Takahiro NISHIMURA

研究内容 / Research

先端光技術を医療へ橋渡す

当グループでは、新しい光医療技術の臨床応用を目指し、安全かつ有効に活用できる技術の研究に取り組んでいます。レーザー科学と情報科学を基盤とし、光と生体の相互作用の解明（基礎研究）から、実際の診療に活かせる技術の開発（応用研究）、さらに安全な実用化を支えるレギュラトリーサイエンスまで、一貫した医工融合研究を推進しています。光の物理特性を活かし、低侵襲で安全な医療技術を発展させることで、超高齢社会における健康寿命の延伸に貢献します。

Our research group is dedicated to advancing the clinical application of novel photomedical technologies, ensuring their safe and effective utilization. Grounded in biotissue optics and information science, our work spans fundamental research on light-tissue interactions, applied research for developing clinically viable technologies, and regulatory science to facilitate safe implementation. By leveraging the physical properties of light, we strive to develop minimally invasive and safe medical technologies that contribute to extending healthy lifespans in an aging society.

Topics

情報科学を駆使した光生体相互作用の解析

生体組織内部を伝搬する光の特性を表す吸収係数や換算散乱係数の解析や新しい計測システムの開発に取り組んでいます．他にも、光治療作用の理解に向けて，光感受性薬剤の光学特性解析、病変色素の光熱作用のメカニズムの解明をすすめています。これらは，光治療作用を正確に理解するために必要不可欠であり、医学部・病院と連携してヒト検体を用いた解析に取り組んでいます。また，従来の光伝搬計算手法では困難であった，生体組織の不均一性や個体差による変動に対応するために，深層学習などの最先端の情報科学的アプローチを導入したあたらしい生体組織光学の確立をすすめています．

Reference

・色素病変の光学応答の解明 Y. Shimojo et al., Laser Surg. Med. (2024) / プレスリリース

・ヒト肺組織の光学特性測定 H. Watabe et al., J Biomed Opt (2024)

・AIによる光学特性測定 Y. Takai et al. JIOHS (2023)

過去の研究紹介ページ: 光学特性値測定, 光学ファントム

先端光学技術を活用した新しい診断・治療原理の創出

光学的手法と情報科学的手法を組み合わせて、より低侵襲で高度な光治療・診断の実現に向けた基礎研究を進めています。血管内のような狭隘空間での画像誘導型レーザー治療のための光学システム，散乱フォーカシング技術を活用した深部微細病変の非侵襲破壊技術，組織内腫瘍組織の簡易な検出手法などを提案し、原理実証でけでなく臨床応用に向けて、臨床研究者と連携して取り組んでいます。

Reference

・細径イメージガイドレーザー照射 Y. Miyoshi et al. Sci Rep (2023) / プレスリリース

・色素病変の非侵襲レーザー破壊 Y. Shimojo et al. Sci Rep (2024)

・深層学習に基づく蛍光腫瘍深さ推定 H. Imanishi et al. Biomed Opt Exp (2023)

過去の研究紹介ページ: 深部腫瘍の蛍光検出

レーザー治療シミュレータの開発

組織の蒸散・凝固や活性酸素による殺腫瘍効果を評価する３Dシミュレーション技術の開発を進めています。また、臨床現場での治療効果モニタリングや治療計画をめざして、計算科学の手法を導入した、シミュレーションの高速化に取り組んでいます。光生体相互作用の正確な理解に基づく、安全かつ有効な光治療に貢献します。

Reference

・組織蒸散シミュレータ K. Sudo et al JIOHS (2022)

・光線力学治療シミュレータ A. Izumoto et al., J Biomed Opt. (2019) / 研究シーズ集（大阪大学）

・抗菌光線力学治療のPKPDモデル T. Nishimura et al., Photodiagnosis Photodyn Ther (2022)

過去の研究紹介ページ: 光線力学治療シミュレータ

光医療機器実用化を加速するレギュラトリーサイエンスの確立

新規光医療機器の薬事承認に向け，安全性や有効性を評価する指標や検証手法を確立すべく，臨床への橋渡し工学による効率的な社会実装の方法論の確立をめざしています．これまでに新規レーザー治療プローブの国内実用化や医師主導治験におけるレーザー治療機器の代替性評価での貢献実績があります．また，評価プロセスの迅速化に向けて、計算機内で治療の有効性・安全性を評価する「計算機臨床試験」に関する研究に取り組んでいます。これまで物理空間で行われていた試験を計算機上にて代替する、新しい医療機器評価の手法を探索しています。

Reference

・超短パルスレーザー治療機器の計算機的評価 Y. Shimojo et al. Lasers Surg Med (2023)

・総説：計算機援用臨床試験 T. Nishimura et al JJLSM (2021)

過去の研究紹介ページ: In silico Clinical Trial