ヒト器官形成期において分岐構造を有する器官の３次元分枝パターンを解析する

• Project Area: Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
• Project/Area Number: 15H01119
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高桑 徹也 京都大学, 医学研究科, 教授 (40244933)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 器官形成 / ヒト発生 / ３次元再構成 / 位相CT / 分岐構造

Outline of Annual Research Achievements

ヒト気管支の３次元的な発生の法則性を知るために本研究を行った。
【方法】京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本解析センター所有のCS13ーCS22の正常ヒト胚子から得られた立体情報計36個体を対象とし、1) 位相CT画像とEFICの画像情報をもとに気管支の立体像を作成しCSごとのヒト気管支の形成過程を観察した。気管支樹を作成し2) Metzgerらが提唱したマウス気管支のDB, PB, PBの３分岐パターンに基づいた定性的検討、3) 気管支単位の角度計測をもとに数理的な検討を行った。
【結果】1)形成過程の観察：CS13で左右の一次気管支芽が形成され、CS16で二次気管支芽が形成された。CS20ですべての区域気管支が観察された。一次気管支芽はCS13-CS16までは気管に対して背側方向に伸長し、CS17以降では腹側に伸長した。CSが進むにつれて気管支樹の最大分岐数が増加し、CS22で最大15分岐の気管支が観察された。各葉別の最大分岐数は、葉気管支を基準(第一分岐)とすると、多い順に右下葉、左下葉、左上葉、右上葉、右中葉だった。2)マウス気管支分岐パターンに基づいたヒト気管支の定性的解析：k番目の分岐がDBの場合、k+1番目の分岐はDB、PB、OBのいずれも観察されたが、分岐パターンがPB、OBである分岐は最も末梢の分岐のみに観察された。OBの分岐において回転角が約90°の分岐と約45°の分岐が見られ、約90°の回転角の分岐の方が多いものの、約45°の回転角の分岐も一定数見られた。
3)気管支の数理的解析：対称性パターンは主に末梢側で見られ、非対称性パターンは中枢側と末梢側のどちらにも見られ、明瞭な分布の差はなかった。
【結論】ヒト胚子期のCSごとの気管支の発生過程を形態学的、定性的、定量的に明らかにした。気管支の正常発生を知ることで異常個体の解析に応用できる可能性がある。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 3D analysis of human embryos and fetuses using digitized datasets from the Kyoto Collection (2017)
  • Author(s): Takakuwa T
  • Journal Title: Anat Rec Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Positional changes of the ocular organs during craniofacial development (2017)
  • Author(s): Osaka M, Ishikawa A, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T
  • Journal Title: Anatomical Record Volume: - Issue: 12 Pages: 2107-2114
  • DOI: 10.1002/ar.23588
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Postpartum radiographic changes in pelvic morphology and its relation with symptoms of pregnancy-related symphysis pain (2017)
  • Author(s): Xiang Ji, Takakuwa T, Takahashi M, Iijima H, Morino S, Ishihara M, Kawagoe M, Hadanaka Y, Umezaki F, Yamashita M,Aoyama T
  • Journal Title: Clin Exp Obst Gynecol Volume: -
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The dynamics of gyrification in the human cerebral cortex during development (2017)
  • Author(s): Yoshida R, Koichi Ishizu K, Yamada S, Chigako Uwabe C, Okada T, Togashi K, Takakuwa T
  • Journal Title: Congenit Anom Volume: 57 Issue: 1 Pages: 8-14
  • DOI: 10.1111/cga.12181
  • NAID: 130008142389
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Morphogenesis of the Middle Ear Ossicles and Spatial Relationships with the External and Inner Ears during the Embryonic Period (2016)
  • Author(s): Ozeki-Satoh M, Ishikawa A, Yamada S, Uwabe C, Takakuwa T
  • Journal Title: Anat Rec Volume: 299 Issue: 10 Pages: 1325-1337
  • DOI: 10.1002/ar.23457
  • NAID: 120005844260
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of the circle of Willis during human embryonic development (2016)
  • Author(s): Takakuwa T, Koike T, Muranaka T, Yamada S, Uwabe C
  • Journal Title: Congenit Anom (Kyoto) 2016 Volume: 56 Issue: 5 Pages: 233-236
  • DOI: 10.1111/cga.12165
  • NAID: 130008079203
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetic resonance imaging of pituitary gland and postsphenoid ossification in fetal specimens (2016)
  • Author(s): Mehemed TM, Fushimi Y, Okada T,Kanagaki M,Okada T, Yamamoto A, TakakuwaT,Yamada S, Togashi K
  • Journal Title: Am J Neuroradiology Volume: 37 Issue: 8 Pages: 1523-7
  • DOI: 10.3174/ajnr.a4808
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 3D models related to the publication: Morphogenesis of the liver during the human embryonic period (2016)
  • Author(s): Hirose A, Nakashima T, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: MorphoMuseuM Volume: - Issue: 4 Pages: e1-e1
  • DOI: 10.18563/m3.1.4.e1
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Morphometric human embryonic brain features according to developmental stage (2016)
  • Author(s): Kobayashi A, Ishizu K, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: Prenatal Diagnosis Volume: 36 Issue: 4 Pages: 338-345
  • DOI: 10.1002/pd.4786
  • NAID: 120005844259
