2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of multiscale biophysical property models enabling noninvasive pathological diagnosis of liver diseases
| Project/Area Number |
15H03030
|
|---|
| Research Institution | Chiba 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)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 幹生 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (00294281)
吉田 憲司 千葉大学, フロンティア医工学センター, 助教 (10572985)
丸山 紀史 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (90375642)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 超音波 / 定量診断 / 音響特性 / 粘弾性 / 組織性状診断 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、マウス・ラット肝臓の観測・計測および物性データ・病理データの蓄積を行った。多数蓄積された肝臓の物性計測結果と病理学的データをそれぞれ比較することで、各組織の音響特性を中心に固有特性を評価した。音響特性については、主に中心周波数が80-100 MHzと250 MHzの超音波を用いての顕微解析を行っており、細胞核、線維、脂肪などの音速と音響インピーダンスを個別に解析可能な精度を得ている。この結果の中で、単純性脂肪肝とNASH（脂肪沈着と線維化が混在した非アルコール性脂肪性肝炎）との間に音響的性質の相違があることを確認している。
また、生体組織の機械的粘弾性をレオメータを用いて解析しており、その結果と超音波による横波音速計測の結果とを併せて評価した。数学的モデルを介して両者の関係性を確認した結果、各肝臓の弾性特性と炎症、線維症の程度および脂肪肝の程度についての高い相関性を確認している。
これらの結果と生体組織の三次元構造との関係を連携させるために、中心周波数が5-25 MHzの超音波を用いて観察した同一肝臓のエコーデータを用いて、各性状にある肝臓の散乱特性評価も行っており、ミクロからマクロの広い空間スケールで同一の肝臓を観察し、それらから導き出される各組織の物理特性と構造とをリンクさせることを可能としている。散乱特性の評価法は既存技術が多数あるが、本研究では複数の異なる音響特性を有する組織が混在している状況に対応可能となるような手法に発展させている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
肝臓を中心として、各種疾患に罹患した動物モデルを用いた検討を行っているが、モデル作成が安定化しており、所望の疾患について異なる進行度のモデルを対象とした検討が実機できている。また、本研究用に自作している複数の計測システムについても精度が向上しており、信号解析法の改良と併せて、より高分解能での組織性状評価が可能となっている。
研究遂行に際して、代表者・分担者のみでなく、博士後期課程学生や他研究機関の研究者とも連携し、論文化を含めた多数の成果を得ている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
多種の肝臓疾患について、病理学的特徴を基盤として、さらにこれまでの検討結果を反映させた音響特性を加えることで、任意の疾患進行度を模した三次元の計算機モデルを構築する。それらの計算機モデルを用いて、肝臓内における縦波および横波伝搬の高精度なシミュレーションを行うことで、超音波やMRIなどによる既存の画像診断法の評価が可能になるとともに、本研究および関連研究で提案している新規の組織性状診断法の妥当性の評価も可能となる。
動物を対象とした各種組織の計測と信号解析は引き続き行い、各組織の物性データベースを構築するためのデータとして用いる。また、今後の研究展開と実用化を考慮し、各種計測システムは、高精度・高安定性かつ臨床応用が容易なシステムとすべく、恒常的にアップデートを続ける。
|
Research Products
(20 results)
