2021 Fiscal Year Annual Research Report
4D imaging of arterial-wall fiber structure under pulsatile conditions by using synchrotron radiation phase-contrast CT
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20K21899
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
松本 健志 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (30249560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 真人 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (30508461)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ダイナミック位相CT / 血管拍動下観察 / 血管全周囲観察 / 高密度分解能 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線位相差CT(PCT)は生体軟組織の密度感度が高く、密度ベースの組織構造3Dイメージングに適している。本研究では、研究分担者(星野)が確立したPCTシステム(SPring-8)を利用し、拍動する動脈血管の壁構造イメージングにおけるPCTの有用性を評価した。
試料にはブタ頸動脈の摘出血管を用い、その一端はプラグで閉じ、他端はT字コネクタに接続した。残ったT字コネクタの一端はCTの回転軸に取り付け、もう一端はインラインチェックバルブ付きのチューブを介してオーバーフローリザーバーに接続した。チューブは生理食塩水で満たし、分岐チューブを介して接続されたプログラマブルリンジポンプによってチューブ内に拍動圧を発生させた。血管は軸方向に30％伸ばした状態で固定し、周囲を生理食塩水で満たした。
位相測定には、ピッチ2.4μmの位相格子(G1)と吸収格子(G2)で構成され、20keVのX線に最適化されたTalbot干渉計を使用した。X線検出にはビームモニターとP43蛍光スクリーンを備えたファイバーsCMOSカメラ(有効ピクセルサイズ：4.46μm)を利用した。5ステップ/フリンジスキャン法により位相回復を行い、一拍動周期を36分割した位相イメージを取得した。これを900投影角で行うことにより、時系列3Dスナップショットを得た。密度分解能は2.5mg/cm3であった。
一定内圧下の再構成イメージに比べ、拍動内圧下ではX線露光時間の制約からイメージのノイズレベルは高くなったが、両者は類似した血管壁レイヤーパターンを呈した。イメージング後の試料をElastica van Gieson染色した結果、コラーゲン線維から成る外層とエラスチンとコラーゲン、平滑筋の層状構造からなる内層がPCTによって検出されていることが確認できた。構造パターンは血管壁移動の局所マーカーとして利用できる可能性が示された。
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