2020 Fiscal Year Annual Research Report
食道胃腸摘出標本に対するマルチモーダル計測による高次マクロ病理情報の獲得と解析
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19H01172
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
羽石 秀昭 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (20228521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 秀樹 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (20312960)
池田 純一郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20379176)
上里 昌也 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70436377)
中野 和也 宮崎大学, キャリアマネジメント推進機構, 助教 (80713833)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マクロ病理 / マルチモダリティ / 光計測 / マイクロCT / 位置合わせ技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒト、小動物などからの摘出標本を対象に、複数の光学計測装置・画像撮影装置およびマイクロＣＴを用いて取得した情報を解析して、将来的な診断能・治療能の向上を目指す。研究内容として、それらマルチモーダルな計測を行うためのシステムを構築すること、得られた情報の処理技術を構築すること、ならびに、それら信号間の相関性や、従来のミクロな病理画像との相関性を分析することを含む。令和２年度の研究業績は以下のようにまとめられる。
【マルチバンド光学像の消化器外科応用】食道がんの摘出標本に対するマルチバンド撮影を行い分光反射率の解析を行った。このデータに基づき、特に低濃度のルゴール染色からでも腫瘍領域の識別ができる可能性を示し、IEEE Access誌に論文発表を行った。
【壊死モデル皮弁の光学像と病理像の解析】血流のない摘出標本の分析から発展させて、血流制御による壊死モデル小動物皮弁を用いた研究を開始した。ラットに皮弁を形成し動静脈の結紮によってうっ血や阻血による組織の壊死と病理画像との対応関係を確認した。ミクロなカラー画像撮影とインドシアニングリーン(ICG)を用いた深部血管の赤外光イメージング技術の組み合わせにより、阻血に伴う組織内の血流状態変化や血管構造変化をマルチモーダルに解析するためのシステムや画像解析技術を構築した。
【マイクロCTの画像解析技術】摘出標本の３次元的なマクロイメージングのために、マイクロCTの画質向上技術を研究した。CT再構成像の前段階のデータであるサイノグラムに対してディープラーニングによる超解像技術を導入する方法を考案した。
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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
「摘出標本を対象に、複数の光学計測装置・画像撮影装置およびマイクロＣＴを用いて取得した情報を解析して、将来的な診断能・治療能の向上を目指す。研究内容として、それらマルチモーダルな計測を行うためのシステムを構築すること、得られた情報の処理技術を構築すること、ならびに、それら信号間の相関性や、従来のミクロな病理画像との相関性を分析することを含む。」との目標に対して、複数のモダリティとしてミクロなカラー画像撮影系、近赤外カメラ、マイクロCTを組み合わせた実験系が予定どおり構築できている。それぞれのモダリティでの解析で、たとえば壊死の候補となる領域での表層血管構造の特性の理解や、深部組織の血流状態の把握などが進んだ。さらにマイクロCTでは、画質向上の画像技術を考案し１本の国際論文を発行するなど、順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
いくつか用意したマルチモーダル技術のうちラマン分光計測や光コヒーレンス断層法については、これまでに用意した摘出標本に適用する限りでは、診断や治療に有効な情報が得られる事例が見い出せていない。今後は、これまでどおり摘出標本に対する解析を続けると同時に、生きた小動物を対象に、マルチモーダルな診断技術の構築を図る。具体的には血流制御による壊死モデル小動物皮弁を用いた研究を本格化させる。
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