データ駆動型医療用超音波診断システムによる心機能の自動評価

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04122
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小谷 潔 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (00372409)
• 研究分担者: 武田 憲彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (40422307) ; 仙波 宏章 東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (80747923)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 医療用超音波診断

研究実績の概要

本年度はまずマウスを用いた解析においては，糖尿病治療薬投与により心臓HIF-1αシグナルが活性化すること、その過程でHIF-1αシグナルを活性化する代謝物が心臓に蓄積することを見出した。加えて，大動脈弓縮窄術を施したマウス心エコーの解析を行った．ここでは大動脈弓縮窄術を弱く施した群とControl群との違いをデータ駆動的に検出する手法を提案し適用した．提案手法の特徴としては，これまで開発してきた心内膜の境界を抽出する手法を活用することで，心臓の動きにおける特徴点を拍動の位相と境界からの深さの関数として取得することが挙げられる．データ駆動的心エコー解析により，両者の違いが収縮期後期の特徴に現れるという結果が得られた．そのため，今後の収縮機能が保たれた心不全の理解と解析に重要な知見と考えられる．
さらに，ヒトを被験者にした心エコー取得研究について前年度までの研究状況を踏まえて座標系の検討と導入を行った．多関節ロボットを用いた心エコー計測について，被験者が寝ているベッドを基準とした座標系，ロボットの腕を基準にした座標系，被験者の体位を中心とした座標系を同定し，それらの間の数理的な対応関係を整理した．加えて，プローブをヒトが手技で操作したケースと，その後ロボットがプローブを装着したケースとでプローブ先端の座標系を一致させるキャリブレーション手法を考案し実装した．それによって，その時々で適した座標系から運動指令を与えることができるシステムが構築された．

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A data-driven analysis of myocardial tissue contraction on mild transverse aortic constriction (2023)
  • 著者名/発表者名: Kento Fujino, Tatsuyuki Sato, Yuanbo Wang, Masato Sugino, Norihiko Takeda, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on electrical and eletronic engineering 巻: - ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperpolarized ¹³C Magnetic Resonance Imaging as a Tool for Imaging Tissue Redox State, Oxidative Stress, Inflammation, and Cellular Metabolism (2022)
  • 著者名/発表者名: Stewart Neil J.、Sato Tatsuyuki、Takeda Norihiko、Hirata Hiroshi、Matsumoto Shingo
  • 雑誌名: Antioxidants & Redox Signaling 巻: 36 ページ: 81～94
  • DOI: 10.1089/ars.2021.0139
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Osteoclasts adapt to physioxia perturbation through DNA demethylation (2021)
  • 著者名/発表者名: 2.Nishikawa K, Seno S, Yoshihara T, Narazaki A, Sugiura Y, Shimizu R, Kikuta J, Sakaguchi R, Suzuki N, Takeda N, Semba H, Yamamoto M, Okuzaki D, Motooka D, Kobayashi Y, Suematsu M, Koseki H, Matsuda H, Yamamoto M, Tobita S, Mori Y and Ishii M
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 22 ページ: e53035
  • DOI: 10.15252/embr.202153035
  • 査読あり
• [雑誌論文] NK cells in hypoxic skin mediate a trade-off between wound healing and antibacterial defence (2021)
  • 著者名/発表者名: Sobecki Michal、Krzywinska Ewelina、Nagarajan Shunmugam、Audig? Annette、Hu?nh Khanh、Zacharjasz Julian、Debbache Julien、Kerdiles Yann、Gotthardt Dagmar、Takeda Norihiko、Fandrey Joachim、Sommer Lukas、Sexl Veronika、Stockmann Christian
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 4700
  • DOI: 10.1038/s41467-021-25065-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] An Intuitive User Interface for Ultrasound Operation Instruction and Training (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuanbo Wang, Kento Fujino, Natsuki Tsuchimoto, Masato Sugino, Hikaru Okuyama, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
  • 学会等名: 2022年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
• [学会発表] 酸素シグナルと心血管リモデリング (2022)
  • 著者名/発表者名: 武田憲彦
  • 学会等名: 第86回日本循環器学会学術集会シンポジウム
• [学会発表] Improvement of Fluidic Oscillator Characteristics by Synchronization with Vibrating Elastic Structure (2021)
  • 著者名/発表者名: Innocentio A. Loe, 富士野健人，小谷潔，神保泰彦
  • 学会等名: 2021年 電気学会 電子・情報・システム部門大会