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The digestive tract and derived primordia differentiate by following a precise timeline in human embryos between Carnegie stages 11 and 13 (2016)
  • Author(s): Ueno S, Yamada S, Uwabe C, Maenner J, Shiraki N, Takakuwa T
  • Journal Title: Anatomical Rec Volume: 299 Pages: 439-449
  • NAID: 120005844262
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Correlation of external ear auricle formation with staging of human embryos (2016)
  • Author(s): Ozeki-Sato M, Yamada S, Uwabe C, Ishizu K, Takakuwa T
  • Journal Title: Congenit Anom. (Kyoto) Volume: 56(2) Issue: 2 Pages: 86-90
  • DOI: 10.1111/cga.12140
  • NAID: 130008079221
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-dimensional observation of palatal muscles in the human embryo and fetus: development of levator veli palatini and clinical importance of the lesser palatine nerve. (2016)
  • Author(s): Kishimoto H, Yamada S, Kanahashi T, Yoneyama A, Imai H, Matasuda T, Takeda T, Kawai K, Suzuki S.
  • Journal Title: Dev Dyn Volume: 245(2) Issue: 2 Pages: 123-31
  • DOI: 10.1002/dvdy.24364
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Intestinal rotation and physiological umbilical herniation during the embryonic period (2016)
  • Author(s): Ueda Y, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: Anat Rec (Hoboken) Volume: 299(2) Issue: 2 Pages: 197-206
  • DOI: 10.1002/ar.23296
  • NAID: 120005844266
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel strategy to reveal the latent abnormalities in human embryonic stages from a large embryo collection (2016)
  • Author(s): Kanahashi T, Yamada S, Tanaka M, Hirose A, Uwabe C, Kose K, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T
  • Journal Title: Anatomical Record Volume: 299 Issue: 1 Pages: 8-24
  • DOI: 10.1002/ar.23206
  • NAID: 120005844265
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 3D models related to the publication: Morphogenesis of the stomach during the human embryonic period (2016)
  • Author(s): Nako A, Kaigai N, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: MorphoMuseuM Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-dimensional Analysis of the Bronchial Branching in Human Embryonic Stages- Progress Overview FY2015 (2016)
  • Author(s): Takakuwa T, Muranaka T, Yamada S
  • Journal Title: Proceedings of The 2nd International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy Volume: - Pages: 43-46
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Morphogenesis of the inner ear at different stages of normal human development (2015)
  • Author(s): Toyoda S, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T
  • Journal Title: Anat Rec (Hoboken) Volume: 298(12) Issue: 12 Pages: 2081-90
  • DOI: 10.1002/ar.23268
  • NAID: 120005844258
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Morphogenesis of the human inner ear membranous labyrinth (2015)
  • Author(s): Toyoda S, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T
  • Journal Title: MorphoMuseuM Volume: 1(3) Issue: 3 Pages: e6-e6
  • DOI: 10.18563/m3.1.3.e6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 3D model related to the publication: Morphology of the human embryonic brain and ventricles (2015)
  • Author(s): Shiraishi N, Katayama A, Nakashima T, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: MorphoMuseuM Volume: 1(3) Issue: 3 Pages: e3-e3
  • DOI: 10.18563/m3.1.3.e3
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spatial change of cruciate ligaments in rat embryo knee joint by three-dimensional reconstruction (2015)
  • Author(s): Zhang X, Aoyama T, Takaishi R, Higuchi S, Yamada S, Kuroki H, Takakuwa T
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10(6)
  • NAID: 120005672628
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Morphology and morphometry of the human embryonic brain: A three-dimensional analysis (2015)
  • Author(s): Shiraishi N, Katayama A, Nakashima T, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: NeuroImage Volume: 115 Pages: 96-103
  • NAID: 120005619798
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-dimensional morphology of the human embryonic brain (2015)
  • Author(s): Shiraishi N, Katayama A, Nakashima T, Yamada S, Uwabe C, Kose K, Takakuwa T
