ヒト胎児頭蓋骨の立体的形態形成の構造解析

Research Project

Project/Area Number	16659052
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	General anatomy (including Histology/Embryology)
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	芝田高志東京女子医科大学, 医学部, 助手 (70222031)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐々木宏東京女子医科大学, 医学部, 教授 (10014177)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2005: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 2004: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Keywords	μ-CT(マイクロCT) / ヒト胎児 / 頭蓋骨 / 蝶形骨 / 形態形成 / 自由曲画(NURBS) / 非対称性重複奇形 / 寄生体 / μ-CT / 立体再構築像 / 合耳
Research Abstract	申請者らは、超高分解能X線断層撮影法(μ-CT)によりヒト胎児の頭蓋骨の個体発生を追究してきた。頭蓋骨の形態形成の理解には、形態の数理学的な解析が必要不可欠であるものの、方法論が確立していないのが現状である。そこで、本研究では胎齢13〜29週の正常標本10胎の眼窩蝶形骨および前蝶形骨に着目し構造解析を試みた。まず初めに、連続断層画像からサーフェイスレンダリング法によりポリゴン化を行い、それを3Dモデリングソフトウエアによる輪郭曲線から自由曲面を作成の上、ソリッド化した。このソリッドモデルをモデラーや製図用の3次元CADに取込み、週齢に対する着目成長点の座標、表面積、体積、体積面積比、体積重心の軌跡を求めたところ、眼窩および前蝶形骨の表面積は週齢の2次、体積は3次関数として良い相関で近似され、表面積に対する体積の割合は3次関数で増加した。また重心に関しては、成長と共に骨内部から視神経管内部に移動することが明らかとなった。これは視神経を圧迫しないための合目的性と考えられた。一方、報告例のない非対称性重複奇形(一卵性双胎)の寄生体(週齢8ヶ月)の頭蓋骨の立体画像再構築を行ったところ、正常であった自生体の頭蓋骨と異なり、耳頭症、合耳、単鼻孔である寄生体の頭蓋骨は、ほとんどすべてに亙り異常な形態が認められた。しかし、これは後頭骨や鋤骨の一部、篩板の欠損部に、本来それらに隣接する骨の原基が流入移動し、その結果、左右の側頭骨および正中の顔面頭蓋の癒合やオーバーラップが起き、すべての頭蓋骨に変形が生じたためと解釈できた。従って、頭蓋骨の形態形成は、単に遺伝子のみにより規定されてはおらず、環境による作用との間で起きており、1つには粘度の高い流体の挙動として解釈できる可能性が示唆された。