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超音波・光伝播モデルに基づく組織脂肪化・線維化の定量的評価と肝疾患診断への応用

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 17H05295
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 InstitutionKyoto University

Principal Investigator

椎名 毅  京都大学, 医学研究科, 教授 (40192603)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords生体医工学 / 超音波医科学 / 組織粘弾性 / 肝疾患診断 / 生体物性
Outline of Annual Research Achievements

組織の粘弾性という力学的特性の高精度な測定による線維化程度の評価と、光超音波法を用いた脂肪率などの組織性状をもとに、慢性肝炎の早期診断を可能とする手法を開発するため、今年度は以下の各項目について検討した。
(1)剪断波速度のスペクトル解析による肝組織の粘弾性推定法の検討
肝線維化モデル化を用いたシミュレーション解析により、肝線維化の進行に伴う組織粘弾性の変化が、剪断波の伝搬速度のスペクトルの形状に及ぼす影響を解析し、低周波と高周波で特性が異なることを示した。即ち、伝搬速度スペクトルの低周波側では、粘性の影響が小さく、線維化の程度を推定するのに適するが、高周波側では速度スペクトル勾配は粘性と正の相関を示し、また線維化による構造の変化の影響は小さいことが示された。これにより、剪断波速度のスペクトルから粘弾性を推定する場合、周波数帯域の設定が重要なことが示された。
(2)光超音波イメージングによる肝組織の脂肪率評価法の検討
光超音波イメージングを用いた脂肪率等の診断の可能性を検討するため、血液と脂肪のグルナイゼン係数の温度依存性や、肝臓組織と脂肪での吸光係数の波長依存性の違い等を利用して、光超音波による脂肪率の推定法について検討した。肝臓に様々な濃度の脂肪を混合した脂肪肝ファントムを作成し、異なる2波長での信号強度の比を指標として用いることで、高い精度で脂肪率を推定可能なことを示した。さらに、NASHの疾患モデルマウスを用いた実験では、摘出した肝臓の光超音波像の計測・解析により正常部位と鑑別でき、脂肪肝の早期診断への適用の可能性が示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Evaluation of shear wave dispersion in hepatic viscoelastic models including fibrous structure2019

    • Author(s)
      (1)Shiori Fujii, Makoto Yamakawa, Kengo Kondo, Takeshi Namita, Tsuyoshi Shiina
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 印刷中

    • NAID

      210000156399

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of the usefulness of handheld photoacoustic imaging system for quantitative diagnosis of fatty liver2019

    • Author(s)
      Asada Kyosuke、Namita Takeshi、Kondou Kengo、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi
    • Journal Title

      Proc. of SPIE BiOS 2019

      Volume: 10878 Pages: 202-207

    • DOI

      10.1117/12.2510786

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and clinical translation of photoacoustic mammography2018

    • Author(s)
      Shiina Tsuyoshi、Toi Masakazu、Yagi Takayuki
    • Journal Title

      Biomedical Engineering Letters

      Volume: 8 Issue: 2 Pages: 157-165

    • DOI

      10.1007/s13534-018-0070-7

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Feasibility evaluation of 3D photoacoustic imaging of blood vessel structure using multiple wavelengths with a handheld probe2018

    • Author(s)
      Namita Takeshi、Kondo Kengo、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi、Uchimoto Yo
    • Journal Title

      Proc. SPIE

      Volume: 10494 Pages: 1049446-1049446

    • DOI

      10.1117/12.2288896

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of shear wave dispersion caused by fibrous structure and tissue viscosity using hepatic fibrosis progression and histological models2017

    • Author(s)
      S. Fujii, M. Yamakawa, K. Kondo, T. Namita, M. Kudo, T. Shiina
    • Journal Title

      Proc. Ultrason. Sympo. (IUS), 2017 IEEE Int'l

      Volume: - Pages: 1-4

    • DOI

      10.1109/ultsym.2017.8092713

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental validation of simultaneous excitation of orthogonal coded push pulses for fast shear wave elastography2017

    • Author(s)
      T. Matsumoto, K. Kondo, T. Namita, M. Yamakawa, T. Shiina
    • Journal Title

      Proc. Ultrason. Sympo. (IUS), 2017 IEEE Int'l

      Volume: - Pages: 1-4

    • DOI

      10.1109/ultsym.2017.8092921

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applicability of photoacoustic imaging system to skin aging evaluation2017

    • Author(s)
      Y. Murata, T. Namita, K. Kondo, M. Yamakawa, T. Shiina
    • Journal Title

      Proc. SPIE

      Volume: 10494 Pages: 10494-145

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of 3D Photoacoustic Imaging System and its Clinical Translation2019

    • Author(s)
      T.Shiina
    • Organizer
      40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 肝組織の多波長光音響解析による脂肪化評価の基礎的検討2019

    • Author(s)
      Kyosuke Asada, Takeshi Namita, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiina
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoacoustic imaging for evaluating tissue characterization2018

    • Author(s)
      Takeshi Namita, Kyosuke Asada, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiin
    • Organizer
      APSCIT 2018 Annual Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 多波長光音響イメージングによる脂肪肝定量評価のための基礎的検討2018

    • Author(s)
      Kyosuke Asada, Takeshi Namita, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiina
    • Organizer
      平成30年度第3回光超音波画像研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 光超音波イメージングが拓く医療イノベーション2018

    • Author(s)
      Tsuyoshi Shiina
    • Organizer
      第37回日本脳神経学会超音波学会総会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 肝組織の光音響特性解析による脂肪化評価のための基礎的研究2017

    • Author(s)
      浅田 恭輔, 浪田 健, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • Organizer
      日超医光超音波画像研究会プログラム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 多波長光音響イメージング装置による組織性状診断2017

    • Author(s)
      浪田 健, 内本 陽, 村田 勇也, 浅田 恭輔, 仲尾 勇輝, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ンドヘルド装置による皮下の光音響イメージングのための基礎的検討2017

    • Author(s)
      内本 陽, 浪田 健, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Shear wave で軟組織の何をどう測るのか?2017

    • Author(s)
      椎名 毅
    • Organizer
      日本超音波医学会第90回学術集会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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