血管新生・再生の制御を目的とした『広帯域光音響画像』による血管径の定量化技術

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25282158
• 研究機関: 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究
• 研究代表者: 石原 美弥 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 教授 (30505342)
• 研究分担者: 石原 雅之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 教授 (10508500) ; 堀口 明男 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 講師 (20286553) ; 大谷 直樹 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 講師 (20573637) ; 櫛引 俊宏 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 准教授 (30403158) ; 津田 均 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 教授 (70217321) ; 服部 秀美 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, その他部局等, 助教 (80508549)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 光超音波画像 / トモグラフィ / ヘモグロビン / マルチスペクトル / 微小血管 / CD３４免疫染色 / 医師主体の臨床研究 / 皮下腫瘍モデルマウス

研究実績の概要

ヘモグロビンの光吸収にあわせて励起波長を設定することで光音響イメージングにより血管の位置情報や機能情報が得られる。機能情報に定量性を加えることを目的に研究を実施した。
研究計画の最終年度，昨年度までの成果のフィードバックのために動物実験と医師主体の臨床研究の症例数を蓄積した。動物実験においては，生体の生理学的状態を直接反映する血液酸素飽和度状態を変化させるモデルを対象に実施した。血管径が超音波画像から把握できる範囲の血管を対象に測定した。医師主体の臨床研究では泌尿器科領域として前立腺癌，脳外科領域として脳腫瘍を対象に測定した。脳腫瘍は摘出した組織に対しての測定を実施した。前立腺癌組織に比べて脳腫瘍組織の方がより深部の光音響信号が検出できる感触が得られた。病理学的評価として常法のヘマトキシリン―エオジン(ＨＥ)染色に加えてＣＤ34の免疫染色で検証する。昨年度に引き続き，医師主体の臨床研究の症例数を重ねるうちに，病理画像と微小血管の相関については，様々なケースがあることが判明した。すなわち，昨年度報告した，摘出ヒト組織（前立腺癌組織）において血管内皮の免疫染色画像と光音響信号の分布が一致している例の他に，炎症由来の可能性があるケース，栄養血管を捉えている可能性があるケースなどである。動物モデルについては多波長を使用できるようにハードウェアとソフトウェアの両面から成熟化を図ることで，測定対象に応じて定量化に優位な波長があること，多波長測定において，ある程度波長数が絞られることがわかった。一方で測定深度による信号の変化が顕著であり，径，深さの両方をパラメータにする必要があるとの結論とした。これらは最終的なシステム構築に有用な知見である。
得られた研究成果は研究分担者も含めて，積極的に発表する。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27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] 光音響画像の性能を決める指標に関する基礎的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原美弥
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料光・量子デバイス研究会 巻: OQD-16-025 ページ: 43-46
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A pilot study of photoacoustic imaging system for improved real-time visualization of neurovascular bundle during radical prostatectomy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Horiguchi, Kazuhiro Tsujita, Kaku Irisawa, Tadashi Kasamatsu, Kazuhiro Hirota, Makoto Kawaguchi, Masayuki Shinchi, Keiichi Ito, Tomohiko Asano, Hiroshi Shinmoto, Hitoshi Tsuda, Miya Ishihara
  • 雑誌名: The Prostate 巻: 76(3) ページ: 307―315
  • DOI: 10.1002/pros.23122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 血液酸素飽和度の光音響測定精度管理のための実験モデル (2016)
  • 著者名/発表者名: 精きぐな, 平沢壮, 藤田真敬, 古谷健一, 石原美弥
  • 学会等名: 日本超音波医学会 平成27年度 第4回光超音波画像研究会
  • 発表場所: 佐賀
  • 年月日: 2016-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] 光音響画像の性能を決める指標に関する基礎的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原美弥
  • 学会等名: 電気学会研究会 光・量子デバイス研究会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2016-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] 【シンポジウム】光音響イメージングの医用生物応用に関する最先端動向 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原美弥
  • 学会等名: 第2回 OCU 物質科学フロンティア
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] Fundamental studies on quantitative biomedical photoacoustic imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Seishiro Tatsukawa, Sei Kiguna, Toshihiro Kushibiki, Miya Ishihara.
  • 学会等名: 2015 Taiwan-Japan Joint Workshop on Inverse Problems and the Related Topics
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2015-11-21 – 2015-11-23
  • 国際学会 / 招待講演