2021 Fiscal Year Research-status Report
Synchrotron radiation based phase X-ray tomography for mechanical analysis of structural heart disease
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21K08843
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
築部 卓郎 神戸大学, 医学研究科, 非常勤講師 (50304100)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 真人 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (30508461)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 僧帽弁閉鎖不全症 / 僧帽弁腱索 / 位相差X線CT法 / 膠原繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢社会である我が国において慢性心不全の増加は喫緊の課題であり、その原疾患として心構造疾患・心臓弁膜症の割合が増加しており、最適な治療法やタイミングの探求が重要となる。近年、僧帽弁膜症に対する外科治療では、自己の心臓弁を温存する形成術に変遷しているが、年齢限界や温存された健常側の腱索の耐久性など不明な点が多い。
そこで本研究の最終目的は、心不全の主原因である僧帽弁閉鎖不全症をはじめとする心構造疾患の発症メカニズムを解明し、手術を含めた最適な治療法を解明する事にある。大型加速器（サイクロトロン）で得られる放射光を利用した位相差X線CT法による非破壊検査にて僧帽弁弁下組織・時に僧帽弁腱索の分子構造異常を解析し、僧帽弁腱索変性の機序を明らかとすることを2021年度の期間内の目標とした。
SPring-8の中尺ビームライン実験施設の20B2ビームラインから得られる放射光の先端に、Talbot 型干渉計位相差ＣＴ撮影装置を設置し、放射光を利用した位相差画像を検出した。測定機器および条件については、術中採取されたヒト僧帽弁腱索をアガロースゲル内に固定あるいは生理食塩水に浸し、180度回転する間に900投影の撮影を行った。測定後、標本の病理組織学的解析を行った。具体的には標本を切り出し、連続切片の作成、Elastica van Gieson染色、Sirius-red染色、Alcian blue染色、並びに免疫染色（Anti-CD31, Anti-αSmooth muscle actin）を行い、病理顕微鏡的観察および３次元立体再構築を行った。さらに位相差X線CT測定データ解析は、画像処理・解析ソフトを用いて壁構造を立体再構成し画像解析を行った。そして、同一検体の組織切片標本によるミクロ病理画像と比較
し、分子構造異常と従来の組織との符合性を確認することが可能であった。
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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
理由
2021年度はSPring-8の中尺ビームライン実験施設の20B2 ビームラインから得られる放射光を利用した位相差画像を用い、僧帽弁手術時に得られた僧帽弁腱索１0検体（いずれもホルマリン固定された標本）の解析を施行した。またあわせて正常コントロールとして剖検時に得られた病変のない僧帽弁弁下組織・僧帽弁尖ー腱索－乳頭筋（ホルマリン 固定標本）の放射光位相差X線CT法による組織解析を行い、僧帽弁閉鎖不全症で断裂あるいは延長した腱索標本と比較検討した。
2021年度の計画SPring-8の中尺ビームライン実験施設の20B2 ビームラインから得られる放射光の先端に、Talbot 型干渉計位相差ＣＴ撮影装置を設置し、放射光を利用した位相差画像を検出するための条件設定を行い、確定後に僧帽弁腱索標本のうちホルマリン固定された標本をアガロースゲル内に固定し計測を行う予定であった。その結果、僧帽弁閉鎖不全症に対する手術時に得られた僧帽弁腱索標本10検体（いずれもホルマリン固定された標本）の解析を施行いたしました。また、計画では新鮮僧帽弁標本を切除して4次元放射光位相差エック線CT法（４D-XPCT法：２０Hz）を用いて伸長弛緩させて撮像し、腱索の伸長による変化を撮像を行い張力の違いによる腱索内の形態変化を検討する予定であった。実際には新鮮なブタ僧帽弁標本3検体を使用し、生理食塩水に浸した状態で腱索の伸長・弛緩による変化を撮像を行った。そして位相差X線CT測定データ解析は、画像処理・解析ソフトを用いて壁構造を立体再構成し画像解析を行った。つぎに標本を切り出し、連続切片の作成、Elastica van Gieson染色、Syrius-red染色、Alcian blue染色を行い、病理顕微鏡的観察および３次元立体再構築を行えた。研究成果の一部は国際学会での発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022度は2021年度と同一の研究内容の推進し誌上発表を行うこと。
さらに、本研究成果の臨床応用に向けて、術中の腱索機能の評価について非切除で行う予定である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の「影響により、学会発表に関する旅費や対面での打ち合わせが無かったため
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Research Products
(1 results)
