391（2013）.