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超音波・光伝播モデルに基づく組織脂肪化・線維化の定量的評価と肝疾患診断への応用

公募研究

研究領域医用画像に基づく計算解剖学の多元化と高度知能化診断・治療への展開
研究課題/領域番号 17H05295
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

椎名 毅  京都大学, 医学研究科, 教授 (40192603)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード生体医工学 / 超音波医科学 / 組織粘弾性 / 肝疾患診断 / 生体物性
研究実績の概要

組織の粘弾性という力学的特性の高精度な測定による線維化程度の評価と、光超音波法を用いた脂肪率などの組織性状をもとに、慢性肝炎の早期診断を可能とする手法を開発するため、今年度は以下の各項目について検討した。
(1)剪断波速度のスペクトル解析による肝組織の粘弾性推定法の検討
肝線維化モデル化を用いたシミュレーション解析により、肝線維化の進行に伴う組織粘弾性の変化が、剪断波の伝搬速度のスペクトルの形状に及ぼす影響を解析し、低周波と高周波で特性が異なることを示した。即ち、伝搬速度スペクトルの低周波側では、粘性の影響が小さく、線維化の程度を推定するのに適するが、高周波側では速度スペクトル勾配は粘性と正の相関を示し、また線維化による構造の変化の影響は小さいことが示された。これにより、剪断波速度のスペクトルから粘弾性を推定する場合、周波数帯域の設定が重要なことが示された。
(2)光超音波イメージングによる肝組織の脂肪率評価法の検討
光超音波イメージングを用いた脂肪率等の診断の可能性を検討するため、血液と脂肪のグルナイゼン係数の温度依存性や、肝臓組織と脂肪での吸光係数の波長依存性の違い等を利用して、光超音波による脂肪率の推定法について検討した。肝臓に様々な濃度の脂肪を混合した脂肪肝ファントムを作成し、異なる2波長での信号強度の比を指標として用いることで、高い精度で脂肪率を推定可能なことを示した。さらに、NASHの疾患モデルマウスを用いた実験では、摘出した肝臓の光超音波像の計測・解析により正常部位と鑑別でき、脂肪肝の早期診断への適用の可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Evaluation of shear wave dispersion in hepatic viscoelastic models including fibrous structure2019

    • 著者名/発表者名
      (1)Shiori Fujii, Makoto Yamakawa, Kengo Kondo, Takeshi Namita, Tsuyoshi Shiina
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000156399

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the usefulness of handheld photoacoustic imaging system for quantitative diagnosis of fatty liver2019

    • 著者名/発表者名
      Asada Kyosuke、Namita Takeshi、Kondou Kengo、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE BiOS 2019

      巻: 10878 ページ: 202-207

    • DOI

      10.1117/12.2510786

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and clinical translation of photoacoustic mammography2018

    • 著者名/発表者名
      Shiina Tsuyoshi、Toi Masakazu、Yagi Takayuki
    • 雑誌名

      Biomedical Engineering Letters

      巻: 8 号: 2 ページ: 157-165

    • DOI

      10.1007/s13534-018-0070-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Feasibility evaluation of 3D photoacoustic imaging of blood vessel structure using multiple wavelengths with a handheld probe2018

    • 著者名/発表者名
      Namita Takeshi、Kondo Kengo、Yamakawa Makoto、Shiina Tsuyoshi、Uchimoto Yo
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 10494 ページ: 1049446-1049446

    • DOI

      10.1117/12.2288896

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of shear wave dispersion caused by fibrous structure and tissue viscosity using hepatic fibrosis progression and histological models2017

    • 著者名/発表者名
      S. Fujii, M. Yamakawa, K. Kondo, T. Namita, M. Kudo, T. Shiina
    • 雑誌名

      Proc. Ultrason. Sympo. (IUS), 2017 IEEE Int'l

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ultsym.2017.8092713

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental validation of simultaneous excitation of orthogonal coded push pulses for fast shear wave elastography2017

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, K. Kondo, T. Namita, M. Yamakawa, T. Shiina
    • 雑誌名

      Proc. Ultrason. Sympo. (IUS), 2017 IEEE Int'l

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ultsym.2017.8092921

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applicability of photoacoustic imaging system to skin aging evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Murata, T. Namita, K. Kondo, M. Yamakawa, T. Shiina
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 10494 ページ: 10494-145

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of 3D Photoacoustic Imaging System and its Clinical Translation2019

    • 著者名/発表者名
      T.Shiina
    • 学会等名
      40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 肝組織の多波長光音響解析による脂肪化評価の基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Asada, Takeshi Namita, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiina
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photoacoustic imaging for evaluating tissue characterization2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Namita, Kyosuke Asada, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiin
    • 学会等名
      APSCIT 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多波長光音響イメージングによる脂肪肝定量評価のための基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Asada, Takeshi Namita, Kengo Kondo, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiina
    • 学会等名
      平成30年度第3回光超音波画像研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光超音波イメージングが拓く医療イノベーション2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Shiina
    • 学会等名
      第37回日本脳神経学会超音波学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 肝組織の光音響特性解析による脂肪化評価のための基礎的研究2017

    • 著者名/発表者名
      浅田 恭輔, 浪田 健, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • 学会等名
      日超医光超音波画像研究会プログラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多波長光音響イメージング装置による組織性状診断2017

    • 著者名/発表者名
      浪田 健, 内本 陽, 村田 勇也, 浅田 恭輔, 仲尾 勇輝, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ンドヘルド装置による皮下の光音響イメージングのための基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      内本 陽, 浪田 健, 近藤 健悟, 山川 誠, 椎名 毅
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Shear wave で軟組織の何をどう測るのか?2017

    • 著者名/発表者名
      椎名 毅
    • 学会等名
      日本超音波医学会第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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