Micro CTによる先天性心疾患の高精細3Dアトラス作成と心内組織三次元可視化
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21K08860
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
山崎 誉斗 三重大学, 医学系研究科, 助教 (00897754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥羽 修平 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (20806111)
梅津 健太郎 三重大学, 医学部附属病院, 講師 (30408596)
伊藤 久人 三重大学, 医学部附属病院, 講師 (40378336)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 先天性心疾患 / Micro-CT / 三次元アトラス / ３Dプリントモデル / 刺激伝導系 / 心臓血管外科 / 3Dアトラス / 3Dプリンター |
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| Outline of Research at the Start |
心臓は複雑な三次元構造を有しており、特に先天性心疾患の解剖は二次元の紙面上で正確に把握することが困難である。未治療の先天性心疾患の標本は稀少であり、解剖を三次元構造として学習する機会は限られている。
本研究は、先天性心疾患心の標本を高解像度の産業用Micro CTを用いてスキャンすることで、先天性心疾患の高精細３Dアトラスを作成することを目的とする。また、心内の組織構造を解析し、刺激伝導系や心筋繊維の三次元構造を可視化する。先天性心疾患心標本のマクロ・ミクロ解剖を高精細３Dデータとして保存することができ、その共有・公開により先天性心疾患解剖を三次元で学習する機会を広く提供することが可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. Micro-CTを用いた先天性心疾患三次元アトラス作成
前年までにMicro-CTでスキャンを行った53個の先天性心疾患ワックス固定心臓標本に30個の標本を加えて合計83個の先天性心疾患心臓標本をスキャンした。同様に 高精細三次元モデルを作成し、すべての三次元モデルをソフトウェアSketchhabへアップロードし、重要な解剖構造にラベル付けを行った。すべてのデータを高精細先天性心疾患三次元アトラスとして公開した（https://sketchfab.com/heartmodelsにて全世界から無料で使用可能）。研究責任者の山崎は8th World Congress of Pediatric Cardiology and Cardiac Surgeryにて発表した。研究分担者の鳥羽により英文投稿中である。
2. 先天性心疾患３Dプリントモデル
同様に新たに加わった30個の三次元データから先天性心疾患３Dプリントモデルを作成した。これらを用いることで、複雑な三次元構造を実際に観察しながら学ぶことを可能とし、知識習得に寄与する。
3. 先天性心疾患心における刺激伝導系の三次元解析・心筋走行の三次元解析
先天性心疾患における刺激伝導系走行や心筋走行の理解は外科的治療の際に重要であるが、疾患による多様性などのため、十分な知見が得られていない。我々はこれまでに正常心臓標本を用いた刺激伝導系の三次元可視化を可能としており、先天性心疾患標本でも研究を進めている。現在、研究責任者の山崎が確立したAmira 3D Proを用いた心筋走行解析評価を用いて先天性心疾患の心筋走行解析を進行中であり、刺激伝導系走行解析も進行中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は先天性心疾患三次元アトラスの作成、心内構造三次元解析という2つの主軸があるが、そのうちの1つである三次元アトラスの作成は完了している。この点に関しては今後はさらに高性能なプラットフォームの作成、標本数の拡大をおこなっていく。
また、三次元アトラスに使用した三次元データを元に３Dプリンターによる３Dプリントモデルの作成にも成功しており、世界においても貴重な先天性心疾患心臓標本を世界へ普及することを可能とした。
心内構造三次元可視化についても順調に研究は進捗中であり、正常心臓標本を用いて刺激伝導系、心筋繊維三次元可視化のプロトコールを確立している。先天性心疾患標本のMicro-CTスキャンも終了しており、順次解析することで成果を上げることができると予想される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は各先天性心疾患心臓標本のMicro-CT画像を用いて順次心内構造の解析を進める。
解析方法をプロトコール化することで、多人数による解析を行い、課題進捗を推進する。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
