development of probes for measurement of fetal oxygen saturation in vivo with photoacoustic imaging

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09289
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 瀧内 剛 大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (40733358)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 達也 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00814766) ; 山田 憲嗣 広島工業大学, 工学部, 教授 (70364114) ; 中村 仁美 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (80467571) ; 木村 正 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90240845)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 近赤外光 / 光音響法 / 胎児酸血症

Outline of Annual Research Achievements

分娩時の胎児well-beingの評価方法として、胎児心拍数モニタリングが半世紀にわたり用いられ、胎児心拍数変化により胎児酸素化・胎児酸血症を推定している。しかし、この方法は、母の帝王切開率を増加させたが、出生児の神経学的予後は改善しなかった。これは、胎児脳の虚血を直接評価する方法が無いことが一因である。この問題は、子宮内胎児の血中酸素飽和度の測定により解決されるが、現行の方法では困難である。我々は、超音波断層法用プローブと近赤外光を発振するLEDおよび光音響法の解析部より構成される機器を開発し、非侵襲的に子宮内胎児・胎盤の酸素飽和度の測定を原理的に可能とした。
本研究では、同機器の有効性と安全性を、in vitro/in vivo両方で評価した後、臨床的な有用性を探索することを目的としていた。
本年度は、初年度から実施している基礎実験の結果をもとに、本機器の近赤外光LEDから照射された光が、細胞障害を発生させないかを、様々な波長の光を用いて検討した。胎内環境を模倣するために、絨毛や胎児の皮膚・神経細胞の培養細胞（不死化細胞、初代培養細胞）に本機器の光を照射し、細胞の細胞毒性マーカーを生化学的に測定して安全性を評価した。具体的には、培養細胞では電子顕微鏡観察による形態評価や、カスパーゼやシトクロムcの検出、アネキシンV/PI染色による細胞死の評価を行ったが、明らかな障害は認められなかった。同時に、より深達度の深い光を照射できるように機器も改良し、臨床応用可能な深達度（50mm～）の部位を測定できるように試みたが、現時点では達成できていない。