2017 Fiscal Year Annual Research Report
Project Area | Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy |
Project/Area Number |
26108010
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
橋爪 誠 九州大学, 医学研究院, 教授 (90198664)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
家入 里志 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (00363359)
宗崎 良太 九州大学, 医学研究院, 講師 (10403990)
大内田 研宙 九州大学, 大学病院, 講師 (20452708)
鈴木 直樹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40147327)
池田 典昭 九州大学, 医学研究院, 教授 (60176097)
小田 義直 九州大学, 医学研究院, 教授 (70291515)
木口 量夫 九州大学, 工学研究院, 教授 (90269548)
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Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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Keywords | 多元計算解剖学 / 医用画像 / 医用イメージング / 病理像 / 予測シミュレーション |
Outline of Annual Research Achievements |
今回の研究では、CTやMR像だけでなく病理像、解剖所見や肉眼所見などの臨床情報をデジタル化して集約する。基礎的な検討として、膵癌自然発症モデルマウス(KPCマウス)を用い、病理像とマイクロMR画像の統合を行うため、膵腫瘍形成前から形成後までの経時的なMR像を集積した。膵癌の悪性度診断や腫瘍増大パターンによる化学療法の治療効果を予測する為、治療群KPCマウスを作成後、同マウス膵癌より1299枚の連続病理像を作製し、HE、Ki67、CK19、MTの染色を行った。HEよりinvasive frontに絞って、管状構造を三次元構築した。癌細胞領域では多数の管状構造が見られたが、正常細胞や間質の領域では管状構造はほとんど見られなかった。また、HEよりKi67陽性細胞の予測が可能かの検討も進めており、分化型により空間的なKi67陽性細胞の分布にも差があることを見出した。また、新規統合モデルによりMR像から病理像を予測し、癌細胞の増殖能や転移能の評価にも応用しようと考えている。臨床応用として、1mmCTもしくはMRのある切除膵2例(膵癌1例と正常膵1例)からそれぞれにつき病理切片を500枚と391枚作製した。HEより管状構造を抽出し、Ki67とCK19を統合した三次元像を作製した。統合モデルを用いることで、HEより腫瘍細胞や細胞分裂が盛んな腫瘍細胞の核の分布が予測可能となると考える。病理像と経時的なCT、MR像を統合することにより、CTやMR像から病理像を予測し、悪性度診断や腫瘍の増大パターンによる術前化学療法の治療効果予測や切除後の再発の術前予測、浸潤範囲を予測できるような多元解析モデルを確立していく。さらに、動作に伴う自然な皮膚の変形を可能とする詳細な四次元全身モデルシミュレーションや、先天性横隔膜ヘルニア治療後の患児の肺の成長過程の予測モデル構築も進めている。
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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
KPCマウスにおいては、未治療群と抗癌剤投与群における経時的なMR像の集積が完了しており、抗癌剤投与KPCマウス膵癌組織の連続病理像においてはHE、Ki67、CK19、MTなどで染色した。HE像より管状構造を抽出し、三次元にて分布を可視化した。また、三次元HE像と三次元MR像との統合を行った。統合の自動化を進めるにあたり、膵臓周辺臓器の位置関係を元に位置合わせを試みようと考え、腹腔内臓器全体をホルマリン固定し、連続病理像の作製も行った。連続病理像においてはHE、Ki67、CK19、MT、CD31などで染色し、デジタルデータの取得を進めている。これらの集積したデジタルデータより統合モデルを構築し、MR像からの病理像を予測し、浸潤範囲や治療効果の予測モデルに応用する。また、並行してヒト切除膵を用い、連続病理像の3D構築を進めている。連続HE像より管状構造を抽出し、Ki67とCK19の3D像との統合を行った。HE病理像から癌細胞の分布や癌細胞の悪性度など細胞機能が予測可能かどうか検討している。
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Strategy for Future Research Activity |
KPCマウスにおいては、膵腫瘍の1区分より作製した1299枚の病理切片を3Dに再構築し、3D構築後のMR像と統合し、MR像から病理像を予測し、浸潤範囲の予測に役立てる。抗癌剤投与KPCマウスにおいては、腫瘍が縮小する領域と増大する領域とでKi67陽性細胞の分布に特徴がないかを検討する。MRや様々な病理データの統合を自動化し、予測モデルを構築する。この新規モデルを用い、MRやCT像より病理像を予測することで、腫瘍の悪性度分類が可能となり、浸潤範囲の予測によって切除範囲が決定できるようになると考える。ヒト切除膵を用いたモデルの構築では、HEの他にKi67、CK19、MTなどの間質を染色した連続病理像の三次元構築を統合した。これにより、今後はHE病理像から腫瘍の悪性度、浸潤範囲、腫瘍細胞の浸潤方向などを予測する、予測シミュレーションモデルも構築を試みる。
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[Journal Article] Ultrasensitive MRI detection of spontaneous pancreatic tumors with nanocage-based targeted contrast agent2018
Author(s)
Kawano T, Murata M, Kang JH, Piao JS, Narahara S, Hyodo F, Hamano N, Guo J, Oguri S, Ohuchida K, Hashizume M
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Journal Title
Biomaterials
Volume: 152
Pages: 37-46
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Pancreatic stellate cells reorganize matrix components and lead pancreatic cancer invasion via the function of Endo 180.2018
Author(s)
12.Koikawa K, Ohuchida K, Takesue S, Ando Y, Kibe S, Nakayama H, Endo S, Abe T, Okumura T, Horikawa K, Sada M, Iwamoto C, Moriyama T, Nakata K.