  • Journal Title: Data in Brief Volume: 4 Pages: 116-118
  • NAID: 120005844256
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chapter 5, Human Embryology (2015)
  • Author(s): Yamada S, Hill M, Takakuwa T
  • Journal Title: (Wu B, editor) New Discoveries in Embryology Open Access Publisher Volume: - Pages: 97-124
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ヒト胚子の眼球を対象とした時空間統計モデルに関する初期検討 (2015)
  • Author(s): 岸本 将志、斉藤 篤、大坂 美穂、高桑 徹也、山田 重人、清水 昭伸
  • Journal Title: 信学技報 Volume: MI2015-56 Pages: 39-44
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] A01-KB004 Three-dimensional Analysis of the Bronchial Branching in Human Embryonic Stages (2017)
  • Author(s): 高桑 徹也
  • Organizer: 新学術領域研究「多元計算解剖学」第3回 国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館
  • Year and Date: 2017-03-08
• [Presentation] ヒト後腎形態形成の 3 次元的解析 (2016)
  • Author(s): 石山 華、山田 重人、上部千賀子、米山 明男、武田 徹、今井 宏彦、松田 哲也、高桑 徹也
  • Organizer: 第56回日本先天異常学会
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所
  • Year and Date: 2016-07-29
• [Presentation] ヒトにおける胚子~胎児期の脳形態形成の解析 (2016)
  • Author(s): 白石 直樹、山中 美希、山田 重人、上部千賀子、巨瀬 勝美、高桑 徹也
  • Organizer: 第56回日本先天異常学会
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所
  • Year and Date: 2016-07-29
• [Presentation] ヒト胚子期における気管支分岐形成の三次元的、数理的解析 (2016)
  • Author(s): 村中 太河、山田 重人、上部千賀子、米山 明男、武田 徹、 巻島 美幸、高桑 徹也
  • Organizer: 第56回日本先天異常学会
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所
  • Year and Date: 2016-07-29
• [Presentation] Three-dimensional Analysis of the Bronchial Branching in Human Embryonic Stages (2016)
  • Author(s): Takakuwa T, Muranaka T, Yamada S
  • Organizer: 新学術領域研究「多元計算解剖学」第2回 国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2016-02-11
• [Presentation] ヒト胚子の眼球を対象とした時空間統計モデルに関する初期検討 (2015)
  • Author(s): 岸本 将志、斉藤 篤、大坂 美穂、山田 重人、清水 昭伸、高桑 徹也
  • Organizer: 医用画像研究会（MI）
  • Place of Presentation: 電気通信大学、東京都調布市
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] ヒト器官形成期における視覚器の発達について (2015)
  • Author(s): 大坂美穂、山田重人、上部千賀子、米山明男、武田徹、今井宏彦、松田哲也、高桑徹也
  • Organizer: 第55回日本先天異常学会学術集会・第38回日本小児遺伝学会学術集会【合同開催】
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター、神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2015-07-25
• [Presentation] ヒト胚子期における気管支の分岐形成の三次元的解析 (2015)
  • Author(s): 村中太河、山田重人、上部千賀子、米山明男、武田 徹、高桑徹也
  • Organizer: 第55回日本先天異常学会学術集会・第38回日本小児遺伝学会学術集会【合同開催】
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター、神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2015-07-25
• [Presentation] ヒト胚子期における脳形態形成の解析 (2015)
  • Author(s): 白石直樹、片山愛里、中島崇、山田重人、上部千賀子、巨瀬勝美、高桑徹也
  • Organizer: 第55回日本先天異常学会学術集会・第38回日本小児遺伝学会学術集会【合同開催】
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター、神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2015-07-25
• [Presentation] 膝関節の形態形成; EFICを用いた３次元的解析 (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、高石亮太、青山朋樹、山田重人
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] ３次元プリンタを用いたヒト胚子由来立体模型の作製 (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、大坂美穂、山田重人
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] 関節軟骨の最表層は3層の構造で構成される (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、高石亮太、藤岡瑠音、青山朋樹
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] ヒト胚子期における側脳室脈絡叢の形態、組織学的研究 (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、白石直樹、山田重人、巨瀬勝美
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] 胎児側脳室の形態と長さ計測の有用性 (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、竹谷かおり、山田重人、岡田智久、富樫かおり
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] ヒト胚子期の胃の形態形成と３次元的な動き (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、海外憲人、名古亜未、巨瀬勝美、山田重人
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] ヒト胎児の肝臓形態形成 (2015)
  • Author(s): 高桑徹也、濱部祐衣、廣瀬あゆみ、山田重人、岡田智久、富樫かおり
  • Organizer: 第104回日本病理学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Presentation] ヒト器官形成期において分岐構造を有する器官の3次元分枝パターンを解析する (2015)
  • Author(s): 高桑徹也
  • Organizer: 新学術領域研究「多元計算解剖学」シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学、東京都江東区
  • Year and Date: 2015-04-30
• [Book] New Discoveries in Embryology (2015)
  • Author(s): Yamada S, Hill M, Takakuwa T
  • Total Pages: 266
  • Publisher: Open Access Publisher
• [Remarks] 京都大学医学研究科人間健康科学系専攻病理学研究室
  • URL: http://www.hs-kyoto.net/