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脳組織の機械的・音響的性質と分子情報の相互理解による硬さの基礎理解

研究課題

研究課題/領域番号 19K20666
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関浜松医科大学

研究代表者

田村 和輝  浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 助教 (40822614)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード生体計測 / 超音波計測 / 質量イメージング / 定量的組織性状評価 / 超音波顕微鏡 / 弾性イメージング / 質量顕微鏡 / 質量スペクトル / 音響特性 / マルチモダリティ
研究開始時の研究の概要

“硬さ”を指標とした臨床診療は古くから日常的に行われてきたが,その技術習得は難しい.また,超音波診断装置やMRIを用いた硬さ可視化技術の空間分解能は10 mm程度と低く,これよりも小さな病変の集合体としての特性を示しているため,細胞スケールでの理解を促進するためには新たな硬さ研究の方法論が必要となる.
本研究では,質量顕微鏡を使用してマウス脳の脳腫瘍部位を含む試料を対象に分子情報による詳細な病期ステージングを行い,超音波顕微鏡で収集される硬さ情報との関連性を検討する.

研究成果の概要

本研究では,脳腫瘍組織を対象に硬さを指標とした病理標本の理解を目指し,硬さと分子分布との対応を検討した. 硬さの計測には広帯域集束超音波を用いた超音波顕微鏡を使用し,硬さの指標として体積弾性率に関係する固有音響インピーダンスおよび縦波音速の二次元像を使用した. 分子分布は質量顕微鏡を用いて二次元的に取得した.質量顕微鏡では質量スペクトルを取得し,脂質に注目して分布を同定した.これらの二つの計測によって得られた生体組織の硬さと分子の関係性をから,硬さ分布と腫瘍に関係を持つ分子の分布に相違があることを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

脂肪性肝疾患の肝臓を対象に組織に含まれる分子と硬さの関係について検討が行われた例が報告されている. 脂肪性肝疾患の特徴はびまん性の疾患である点であり試料全体で比較的均質である. 本研究ではラットの脳内の一部に局在する腫瘍を計測対象として,病理学的に腫瘍領域・周辺領域・非腫瘍領域の3つの領域の分子分布と硬さ分布を計測して比較した.分子分布では周辺領域の脂質近傍領域からも腫瘍に関係する脂質が検出されたが,硬さの面では周辺領域と非腫瘍部の違いは小さかった.以上の結果より組織の硬さの変化は脂質の蓄積だけでなく,細胞の構造的変化による変化の要因が強いことが示唆された.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Suppression of reflected signals from substrate as clutters for cell measurements using acoustic impedance microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Nagaoka Ryo、Hasegawa Hideyuki、Tamura Kazuki、Yoshida Sachiko、Hozumi Naohiro、Kobayashi Kazuto
    • 雑誌名

      Ultrasonics

      巻: 118 ページ: 106580-106580

    • DOI

      10.1016/j.ultras.2021.106580

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantifying scattering from dense media using two-dimensional impedance maps2020

    • 著者名/発表者名
      Tamura Kazuki、Mamou Jonathan、Yoshida Kenji、Yamaguchi Tadashi、Franceschini Emilie
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 148 号: 3 ページ: 1681-1691

    • DOI

      10.1121/10.0001972

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ラット臓器の凍結試料における音速評価精度の検討2022

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 駿, 伊能 舞, 野口 和馬, 田村 和輝, 平田 慎之介, 吉田 憲司, 山口 匡
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 安定した生体音速評価を可能とする薄切試料作製および計測プロトコル2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 駿, 伊能 舞, 野口 和馬, 田村 和輝, 平田 慎之介, 吉田 憲司, 山口 匡
    • 学会等名
      超音波研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of relationship between liver structure and frequency dependency of speed of sound and attenuation2021

    • 著者名/発表者名
      Mai Ino, Kazuma Noguchi, Suguru Seto, Masaaki Omura, Kazuki Tamura, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Examination of validity of sample preparation method for speed of sound evaluation in ultra-high frequency band2021

    • 著者名/発表者名
      Suguru Seto, Kazuma Noguchi, Kazuki Tamura, Shinnosuke Hirata, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 42nd Symposium on UltraSonic Electronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical fixation effects on speed of sound values obtained from a healthy rat using a 250-MHz acoustic microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura, Kazuyo Ito, Sachiko Yoshida, Jonathan Mamou, Katsutoshi Miura, Seiji Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE International Ultrasonic Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 試料作製法の違いが生体組織の音速評価に与える影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 駿, 野口 和馬, 田村 和輝, 平田 慎之介, 吉田 憲司, 山口 匡
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ラット臓器の音速の周波数依存性に関する基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      伊能 舞, 野口 和馬, 瀬戸 駿, 大村 眞朗, 田村 和輝, 平田 慎之介, 吉田 憲司, 山口 匡
    • 学会等名
      超音波研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凍結切片法を用いた脳腫瘍組織の音速計測2021

    • 著者名/発表者名
      田村和輝, 伊藤一陽, 三浦克敏, 山本清二
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第94回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Differences in acoustical property between normal and tumor cells in a rat brain tumor based on cell nuclei density2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura
    • 学会等名
      The 41st Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative ultrasound fat detection using a weight filter and a double Nakagami distribution model2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura
    • 学会等名
      The IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel method of lipid content quantification using double-Nakagami distribution model in rat liver steatosis2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura
    • 学会等名
      The Symposium on UltraSonicElectronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 構造因子を考慮した後方散乱波解析への音響特性分布の適用手法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      田村和輝
    • 学会等名
      バイオ超音波顕微鏡研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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