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Journal Title
Cancer Letters
Volume: 412
Pages: 143-154
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Laparoscopic Ultrasound Manipulator With aSpring-Based Elastic Mechanism.2018
Author(s)
Arata J, Fukami K, Oguri S, Onogi S, Ikeda T, Nakadate R, Sakaguchi M, Akahoshi T, Harada K, Mitsuishi M, Hashizume M
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Journal Title
Int J CARS
Volume: -
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The usefulness of arcuate fasciculus tractography integrated navigation for glioma surgery near the language area; Clinical Investigation.2017
Author(s)
Mukae N, Mizoguchi M, Mori M, Hashiguchi K, Kawaguchi M, Hata N, Amano T, Nakamizo A, Yoshimoto K, Sayama T, Iihara K, Hashizume M
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Journal Title
Interdisciplinary Neurosurgery: Advanced Techniques and Case Management
Volume: 7
Pages: 22-28
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Surgical Data Science: Enabling next-generation surgery.2017
Author(s)
Maier-HL, Vedula S, Speidel S, Navab N, Kikinis R, Park A, Eisenmann M, Feussner, Frestier G, Giannarou S, Hashizume M, Katic D, Kenngott H, Kranzfelder M, Malpani A, Marz K, Neumuth T, Padoy N, Pugh C, Schoch N, Stoyanov D, Taylor R, Wagner M, Hager GD, Jannin P
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Journal Title
Computers and Society (cs.CY)
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Autophagy is required for activation of pancreatic stellate cells, associated with pancreatic cancer progression and promotes growth of pancreatic tumors in mice.2017
Author(s)
Endo S, Nakata K, Ohuchida K, Takesue S, Nakayama H, Abe T, Koikawa K, Okumura T, Sada M, Horioka K, Zheng B, Mizuuchi Y, Iwamoto C, Murata M, Moriyama T, Miyasaka Y, Ohtsuka T, Mizumoto K, Oda Y, Hashizume M, Nakamura M
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Journal Title
Gastroenterology
Volume: 152
Pages: 1492-1506
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Extra-pancreatic invasion induces lipolytic and fibrotic changes in the adipose microenvironment, with released fatty acids enhancing invasiveness of pancreatic cancer cells.2017
Author(s)
8.Okumura T, Ohuchida K, Sada M, Abe T, Endo S, Koikawa K, Iwamoto C, Miura D, Mizuuchi Y, Moriyama T, Nakata K, Miyasaka Y, Manabe T, Ohtsuka T, Nagai E, Mizumoto K, Oda Y, Hashizume M, Nakamura M
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Journal Title
Oncotarget
Volume: 8
Pages: 18280-18295
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] In vivo redox metabolic imaging of mitochondria assesses disease progression in non-alcoholic steatohepatitis.2017
Author(s)
Nakata R, Hyodo F, Murata M, Eto H, Nakaji T, Kawano T, Narahara S, Yasukawa K, Akahoshi T, Tomikawa M, Hashizume M
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 7(1)
Pages: 17170
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Successful video-assisted thoracoscopic surgery in prone position in patients with seophageal cancer and aberrant right subclavian artery: report of three cases.2017
Author(s)
Shindo K, Nagai E, Nabae T, Eguchi T, Moriyama T, Ohuchida K, Manabe T, Ohtsuka T, Oda Y, Hashizume M, Nakamura M
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Journal Title
Surg Case Rep
Volume: 3(1)
Pages: 86
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] S100P in Duodenal Fluid Is a Useful Diagnostic Marker for Pancreatic Ductal Adenocarcinoma2017
Author(s)
Matsunaga T, Ohtsuka T, Asano K, Kimura H, Ohuchida K, Kitada H, Ideno N, Mori Y, Tokunaga S, Oda Y, Guha S, Raimondo M, Nakamura M, Tanaka M
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Journal Title
Pancreas
Volume: 46(10)
Pages: 1288-1295
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Autophagy inhibition enhances antiproliferative effect of salinomycin in pancreatic cancer cells.2017
