Complete 3D reconstruction of blood coagulation structures using flow cytometry and creation of a new diagnostic method for blood testing

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04073
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: Funamizu Hideki 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90516486)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 血液細胞 / ディジタルホログラフィ / 顕微鏡 / フローサイトメトリ

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a method to completely reconstruct the 3D shape information of blood coagulation structures using flow cytometry with digital holographic microscopy, which realizes wide-field, non-invasive, non-staining, real-time 3D observation, and computer tomography processing using rotating blood coagulation structures flowing through a channel. We also developed a cell identification and classification method using statistical data on geometrical parameters of 3D shape of blood coagulation structures and obtained basic results for the creation of new blood diagnostic criteria and the acquisition of new knowledge for clarifying the formation mechanism of blood coagulation structures.

Free Research Field

光工学，光計測，生体計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，オートフォーカス法を適用したフローセル内の流れ場の３次元空間および血球分布の可視化に加えて，流路内での血液細胞の回転を利用したコンピュータトモグラフィ処理により，ディジタルホログラフィック顕微鏡の立体情報の再生能力を十分に活用して血液凝固構造の３次元形状を完全に復元する方法を開発した．また，フローサイトメトリ法の実装により３次元形状パラメータの統計データから，多変量解析による細胞識別・分類法の提案・確立し，新規な血液診断基準の創出への基礎的成果を得た．このような研究は国内外に例を見ず，学術的意義は高いと考えられる．