SPring8放射光・μCTによる腎微小血管網の高解像度立体構造計測と腎機能解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680959
• Research Institution: Kawasaki Medical School
• Principal Investigator: 小笠原 康夫 川崎医科大学, 医学部, 助教授 (10152365)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢田 豊隆 川崎医科大学, 医学部, 講師 (00210279) ; 山本 徳則 川崎医科大学, 医学部, 講師 (20182636) ; 田中 啓幹 川崎医科大学, 医学部, 教授 (10069015) ; 梶谷 文彦 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (70029114) ; 藤本 勝邦 川崎医科大学, 医学部, 助教授 (80106351)
• Keywords: 放射光 / Micro CT / 腎糸球体 / 三次元血管構造 / 微小循環

Research Abstract

本研究は、腎臓皮質から腎内層部に至る微小血管網の三次元構造を一括立体画像化し、血管構造・容量分布を解析検討することを目的とした。
本年度は基本的な方法論はラット摘出腎に造影剤を充填し、これらのサンプルを対象にSPring-8のμCTを用いて腎微小血管三次元画像の全体像を明らかにした。
具体的には以下のことを行った。
1.標本作製Wistar ratの摘出拍動腎に加温造影剤を潅流圧制御下に冠循環内に充填した。充填直後、5℃以下の潅流生理食塩水に腎臓を浸し造影剤を急速冷却凝固させ、ホルマリン固定した。
2.X線MicroCT装置による観察と解析SPring-8のMicroCT装置を用いて高分解能(2μm)三次元血管画像を得た。
3.レーザー共焦点顕微鏡による観察と解析同サンプルの200μm厚切片を作製し、既設のレーザー共焦点顕微鏡を用いて×60の高倍率で微小血管の三次元画像を得た。これを画像ソフトに取り込み、独自に開発した解析ソフトにより糸球体毛細血管を含む腎微小血管ネットワークの解析を行った。具体的には、μCT画像との対比をおこない、解析精度の評価を実施した。
4.三次元血管構造解析ソフトの開発microCTの三次元再構成された血管ネットワークの二次元上への投影像において、個々の血管イメージングが樹枝状の微小血管の一部であるのか、あるいは糸球体などの構造物であるのかを識別する必要があった。このため自動定量解析可能な三次元血管構造解析ソフトの開発、すなわち、得られたシグナルのXY軸方向の連続性だけでなくZ軸方向の連続性をも統括して検出するアルゴリズムの開発を行った。これによって正確かつ迅速に樹枝状血管、糸球体毛細血管の容量別ヒストグラムを求めた。これによって、腎循環内密度分布の収縮期および拡張期におけるこれらの構造物の正確な検出が可能となった。

Research Products

• [Publications] 小笠原康夫: "micro-CTを用いた腎糸球体容量分布の解析"第16回生体・生理工学シンポジウム論文集. 195-196 (2001)
• [Publications] 小笠原康夫: "腎微小循環系血管容量分布の解析-micro-CTによる糸球体の立体的可視化"第49回レオロジー討論会講演要旨集. 5-6 (2001)
• [Publications] 小笠原康夫: "Micro-CTを用いた糖尿病性腎症の皮質内糸球体容量分布解析"医用電子と生体工学. 39・Suppl.. 490 (2001)
• [Publications] 小笠原康夫: "腎微小循環系の三次元血管構造計測と解析-腎糸球体毛細血管-"第6回X線結像光学シンポジウムプログラム予稿集. 35-36 (2001)
• [Publications] Yasuo Ogasawara: "Global heterogeneity of glomerular volume-distribution evaluated by three dimensional analysis using superphoton derived X-ray microCT"SPring-8 Research Frontiers 2000/2001. (in press). (2002)