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Creation of in vivo liquid biopsy for metastatic cancer detection

Research Project

Project/Area Number 19K22986
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionNational Defense Medical College

Principal Investigator

Ishihara Miya  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 教授 (30505342)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords血球検査 / 微小流路 / 毛細血管 / 細動静脈 / 血中循環腫瘍細胞 / 顕微イメージング / スーパーコンティニューム光 / 蛍光タンパク質 / リキッドバイオプシー / 採血
Outline of Research at the Start

本研究では、生体の細動静脈や毛細血管を生体内のマイクロ流路(μ-TAS: Micro Total Analysis Systems)とすることが、挑戦的研究としての着眼点である。生体内のマイクロ流路を光音響イメージングで同定し、この流路を通過するCTCを直接的に検知・観察することを可能にする簡便で非侵襲的なシステムを構築する。さらにCTCを鋭敏に検出するための標識方法の開発とともに、前立腺癌を対象に原理検証をおこなう。これにより、採血の代わりに、患者と医療機関のメリット、及び、医療技術の高度化を図ることができる全く新規の病気の存在や進行度の把握、及び、治療効果の判定が可能な検査法の創出につなげる。

Outline of Final Research Achievements

A photoacoustic method that combines light and ultrasound technologies with easy-to-use has the advantage of being able to measure the optical and acoustic characteristics of a living body at the same time. Non-invasiveness is another advantage of this photoacoustic technique. These advantages enabled photoacoustic imaging of peripheral blood vessels. Using the developed photoacoustic imaging technology, it is possible to acquire three-dimensional distribution imaging of blood vessels from the body surface. By selecting a spatially specified blood vessel from a three-dimensional blood vessel network photoacoustic image and analyzing the signal, it has become possible to acquire information inside the blood vessel. By increasing in speed of the image acquisition time and imaging with high spatial resolution, hemoglobin alone in the blood vessel could be visualized. This showed the possibility of distinguishing hemoglobin in blood vessels from cancer cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

採血検査に対して、新型コロナウィルス感染拡大、パンデミックを経験し、血液暴露のリスクを確実に回避することが以前よりも強く求められるようになった。本研究で開発した光音響イメージング法は、完全に非侵襲的な手段である。すなわち、血液暴露のリスクがない。加えて簡便に体表から血管ネットワークを可視化でき、可視化された血管ネットワークから、どの血管を対象にするか選択できることが特徴である。これまで検査時の採血部位は手技の観点から決まっていたが、光音響法であれば、イメージングされた血管であればどの血管も対象になるので、検査内容によって対象血管を選択できるようになる可能性もあり、学術的社会的意義は大きい。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Photobiomodulation Therapy in Plastic Surgery and Dermatology2021

    • Author(s)
      中山 瑛子, 櫛引 俊宏, 真弓 芳稲, 土屋 壮登, 東 隆一, 清澤 智晴, 石原 美弥
    • Journal Title

      Nippon Laser Igakkaishi

      Volume: 41 Issue: 4 Pages: 370-384

    • DOI

      10.2530/jslsm.jslsm-41_0035

    • NAID

      130007968902

    • ISSN
      0288-6200, 1881-1639
    • Year and Date
      2021-01-15
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 様々なクロモフォアを対象にした光音響信号の解析2020

    • Author(s)
      石原 美弥, 平沢 壮, 田地 一欽, 大川 晋平, 櫛引 俊宏, 堀口 明男, 佐藤 正人, 伊藤 敬一
    • Journal Title

      電子情報通信学会信学技報

      Volume: 120(174) Pages: 63-66

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 脳神経外科手術における光音響画像技術の応用2020

    • Author(s)
      大谷 直樹, 石原 美弥, 平沢 壮, 森 健太郎, 吉野 篤緒
    • Journal Title

      CI 研究

      Volume: 42(1) Pages: 21-29

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoacoustic tomography reconstructing absorption coefficient and effect of regularization minimizing p-norm2020

    • Author(s)
      Okawa Shinpei、Hirasawa Takeshi、Kushibiki Toshihiro、Fujita Masanori、Ishihara Miya
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 11240 Pages: 132-132

