2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an intraoperative diagnosis for Hirschsprung's disease using optical biopsy technology
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21K08781
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
小川 雄大 大分大学, 医学部, 病院特任助教 (40733621)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪股 雅史 大分大学, 医学部, 教授 (60315330)
衛藤 剛 大分大学, 医学部, 准教授 (00404369)
家入 里志 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (00363359)
大嶋 佑介 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639)
大西 峻 鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 特任助教 (10614638)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ヒルシュスプルング病 / ラマン分光法 / 光バイオプシー / 畳み込みニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒルシュスプルング病（H病）は、腸管壁内神経叢の先天的欠如が原因となり、腸管の蠕動障害が起こる小児の代表的な消化管機能異常疾患である。本研究は、H病根治手術における切除範囲決定のために、ラマン分光法を用いた光バイオプシーによって無神経節腸管範囲を非侵襲的かつリアルタイムに同定し、無神経節腸管の残存”0”を目指す新たな術中診断法の開発を目的としている。
令和5年度では，前年度に引き続き臨床実用化に向けた装置の性能評価および診断精度の検証を行った。方法としては，確実かつ客観的に無神経節腸管の切除範囲を決定するために，手術室に搬入可能な小型ラマン分光システムを開発し，ヒルシュスプルング病３症例について，無神経節腸管の粘膜上皮のラマンスペクトル測定を行った．スペクトルデータに対して，ニューラルネットワークおよび決定木アルゴリズムを適用し，病変部の判別成績の評価を行った．また，二光子蛍光顕微鏡を用いて無神経節腸管の粘膜上皮の形態学的・組織学的な解析を行った．結果として，３症例ともに，ラマン分光法と機械学習の組み合わせによって，90%以上の精度をもって同一患者における病変部と正常部の判別に成功した．また，二光子顕微鏡による画像解析の結果，粘膜上皮におけるコラーゲンが占める割合と，赤血球の凝集が増加傾向にあることが明らかとなり，ラマン分光法による無神経節腸管の特徴抽出の結果と矛盾しない所見を得た．
今後の展望として，さらに症例数を増やして解析を進めると同時に，臨床実用化を視野に入れ，腹腔鏡視下測定のためのファイバデバイスの製作および大型実験動物を用いたin vivo評価を行っていく．そして，レーザー照射・ラマン散乱光観測用デバイスの改良および内視鏡・腹腔鏡視下でのラマン分光計測法の検討を行い、生検を必要としない無侵襲な新規リアルタイム光診断法の開発へ繋げていく。
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