宋孔彬 Kung-Bin Sung

主要研究領域:

研究領域摘要:

我們實驗室的研究是以光學技術與方法來觀察與量化分析生物組織、細胞與分子，主要分為各種光譜的測量分析以及光學顯微影像系統的應用。長期的研究目標是開發新穎非侵入性醫療器材，用於生命徵象參數監測以及疾病的診斷。目前主要的研究主題包含：

1. 血氧飽和濃度(oxygen saturation)連續監測：有別於臨床常規使用的夾在手指尖的脈搏血氧儀(pulse oximeter)，我們致力於開發深層血管與組織的血氧連續非侵入性監測，後者主要針對大腦組織血氧。現今生命徵象儀蓬勃發展，我們開發的技術不僅在臨床上可滿足unmet need，未來開發成產品亦容易整合於現有主流的生命徵象儀產品，具有極高的商品化潛力。
2. 大腦功能性近紅外光譜(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)：大腦神經激活區域的細胞產生動作電位時，需要由周邊血管供給氧氣以產生細胞所需的能量，因此組織的血流量、血氧飽和度等會改變，故可用此血液動力學變化做為腦工作區域即時指標。目前研究與臨床上的主流是功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging, fMRI)，相較於功能性磁振造影，fNIRS優點為造價比磁振造影儀器低了數百至上千倍、時間解析度高、可在開放環境做測量等，而且fMRI僅能測得與不帶氧血紅素有關連的參數，而fNIRS可以同時測量帶氧血紅素與不帶氧血紅素的濃度變化。我們更進一步開發新技術，定量與神經細胞能量代謝有關的分子濃度變化，比傳統血液動力學變化具有更佳的特異性(specificity)以及空間上的精度，應用於定量大腦皮質神經激活的程度與定位。
3. 經顱近紅外光刺激(transcranial infrared light stimulation, TILS)：以物理性且安全的近紅外光照射人體頭部，已有多項研究顯示TILS可提升大腦的記憶、情緒、認知功能等，對於人口越趨高齡化社會的失智症問題，有潛力能減緩其嚴重程度或是提早發現徵兆並預防之。
4. 三維折射率顯微鏡技術：我們開發了共光路三維折射率顯微術，具有高穩定度的優勢，搭配使用GPU加速影像重建以及深度學習技術進行影像自動化分析，應用於活細胞無標記連續觀測。目前應用包含整合微流道進行紅血球相關疾病之高通量篩檢技術之開發，以及活細胞之無標記長時間造影並檢測是否發生凋亡(apoptosis)或是壞死(necrosis)。
5. 發展漫反射光譜與螢光光譜技術，測量表淺人體組織的光學參數：我們已建構可移動的光譜系統，搭配基於蒙地卡羅法的組織光學模擬工具，建構組織的數值模型，分析與解讀活體測量的光譜。目前應用包含早期子宮頸癌與癌前病變的非侵入式偵測，以及皮膚生理參數(如黑色素含量、膠原蛋白含量、血氧飽和度等)的量化與應用。
6. 利用數值電磁學模擬工具，從細胞與組織切片的三維折射率分佈，分析細胞與組織的光散射特性，以期增加對組織結構與散射特性之關聯性的了解。此散射特性可回饋于蒙地卡羅組織光學模擬工具，增加組織模型的正確性。