| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
26108010
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
橋爪 誠 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90198664)
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| 研究分担者 |
鈴木 直樹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40147327)
池田 典昭 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60176097)
小田 義直 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70291515)
木口 量夫 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90269548)
田口 智章 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20197247)
家入 里志 鹿児島大学, 医学部, 教授 (00363359)
中村 雅史 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30372741) [辞退]
大内田 研宙 九州大学, 大学病院, 助教 (20452708)
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| 研究期間 (年度) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| キーワード | 多元計算解剖学 / 医用画像 / 医用イメージング / 病理像 / 予測シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
今回の研究では、CTやMR像だけでなく病理像や組織像、解剖所見や手術肉眼所見などの臨床情報をデジタル化して集約する。基礎的な検討として、膵癌自然発症モデルマウス(KPCマウス)を用い、病理像とマイクロMR画像の統合を行うため、膵腫瘍形成前〜形成後までの経時的なMR像を集積した。膵癌の悪性度診断や腫瘍増大パターンによる化学療法の治療効果を予測する為、抗癌剤投与KPCマウスモデルを作成し、治療前〜治療後の経時的なMR画像も集積した。また、同モデルマウス膵癌の1区分より900枚の連続病理像を作製し、HE染色の他にKi67や間質の染色も行った。連続病理像を3Dに再構築することで管状構造や癌細胞の浸潤方向などの検出を試みる。また、HE染色の病理像よりKi67陽性細胞の予測が可能かも検討する。3D再構築後のMR画像より、腫瘍の容積を計測し、腫瘍が縮小する群と変化しない群とで病理像やMR画像を比較し、癌細胞の増殖能や転移能の評価に応用できないかも検討する。臨床応用として、経時的CT像のある剖検用膵臓の病理切片を作製した。マウスとヒトのモデルにおいて、病理像と経時的なCT、MR像を統合することにより、将来のCT、MR画像や病理像を予測し、悪性度診断や腫瘍の増大パターンによる術前化学療法の治療効果予測や切除後の再発の術前予測、浸潤範囲を予測できるような多元解析モデルを確立していく。また、動作に伴う自然な皮膚の変形を可能とする詳細な四次元全身モデルシミュレーション、先天性疾患治療後の患児及び臓器の成長過程の予測モデル構築も進めている。
さらに、この多元解析モデルを法医学の分野にて応用する為、死後の経時的なCT画像や解剖所見、病理像などから死亡経過時間の推定を試み、ラットを用いて死後の経時的なCT画像の集積を行った。肝門脈内ガス量と腸管内ガス量の変化により死後経過時間を推定できることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
KPCマウスにおいては、未治療群と抗癌剤投与群における経時的なMR像の集積が完了しており、抗癌剤投与KPCマウス膵癌組織の連続病理像の作製も完了している。連続病理像の3D構築や、MR像との統合を進めている。また、並行して剖検用膵臓を用い、連続病理像の3D構築や経時的なCT像と統合も進めている。連続病理像より管状構造や癌細胞の浸潤方向などの検出を試み、HE染色の病理像よりKi67陽性細胞の予測が再現可能なところまで進んでいる。また、死後経過時間推定の為の経時的なAIにより得られたCT像より、肝門脈ガス量と腸管内ガス量の変化と死後経過時間には関連があることが示された。
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| 今後の研究の推進方策 |
KPCマウスにおいては、膵腫瘍の1区分より作製した900枚の病理切片を3Dに再構築し、3D構築後のMR像と統合し、将来のMR像や病理像を予測する。抗癌剤投与KPCマウスにおいては、腫瘍が縮小する群と変化しない群とで腫瘍の容積、病理像、MR像を比較する。これにより腫瘍の増大パターンや治療効果予測のモデルを構築する。剖検用膵臓を用いたモデルの構築では、経時的CT像を3D構築し、連続病理像と対応させる。経時的なMR、CT画像及び連続病理像から将来の腫瘍の様子や悪性度、浸潤範囲を予測する、予測シミュレーションの仮想モデルを構築する。
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