ヘモグロビンと血流動態の光学的同時計測は、組織生理のより豊富な機能的モニタリングを小型システムで実現する手段となり得る。しかし、ハイブリッド拡散光学システムでは、吸収と血流を同一の取得データから復元する場合であっても、一般に各読み出しについて光子飛行時間（TOF）が個別に最適化される。本研究では、単一のTOF窓が両方の信号を最適に保持できるかを検討した。二波長TOF-iSCOSにより、干渉計測された同一の光場から吸収、ヘモグロビン、相対血流指数（BFI）を復元した一方、Early、Middle、Lateの各光子窓では、順次、より長く深い光子経路への重み付けが増大した。成人11名を対象とした前腕カフ閉塞時には、吸収と血流でTOF依存性が著しく異なった。LateゲートのBFI応答は保持されたのに対し、吸収はLate/Early比の中央値で0.18まで低下した。その結果、読み出しとTOFの交互作用は11名全員で正となった（中央値2.61オクターブ、95％ブートストラップ信頼区間2.44～3.22、正確符号検定P＝9.8×10⁻⁴）。読み出し別にゲートを選択すると、単一の共通ゲートと比較して、保留データにおける応答保持率が24.8％（95％信頼区間8.8～42.5％）向上した。次に、低負荷の0-back課題を対照として、より高負荷の2-back課題を用い、参加者7名の前頭前野におけるワーキングメモリ活性化時に本手法を検証した。LateゲートのBFIは7名全員で増加し（＋5.07％、95％信頼区間1.46～8.68％、P＝0.014）、Early-TOF信号を用いた調整後も正の値を維持した一方、ヘモグロビン応答の一貫性は低かった。層状モンテカルロ・モデリングにより、検出された同一の光子履歴でもTOFに応じて異なる吸収感度および動的散乱感度を獲得することが示され、実験結果が解剖学的条件および幾何学的条件に依存した組織重み付けと関連付けられた。したがって、今回の測定配置と光子数の範囲における中心的な結論は、いずれかの読み出しが本質的に優れているということではなく、同一の光場から復元された吸収と血流が、光子飛行時間にわたって生理学的情報を異なる形で保持するという点にある。
https://doi.org/10.64898/2026.09.02.748230