2015 Fiscal Year Research-status Report
細胞の活動を反映する光散乱パターンを用いた脳梗塞イメージング法の開発
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15K01856
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
川内 聡子 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 助教 (20506505)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 俊一 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 准教授 (90502906)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 虚血性脳梗塞 / 光散乱 / 光イメージング / 梗塞周辺脱分極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，虚血性脳梗塞の病態解明と治療法開発のため，動物モデルを対象に細胞小器官の活動を反映する微細な光散乱パターンを用いて，脳組織のバイアビリティー（可逆・不可逆性）の時空間変化をin vivoで可視化することを目的とする。細胞小器官の動きの指標になると予想される光散乱パターン（レーザー光照射によるスペックルパターン）は，散乱体（細胞小器官等）が静止していると明暗が強い像となる。このとき画像の強度分布（ヒストグラム）は広がる性質を持つため，この広がりを数値化・マッピングすれば細胞の活動すなわちバイアビリティーを可視化できるのではないかと考えた。本年度は，この強度分布の広がりを数値化・マッピングする画像処理プログラムを作成し，それにより組織のバイアビリティーが低下したと判定される領域が実際に梗塞壊死領域に一致するか調べた。
画像処理プログラムはソフトウェア開発ツールLabVIEWにより作成し，読み込んだ画像に対して指定したピクセル数ごとに強度分布の分散値を求め，これを二次元マッピングし画像として出力させた。数100 umの空間分解能を維持できるよう指定ピクセル数は最大20 x 20程度とした。
ラット頭部左半球を対象に780 nmレーザー光で照明し，経頭蓋骨的に脳組織からの後方散乱光をCCDにより撮像した。中大脳動脈閉塞により局所脳虚血を作成し，虚血前後の画像を経時的に取得した。得られた画像を上記プログラムにより解析し，強度分布の広がりの時空間変化を調べた。その結果，虚血後90分間，血流が低下した領域内で強度分布の広がりが拡大する様子が観察され，細胞の活動低下を反映したものと推察された。翌日TTC染色により梗塞領域を評価したところ，強度分布が広がった領域は梗塞壊死に至ったことが確認された。
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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
微細な光散乱パターンを数値化・マッピングする画像処理プログラムを予定どおり作成することができ，ラット局所脳虚血モデルを対象に取得した画像に対して同プログラムを適用した結果，予想どおり虚血領域で強度分布が広がる結果が得られた。当初計画では強度分布の拡がりをヒストグラムの半値全幅（full width at half maximum, FWHM）により評価しようと考えたが，プログラムの効率化のためLabVIEWの関数を用いて分散値を求める方法に変更した。分散値とFWHMはほぼ同義である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラット局所脳虚血モデルにおいて散乱光の強度分布が広がった領域は，組織バイアビリティーが低下した領域と考えられる。ではこの強度分布の広がりがどの程度拡大したら，組織は不可逆な状態に至るのか。このことを明らかにするため，虚血後再かん流が可能なラット脳虚血モデルを作成し，画像の強度分布の広がりと組織の可逆・不可逆性との関係を明らかにする計画である。また近年，梗塞拡大の一因として梗塞周辺脱分極の発生が注目されている。脱分極の発生に伴い，上記強度分布の広がりがどのように変化するかについても明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
本年度末に購入を予定していたソフトウェアの仕様に急きょ変更が必要になったため，次年度頭に購入を遅らせることになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度始めに購入する計画である。
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