Author(s)
Endo S, Nakata K, Sagara A, Koikawa K, Ando Y, Kibe S, Takesue S, Nakayama H, Abe T, Okumura T, Moriyama T, Miyasaka Y, Ohuchida K, Ohtsuka T, Mizumoto K, Nakamura M
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Journal Title
Pancreatology
Volume: 17(6)
Pages: 990-996
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Degree of desmoplasia in metastatic lymph node lesions is associated with lesion size and poor prognosis in pancreatic cancer patients. Oncol Lett.2017
Author(s)
Nakayama H, Ohuchida K, Yoshida M, Miyazaki T, Takesue S, Abe T, Endo S, Koikawa K, Okumura T, Moriyama T, Nakata K, Miyasaka Y, Shirahane K, Manabe T, Ohtsuka T, Toma H, Tominaga Y, Nagai E, Mizumoto K, Oda Y, Nakamura M
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Journal Title
Oncol Lett.
Volume: 14(3)
Pages: 3141-3147
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prognostic significance of contrast-enhanced CT attenuation value in extrahepatic cholangiocarcinoma2017
Author(s)
Asayama Y, Nishie A, Ishigami K, Ushijima Y, Takayama Y, Okamoto D, Fujita N, Ohtsuka T, Yoshizumi T, Aishima S, Oda Y, Honda H
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Journal Title
Eur Radiol
Volume: 27(6)
Pages: 2563-2569
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular Evidence for Monoclonal Skip Progression in Main Duct Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms of the Pancreas2017
Author(s)
Date K, Ohtsuka T, Fujimoto T, Tamura K, Kimura H, Matsunaga T, Mochidome N, Miyazaki T, Mori Y, Oda Y, Nakamura M, Tanaka M
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Journal Title
Ann Surg
Volume: 265(5)
Pages: 969-977
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The prognostic impact of programmed cell death ligand 1 and human leukocyte antigen class I in pancreatic cancer2017
Author(s)
Imai D, Yoshizumi T, Okano S, Uchiyama H, Ikegami T, Harimoto N, Itoh S, Soejima Y, Aishima S, Oda Y, Maehara Y
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Journal Title
Cancer Med
Volume: 6(7)
Pages: 1614-1626
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mucinous nonneoplastic cyst of the pancreas: CT and MRI appearances2017
Author(s)
Ishigami K, Nishie A, Mochidome N, Asayama Y, Ushijima Y, Kakihara D, Okamoto D, Fujita N, Ohtsuka T, Miyasaka Y, Hida T, Yoshizumi T, Honda H
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Journal Title
Abdom Radiol
Volume: 42(12)
Pages: 2827-2834
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Surgical data science for next-generation interventions.2017
Author(s)
Lena MH, Swaroop SV, Stefanie S, Nassir N, Ron K, Adrian P, Matthias E, Hubertus F, Germain F, Stamatia G, Hashizume M, Darko K, Hannes K, Michael K, Anand M, Keno M, Thomas N, Nicolas P, Carla P, Nicolai S, Danail S, Russell T, Martin W, Gregory DH, Pierre J
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Journal Title
Nature Biomedical Engineering
Volume: 1
Pages: 691-696
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Tissue classification of liver pathological tissue specimens image using spectral features2017
Author(s)
Hashimoto E, Ishikawa M, Shinoda K, Hasegawa M, Komagata H, Kobayashi N, Mochidome N, Oda Y, Iwamoto C, Ohuchida K, Hashizume M
Organizer
SPIE Medical Imaging
Int'l Joint Research
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[Presentation] BM-derived cells are involved in the tumor microenvironment and promote invasion of pancreatic cancer2017
Author(s)
Iwamoto C, Ohuchida K, Okumura T, Koikawa K, Takesue S, Nakayama H, Endo S, Kibe S, Ando Y, Abe T, Miyawaki K, Murata M, Akashi K, Nakamura M, Hashizume M
Organizer
48th Annual Meeting of the American Pancreatic Association
Int'l Joint Research
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