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生体組織の音響特性と構造的特徴の相互理解による質的迅速細胞診断

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 15H01107
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

山口 匡  千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (40334172)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords超音波 / 音響特性 / 細胞診断 / 病理診断 / 肝臓 / 潰瘍 / 計測工学
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、申請者らがこれまでに研究開発しノウハウを蓄積してきた「細胞単位での生体物性解析」と、「組織構造単位または臓器単位での特徴解析」とを計算機モデルを介して「病理学的知見」と結びつけることにより、統合的な生体物性モデルを作成し、臨床応用において「非侵襲な細胞診断」を実現することを究極的な目標としている。本課題の期間においては、その中から「細胞レベルでの質的病理診の具現化」に特化し、総合的生体物性モデルを介して薄切標本から音波のみで質的・形態的特徴を同時判定可能な新規の病理診断法を創出することを目指している。
前年度の成果を踏まえ、自作の超音波生体計測システムを改良し、細胞内の小器官についての音響特性を解析可能な精度へ向上させた。具体的には、中心周波数500 MHzの超音波を用いて方位分解能4マイクロメートルで、数㎝四方の領域について安定して計測し、二次元エコーデータを取得可能な状態とした。
このシステムを用いて、複数の疾患に罹患したマウス・ラットの肝臓および皮膚科組織を計測し、取得されたエコー信号を解析することで、音速、減衰、音響インピーダンスの二次元マップを構築するとともに、各計測における最高分解能に相当する組織についての音響特性を評価した。その結果、肝臓においては正常肝、単純性脂肪肝、肝線維症・肝硬変、NASH(非アルコール性脂肪性肝炎)において音響特性に差異があることを再確認し、正常肝の肝細胞と疾患に罹患した肝臓の肝細胞の間に音響特性の差異があることも併せて確認している。また、高分解能での計測が実現したことにより、線維や脂肪を選択的にひょかすることも可能となった。
また、同学術領域に参画中の研究者との連携により、音響特性の二次元マップと病理像との対応付けの高精度化を進めており、三次元への対応についても検討している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Riverside Research/ハワイ大学/イリノイ大学(米国)

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  • [Int'l Joint Research] CNRS(フランス)

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  • [Journal Article] Microscopic Acoustic Properties Analysis of Excised Rat Livers Using Ultra-High-Frequency Ultrasound2017

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, ZhiHao Deng, Kenji Yoshida, Jonathan Mamou, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • Journal Title

      Medical Imaging Technology

      Volume: 35 Issue: 1 Pages: 51-62

    • DOI

      10.11409/mit.35.51

    • NAID

      130005308502

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tissue characterization of skin ulcer for bacterial infection by multiple statistical analysis of echo amplitude envelope2016

    • Author(s)
      Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Masushi Kohta, Takabumi Kubo, Toshimichi Ishiguro, Kazuto Kobayashi, Naohiro Hozumi, Tadashi Yamaguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Issue: 7S1 Pages: 07KF14-07KF14

    • DOI

      10.7567/jjap.55.07kf14

    • NAID

      210000146839

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 皮膚潰瘍の性状評価における振幅包絡解析パラメータと散乱体構造の関係性検証2017

    • Author(s)
      大村眞朗,吉田憲司,秋田新介,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2017年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      明治大学(神奈川県川崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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  • [Presentation] 百MHz帯超音波による培養細胞の音響インピーダンス解析の基礎検討2017

    • Author(s)
      伊藤一陽,徳永栞,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2017年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      明治大学(神奈川県川崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Speed of Sound Evaluation of Cell Organelles of Rat Liver with Ultra-high Frequency Ultrasound2017

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, ZhiHao Deng, Kenji Yoshida, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      International Forum on Medical Imaging in Asia 2017 (IFMIA2017)
    • Place of Presentation
      てんぶす会館(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2017-01-19
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Speed of sound, attenuation, and acoustic impedance of hepatic lobule in diseased rat liver observed by scanning acoustic microscopy with 250 MHz2016

    • Author(s)
      Kenji Yoshida, Zhihao Deng, Kazuyo Ito, Jonathan Mamou, Hitoshi Maruyama, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      5th Joint Meeting Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2016-11-28
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Quantitative Ultrasound Imaging of Bacterial Infection on Skin Ulcers by Envelope Statistics Analysis2016

    • Author(s)
      Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Alain Coron, Lori Bridal, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE international Ultrasonics Symposium 2016 (IUS2016)
    • Place of Presentation
      Tours, France
    • Year and Date
      2016-09-18
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞小器官サイズの局所的音響特性解析における基礎検討2016

    • Author(s)
      伊藤一陽,鄧志昊,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2016年秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県富山市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高周波超音波を用いた組成の異なるラットにおける局所的音響特性解析2016

    • Author(s)
      伊藤一陽, 鄧志昊, 吉田憲司, Jonathan Mamou, 丸山紀史, 山口匡
    • Organizer
      第35回 日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大学(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-07-21
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] エコー振幅包絡の統計解析による皮膚潰瘍の細菌感染の検出2016

    • Author(s)
      大村眞朗, 吉田憲司, 秋田新介, 穂積直裕, 吉田祥子, 山口匡
    • Organizer
      第35回 日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大学(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-07-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数周波数を用いた脂肪肝における散乱体分布解析の基礎検討2016

    • Author(s)
      田村和輝,吉田憲司,Jonathan MAMOU,蜂屋弘之,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第89回学術集会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-05-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 振幅包絡統計解析による感染性難治性潰瘍の組織性状診断2016

    • Author(s)
      大村眞朗,吉田憲司,光田益士,久保貴史,小林和人,吉田祥子,穂積直裕,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第89回学術集会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-05-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス肝臓内における脂肪および線維の音響インピーダンス解析2016

    • Author(s)
      伊藤一陽,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第89回学術集会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-05-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 肝病変モデルラットにおける局所的音響特性の超高周波解析2016

    • Author(s)
      伊藤一陽,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会 2016年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      桐蔭横浜大学(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Acoustic impedance analysis of non-alcoholic steatohepatitis liver in microscopic scale2015

    • Author(s)
      Kenji Yoshida, Kazuyo Ito, Kazuki Tamura, Mamou Jonathan, Hitoshi maruyama, Tasashi Yamaguchi
    • Organizer
      2015 IS-3T-in-3A
    • Place of Presentation
      Chiba, Japan
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Acoustic impedance analysis with ultra-high frequency ultrasound for fatty acid species identification in NASH liver2015

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 36th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2015)
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2015-11-05
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The measurement of acoustic impedance of the cells cultured with five kinds of the fatty acid2015

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, So Irie, Jonathan Mamou, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE international Ultrasonics Symposium 2015 (IUS2015)
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2015-10-21
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高周波での生体音響特性計測時における薄切試料作製過程の影響検討2015

    • Author(s)
      入江奏,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      超音波研究会 平成27年度8月
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2015-08-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative ultrasound diagnosis based on acoustic tissue properties analysis2015

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI2015)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-06-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 音響インピーダンスを指標としたNASHの脂肪種同定への基礎検討2015

    • Author(s)
      伊藤一陽,吉田憲司,入江奏,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会 第88回学術集会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル新高輪(東京都港区)
    • Year and Date
      2015-05-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2022-01-28  

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