| Project/Area Number |
21H04958
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
椎名 毅 芝浦工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40192603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
杉本 直三 京都大学, 医学研究科, 教授 (20196752)
佐藤 いまり 国立情報学研究所, コンテンツ科学研究系, 教授 (50413927)
瀬尾 智 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 教授 (70646546)
川村 純一郎 近畿大学, 医学部, 教授 (90422948)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
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| Keywords | 光超音波イメージング / 内視鏡 / がん診断 / 可視化 / 内視鏡・腹腔鏡下手術 / 術中診断支援 |
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| Outline of Research at the Start |
内視鏡下や腹腔鏡下手術は、患者負担が少なく術後回復の早い点で、がんの外科的治療法の有力選択肢となっているが、カメラ画像による内視鏡は組織表面の観察であり深部への癌の進展や良悪性の鑑別は困難である。本研究は、光超音波イメージングの先進技術を導入した光超音波内視鏡システムを開発し、それにより術中にリアルタイムで、がんの微細新生血管や酸素飽和度等を可視化して、腫瘍の良悪性の鑑別やがんの浸潤とリンパ節転移の同定等の術中診断支援することを目指し、その可能性をファントムやモデル動物を用いた実験等により実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、低侵襲性が利点で適用が進んでいる内視鏡や腹腔鏡下の手術において、精度の高い治療を行う上で必要とされる術中の診断情報を、現状のシステムでは十分に獲得できていないという課題を解決するため、光超音波イメージングの先進技術を導入することで、術中での腫瘍良悪性の鑑別、がん浸潤範囲、リンパ節転移等の診断を可能とする光超音波内視鏡システムの開発を目指す。このため本年度は、以下の各研究項目に取り組んだ。
【1.光超音波内視鏡システムプロトタイプの開発】前年度に構築した原理検証用の光超音波内視鏡プローブを用いたファントム実験で確認された、小開口での視野角制限によるアーチファクトへの対策として、モデルベースと機械学習を組み合わせることで高画質な光超音波像の再構成法を検討した。また、異なる周波数帯域のマイクロアレイによる広帯域センサのサンプルを試作し、ファントム実験で広帯域な信号の取得が可能なことを検証した。
【2.情報科学的解析による光超音波像からの診断情報抽出】光超音波内視鏡の臨床適用は、プローブを操作しながらリアルタイムで画像の特徴量（動・静脈の鑑別、腫瘍の血管の形態と酸素飽和度等）を識別する術中診断が重要となるが、短時間での診断には熟練を要するため人工知能による診断支援が効果的と考える。そこで、医師の知見を導入したアクティブラーニングによる機械学習で、実時間で術中診断に有用な診断情報の抽出法について検討した。
【3．動物モデルを用いた光超音波内視鏡の術中診断への活用法の検証】臨床での内視鏡・腹腔鏡下手術で必要となる術中診断の場面を想定して、光超音波内視鏡の活用法を検討した。また、昨年度はコロナ禍の影響で実施が困難であったモデル動物の構築法についても検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究開発項目１では、マイクロアレイセンサ試作において、当初予定した外注先が先方の事情で製造中止となり、新たな連携先を開拓するなどして対応してセンササンプルを試作したが、ファントム等を用いたイメージングに関する特性評価は次年度に検討することにした。研究開発項目２はほぼ計画通りに進行している。研究開発項目３の動物疾患モデルに構築に関しては、研究分担者の所属機関の異動と、前年度に研究分担者の医療機関内で感染症患者のクラスターが発生し、研究計画の一部を繰越した影響で、全体的に後れを生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の理由で生じた研究の遅れを取り戻すべく、研究計画の再構築と、設定目標に向けて最終年度の研究を推進する。
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