2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K12555
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| Research Institution | Chiba University |
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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)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 計測工学 / 超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでに例を見ない究極的な細胞診断法である「切らない生検、超音波のみによる病理診断」の実現を究極目標としている。これまでに提案してきた「摘出リンパ節についての定量診断技術」を体外からの診断に応用するために、生体内の深部に存在するリンパ節に体外から超音波を照射した際の既提案技術の診断精度（センチネルリンパ節の同定、良悪性鑑別）について、リンパ節近傍から生体外部の複数位置からの超音波照射条件について検証を行っている。
具体的には、任意条件の超音波を送受信可能なシステムの構築と、専用プローブの作成、加えて、エコー信号解析を基本とした診断アルゴリズムの確立を並行して実施している。特に今年度は、生体からのエコー信号を高精度に取得可能なシステム構築と、ノイズに強い信号処理法の開発に注力して研究を推進した。
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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
申請者らがこれまでに構築した、摘出リンパ節の組織性状診断システムを改良し、より高精度かつ高分解能での生体組織観察を可能とした。現状のシステムでは、20～50 MHz 程度の超音波を用いて水槽中に保持したフレッシュなリンパ節を三次元スキャンし、細胞サイズの推定やがん転移の判定が可能である。また、250～500 MHz程度の超高周波超音波を用いて数 μm の空間分解能で、細胞レベルでの音響物性解析が可能であり、数十 MHzと数百 MHzでの計測・解析結果をリンクさせて総合的に生体組織性状診断を行うことができる。
また、生体内におけるリンパ節を超音波で観察する際に生じるアーチファクトや生体深部方向の音波の減衰などが組織性状診断に与える影響について検討した。これまでの研究に用いている「がん転移判定・良悪性鑑別アルゴリズム」について、新システムおよび計算機シミュレーションによってノイズ比の異なるエコー信号を多数受信し、取得された各データについて、細胞サイズ推定とがん転移判定のアルゴリズムを適用して解析を行い、その結果について同じく三次元で染色病理標本を作成して比較することで（シミュレーションにおいては生体組織の配置条件と比較）、様々な音波照射条件における三次元空間での診断アルゴリズムの妥当性と精度を確認し、ノイズレベルが高い際の解析精度の保証方法を提案した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題の最大のキーポイントである「生体外から」の超音波診断を実現するためには、細胞診断が可能な程度の高周波数の超音波を、リンパ節からのエコー信号を得るのに十分な強度で照射するという課題がある。光学顕微鏡を用いた病理診断レベルの超音波像を得るためには、数百 MHz 帯の超高周波超音波を使用する必要があるが、高周波数の音波は生体内で極端に減衰してしまうため、数十 MHz 帯までの使用に制限される。しかし、前述のように申請者らは数十 MHz 帯での計測・解析結果を用いて数百 MHz帯相当での診断結果を導き出すことが可能であると考える。
そこで、これまでの検討結果を踏まえながら、高効率で生体深部への超音波送受信を可能なプローブを専用設計し、本年度構築したシステムに実装する。この装置を用い、生体等価ファントムおよび動物モデルをベースとして、生体内および摘出状態にある生体組織についての超音波計測および組織性状解析を行い、臨床での使用が可能なプローブの設計にフィードバックする。
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| Causes of Carryover |
計画当初は研究成果の発表および関連研究者とのディスカッションのための旅費を計上していたが、発表学生の所属機関からの渡航助成などを受けたため本課題からの支出を取りやめた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験の実施にあたって消耗品および検査費が必要であることから、未使用分をそれらに使用する。
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