2017 Fiscal Year Research-status Report
位相差X線CTと数値流体解析による小児肺静脈狭窄病変の病態解明
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17K10725
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
白石 修一 新潟大学, 医歯学総合病院, その他 (00422600)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 肺静脈狭窄 / 位相差X線CT / 数値流体解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、肺静脈狭窄部位が位相差X線CTで①どの様な組織密度で観察されるのか、②組織密度は免疫染色所見とどの様に対応するのか（細胞分布との対応はどうか）、③組織密度と壁ずり応力(WSS)との関連はどうかを明らかにする。これにより、肺静脈狭窄の発症の起因とされる④筋線維芽細胞の分布とWSSの関連を明らかにし、より根治性の高い治療法を開発することを目的とする。
共同研究者らと位相差X線CTを用いて複雑心奇形の刺激伝導系の詳細な検討を行い、学会及び論文発表を行った。また、先天性心疾患において肺静脈狭窄と同様の進行性血管病変を有する大動脈縮窄症における動脈管組織迷入の範囲などを免疫組織学的な所見と比較し同様に発表を行った。
肺静脈狭窄病変は比較的頻度が低く標本も貴重であるため、まず今年度は当施設で経験した過去の肺静脈狭窄病変の通常のCT画像を用いて三次元した画像を元にSTL化を行い、汎用流体解析ソフトウェアANSYS Academic Research CFD(ANSYS Inc, Tokyo, Japan)を用いて数値流体解析（computed fluid dynamics: CFD）を行い、肺静脈の血流を可視化するとともに壁ずり応力分布(WSS)とstream lineを作成する研究から開始している。複雑心奇形の小児の肺静脈狭窄は口径も小さく通常のCTではSTL化が困難であったが、他施設などからCT撮像条件や解析方法などの情報を得て徐々に描出・可視化が可能となった。次年度は位相差X線CTでのより詳細な画像を用いてこれまでに経験し確立した手法からCFD解析を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
肺静脈狭窄病変は比較的頻度が低く標本も貴重であるため、まず今年度は当施設で経験した過去の肺静脈狭窄病変の通常のCT画像を用いて三次元した画像を元にSTL化を行い、汎用流体解析ソフトウェアANSYS Academic Research CFD(ANSYS Inc, Tokyo, Japan)を用いて数値流体解析（computed fluid dynamics: CFD）を行い、肺静脈の血流を可視化するとともに壁ずり応力分布(WSS)とstream lineを作成する研究から開始している。複雑心奇形の小児の肺静脈狭窄は口径も小さく通常のCTではSTL化が困難であったが、他施設などから情報を得て徐々に解析が可能となった。このデータをもとに現在CFD解析を行っている状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
Spring-8内の中尺ビームラインから得られる放射光の先端に位相差X線CT装置を設置し、放射光を利用した位相差画像を検出する。（10%ホルマリン固定, 標本サイズ: 38mm x 38mm x 45mm:; X線出力25 keV）位相差X線CTから得られた肺静脈狭窄部の肥厚内膜内の組織密度(Mass Density)と免疫染色切片所見との3次元的な符合性を比較検討する。これにより筋線維芽細胞・膠原繊維・弾性線維が位相差X線CTでどの様な組織密度で描出されるかを確認する。特に筋線維芽細胞の増生が肺静脈狭窄に大きく関与していることがこれまでに判明しているため、筋線維芽細胞の組織密度に着目して測定・比較を行う。さらに得られた3D画像からANSYS Academic Research CFDを用いて狭窄部に加わるWSSなどを測定する。
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| Causes of Carryover |
平成29年度は対象疾患が希少であるため、実際の標本の切片化や撮像よりも先にANSYSを用いたCFDモデル作成を行うことが必須であると考えられたため、解析用ソフトとPCのみを購入し、計上しておいた免疫染色などの試薬を購入しなかった。平成30年度は実際の標本を用いてSpring8での撮像及び切片化した組織の免疫染色を行う予定のため、次年度に試薬を購入する。また、成果公開優先課題でのSpring8のビームライン申請にも費用が必要となるために使用する予定である。
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