| 研究課題/領域番号 |
26350555
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| 研究機関 | 富山高等専門学校 |
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研究代表者 |
石田 弘樹 富山高等専門学校, 専攻科, 准教授 (50413761)
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| 研究分担者 |
安東 嗣修 富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 准教授 (50333498)
八賀 正司 富山高等専門学校, 商船学科, 教授 (80123305)
秋口 俊輔 富山高等専門学校, 電子情報工学科, 准教授 (50462130)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 血流速 / 発癌 / 新生血管ネットワーク / レーザードップラー / レーザースペックル |
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| 研究実績の概要 |
癌を極初期の段階で早期発見するためには、発癌により、いち早く起こる血管新生を検知することが有用な手段であると考えられる。研究期間の初年度である平成２６年度は、発癌による新生血管ネットワーク形成過程を記録するためにレーザードップラー効果を応用した血管血流イメージング装置の改良および、光信号から血流速を求めるための解析アルゴリズムの構築を主に行った。
これまでの研究成果では、現行の血管血流イメージング装置は皮下から０．５ ｍｍ程度の浅い血管までしかイメージングができなかった。この場合、皮膚癌（メラノーマ）などの限られた測定対象のみしか適応できない。要因として深部の血管を測定すると検出する光信号の強度が非常小さくノイズに埋もれてしまい解析できない問題があった。そこで光学システムと新たな解析手法の構築について研究を行った。特に解析手法では、光信号のスペクトラムの周波数期待値を統計処理により求める方法を導入することで微弱な信号においても解析が可能になった。
その結果、測定深度は０．５ ｍｍから２．０ ｍｍまで改善することができた。また、これまで可視化が困難であった乳癌（実験用マウス）の腫瘍内の血管血流イメージングが取得できるようになった。測定技術に関して得られた研究成果は、２編の学術論文として投稿し採録された。また、実験用マウスを対象とした新生血管ネットワーク形成過程を記録は計測を行っている段階ではあるが、得られた乳癌の血管血流イメージングを速報として論文投稿を行った。
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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
研究の目的は、発癌に伴う新生血管ネットワーク形成過程を記録し、取得したデータを解析することで血流の流れを制御する手法を見出すことである。研究期間一年目（平成２６年度）においては、生体の深部にある癌腫瘍でも計測できるように血管血流イメージング装置の改良および、光信号から血流速を求めるための解析アルゴリズムの構築を主に行った。特に光信号のスペクトラムの周波数期待値を統計処理により求める方法を導入することで微弱な信号においても解析が可能になった。これらの研究の成果としてマウスの乳癌の腫瘍内の血流血管イメージングの取得に成功した。また、発癌に伴う新生血管ネットワーク形成過程も記録することに成功した。二年目以降は、取得した実験結果と数値流体力学によるシミュレーション結果との比較などの解析まで発展させられる見込みである。よって本研究はおおむね順調に発展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
実験用マウスの乳癌を対象として新生血管ネットワーク形成過程を示し、発癌の伴う血流度の経日変化、血管径の経日変化など定量的なデータを取得する。また、発癌により形成され始める新生血管は、癌腫瘍の急激な成長を担うため、腫瘍に効率的に血液を輸送、排出するためのネットワークを築くと考えている。流体力学の視点から考察し、血管ネットワーク形成過程に関して論理的な説明を与えることを試みる。この考察のためには、実験データのみでは不十分であり、計算機によるシミュレーション結果も必要になる。今後は、実験動物の血管ネットワークを模したシミュレーションモデルを作り数値流体力学よる血流の解析などに発展させていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
使用計画では、取得データを血流データを解析用のコンピューターに取り込むためのA-Dボードの購入を計画していた。価格は1台当たり10万円程度の価格のものを４台購入し、A-Dボード用のケーブルなどの付属部品の購入も必要になると見越していた。しかし、実際に計測システムを構築したところ現有のA-Dボードの台数で48チャンネル分のデータ取り込みが可能であったのでA-Dボードは購入しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
光の検出感度を向上させるためには、受光部の光ファイバー端にできるだけ多くの散乱光を集光させた方が良い。よって、散乱光を集光させるための光学レンズのサイズを大きくすることで改善が期待できる。次年度においては、アクロマティックレンズなどのサイズを変更して検出感度の向上を図る。次年度使用額は、これらの光学システムの改良のための光学部品等の購入に使用する計画である。
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