2017 Fiscal Year Annual Research Report
Non-invasive visco-elastic imaging for living cells by ultrasound
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15H04017
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
穂積 直裕 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30314090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
田中 直彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10255648)
吉田 祥子 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (40222393)
山本 清二 浜松医科大学, 学内共同利用施設等, 理事 (60144094)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超音波顕微鏡 / 生体細胞 / 粘弾性イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、解析アルゴリズムを改良するとともに，実際に細胞を培養して非侵襲連続観察を行い、データを蓄積した。
(1) 培養細胞に集束させた超音波の反射波形の取得：集束超音波ビームを細胞培養したプラスチック基板に対して入射させ、その応答(反射)を、視野の中で「細胞がない部分」と「ある部分」について測定・比較することにより細胞の音響インピーダンス分布を推定した。「細胞がない部分」からの反射には培養液の音響物性が反映されるため、これを参照波形として利用した。
(2) 音響パラメータの取得：これまでの波形分離アルゴリズムを改良し、3次元形状を考慮した細胞内の粘弾性分布表示方法を検討した。このアルゴリズムをヒトの皮膚の計測結果に適用し，3次元音響インピーダンスマップを取得することに成功した。皮膚の層構造が明瞭に認識できるようになり，加齢との相関を示すパラメータを抽出した。さらにこのアルゴリズムを培養細胞の計測結果に適用したところ，グリア細胞については比較的明瞭な3次元音響インピーダンスマップが取得できた。細胞の3次元観察については多くの細胞について安定なデータ取得が実現できなかったため，今後の検討課題とする。
(3) 細胞の定量観察：筋芽細胞の分化にともなう，細胞骨格の音響インピーダンス値の変化を抽出するアルゴリズムを提案した。2次元音響インピーダンス像において細胞骨格部分は細胞の周辺部分に現れることにもとづき，周辺部の最大音響インピーダンスを抽出し，分化の前後で比較した結果，分化にともない骨格が厚くなるとともに，音響インピーダンスが高くなることが示された。これらは細胞の状態モニタリングの手法として適用可能と考えている。さらに，iPS細胞を培養して同様の観察を行い，音響インピーダンス分布に関する基本的なデータを取得した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