    • DOI

      10.1117/12.2551478

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 透過型正立光音響顕微鏡に用いる超音波センサーの評価2019

    • Author(s)
      田地 一欽 , 石原 美弥 , 辻田 和宏 , 平沢 壮 , 大川 晋平 , 櫛引 俊宏 , 佐藤 正人 , 伊藤 敬一
    • Journal Title

      電気学会研究会資料

      Volume: OQD-19-039 Pages: 7-12

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Photoacoustic imaging as a bridge from medical imaging to bioimaging2021

    • Author(s)
      Miya Ishihara
    • Organizer
      Biomedical Imaging and Sensing Conference(BISC 2021)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光音響イメージングの基礎から最先端動向のミニレビュー2021

    • Author(s)
      石原 美弥
    • Organizer
      日本超音波学会2020年度第3回光超音波画像研究会
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  • [Presentation] Photoacoustic imaging of fresh human surgically and endoscopically resected gastrointestinal specimens: a pilot study2020

    • Author(s)
      Hiroaki Ikematsu,Miya Ishihara,Dai Murakoshi,Kaku Irisawa,Tatsunori Minamide,Takeshi Kuwata,Masaaki Ito,Takahiro Kinoshita,Takeo Fujita,Tomonori Yano,Shinpei Okawa,Toshihiko Omori,Satoshi Ozawa,Atsushi Ochiai
    • Organizer
      DDW 2020
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 医療に寄り添う光技術2020

    • Author(s)
      石原 美弥
    • Organizer
      第29回フォトニックデバイス・応用技術研究会ワークショップ
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  • [Presentation] 【シンポジウム】オプトジェネティクスのレーザー医療への展開2020

    • Author(s)
      櫛引 俊宏, 石原 美弥
    • Organizer
      第41回日本レーザー医学会総会
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  • [Presentation] 光音響トモグラフィによる光吸収係数分布画像化におけるp-ノルム正則化2020

    • Author(s)
      大川 晋平, 平沢 壮, 櫛引 俊宏, 藤田 真敬, 石原 美弥
    • Organizer
      レーザー学会547回研究会
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  • [Presentation] 医学生物応用のための、光と超音波を組み合わせた光音響イメージング2020

    • Author(s)
      石原 美弥
    • Organizer
      マイクロ固体フォトニクス研究会第10 回レーザー学会「ユビキタス・パワーレーザー」専門委員会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoacoustic imaging of fresh human surgical and endoscopic gastrointestinal specimens: a pilot study2020

    • Author(s)
      Miya Ishihara, Hiroaki Ikematsu, Dai Murakoshi, Kaku Irisawa, Shinpei Okawa, Toshihiko Omori, Satoshi Ozawa, Atsushi Ochiai
    • Organizer
      SPIE Photonics WEST BiOS 2020
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光音響計測による吸収係数分布の3 次元画像再構成2020

    • Author(s)
      大川 晋平, 平沢 壮, 櫛引 俊宏, 藤田 真敬, 石原 美弥
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第40 回年次大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] レーザー加工技術による心房細動マウスモデル構築へ向けて2019

    • Author(s)
      堀井俊平, 矢田 浩崇, 伊藤 桂, 辻田和宏, 石原 美弥, 足立 健
    • Organizer
      国際光デーシンポジウム2019
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] レーザー照射による長時間型心房細動マウスモデルの作成とその電気生理学的特徴について2019

    • Author(s)
      矢田 浩崇, 堀井 俊平, 伊藤 桂, 辻田 和宏, 橋本 賢一, 石原 美弥, 高瀬 凡平, 足立 健
    • Organizer
      第54 回埼玉不整脈ペーシング研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Book] 臨床工学講座 生体物性・医用材料工学2021

    • Author(s)
      中島章夫(編集), 氏平政伸(編集),石原美弥(第6章 生体の光特性 p.93-118)
    • Total Pages
      244
    • Publisher
      医歯薬出版株式会社
    • ISBN
      9784263734070
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2022-01-27  

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