コラーゲン線維構造の音響誘起電磁特性の音響学・組織学的解明

胶原纤维结构声诱导电磁特性的声学和组织学阐明

• 批准号: 22K20502
• 负责人: 伊藤 一陽
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20502/
• 关键词: コラーゲン; 定量的組織性状評価; 音波散乱; 音響誘起電磁応答; 音響誘起電磁（ASEM）法; 生体計測; 超音波

コラーゲンは、しなやかさを組織に与えることで組織の形を保つという重要な役割を担っていると同時に、コラーゲンの配向性の変化やそれによって生じる組織の力学特性の変化は、組織の機能不全の重要なバイオマーカの1つと考えられている。コラーゲンの力学特性を定量的に評価する技術として、音響誘起電磁応答を指標とした計測が提案されている。これは、超音波照射により電気・磁気分極を誘発し、周辺に生じる電場・磁場を検出する手法であり、コラーゲンの配向性を選択的に可視化できるツールとして臨床現場への応用に期待が寄せられている。本研究では、これまで技術開発が先行していた音響誘起電磁応答を指標とした生体計測を、スケールが異なる2つの知見（組織学・音響学）と統合して明らかにする。2022年度は、まずコラーゲンの走行を音響的に評価する手法を確立することに注力した。本研究で対象としているコラーゲンは生体内で線維状に走行しており、模式的に表すと円柱形状をとる。これまでの音波後方散乱情報に基づく組織性状解析では、解析の主対象は細胞や脂肪滴など球形に模擬される形状であったため、円柱形状に則した解析手法を考案する必要が生じた。提案手法をコラーゲン組織からの計測信号に適用することで解析精度が向上し、生物学的な組織構造に適した散乱モデルを適用することで散乱情報の推定精度が向上したことが確認された。また、音響誘起電磁応答の臨床現場への応用に向けた初期検討を行い、その後の要素技術開発につながる課題の洗い出しを行った。

胶原蛋白通过赋予组织柔软性而在维持组织形状方面发挥着重要作用，同时，胶原蛋白方向的变化以及由此引起的组织机械性能的变化被认为是导致组织功能障碍的重要原因之一。生物标志物。作为定量评估胶原蛋白机械性能的技术，已经提出使用声感应电磁响应作为指标的测量。这是一种通过超声波照射诱发电极化和磁极化并检测周围区域产生的电场和磁场的方法，有望作为一种可以选择性地可视化胶原蛋白方向的工具应用于临床。在这项研究中，我们将把领先于技术发展的以声感应电磁响应为指标的生物测量与不同尺度的两种知识（组织学和声学）相结合。 2022 年，我们首先致力于建立一种声学评估胶原蛋白运动的方法。胶原蛋白是本研究的主题，在体内以纤维的形式运行，并且示意性地呈现圆柱体的形式。传统的基于声波反向散射信息的组织特性分析中，主要分析对象是细胞和脂肪滴等球形形状，因此有必要设计一种与圆柱形形状兼容的分析方法。证实将所提出的方法应用于胶原组织的测量信号可以提高分析精度，并且通过应用适合生物组织结构的散射模型可以提高散射信息的估计精度。此外，我们还针对声感应电磁响应在临床环境中的应用进行了初步研究，并确定了将导致基础技术后续发展的问题。

项目成果

Assessment of the frequency dependence of acoustic properties on material, composition, and scatterer size of the medium

评估声学特性对介质材料、成分和散射体尺寸的频率依赖性

• DOI: 10.1007/s10396-022-01235-1
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Medical Ultrasonics
• 影响因子: 1.8
• 作者: Ino Mai;Yoshida Kenji;Hirata Shinnosuke;Ito Kazuyo;Yamaguchi Tadashi
• 通讯作者: Yamaguchi Tadashi

Singapore Eye Research Institute/National University of Singapore(シンガポール)

新加坡眼科研究所/新加坡国立大学（新加坡）

Alteration of speed-of-sound by fixatives and tissue processing methods in scanning acoustic microscopy

• DOI: 10.3389/fphy.2023.1060296
• 发表时间: 2023-02-24
• 期刊: FRONTIERS IN PHYSICS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Tamura，Kazuki;Ito，Kazuyo;Yamamoto，Seiji
• 通讯作者: Yamamoto，Seiji

超音波による病的近視のclinician-freeスクリーニングに向けた組織性状評価（QUS）技術の眼科応用

组织表征 (QUS) 技术在眼科应用，无需临床医生即可利用超声筛查病理性近视

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Kazuyo;Lye Theresa H.;Dan Yee Shan;Yu Jason D.G.;Silverman Ronald H.;Mamou Jonathan;Hoang Quan V.;Kazuyo Ito;伊藤一陽
• 通讯作者: 伊藤一陽

Application of the cylindrical-Gaussian form factor for collagen fiber characteristics assessment in myopic eye sclera with high-frequency quantitative ultrasound

应用圆柱高斯形状因子高频定量超声评估近视眼巩膜胶原纤维特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Kazuyo;Lye Theresa H.;Dan Yee Shan;Yu Jason D.G.;Silverman Ronald H.;Mamou Jonathan;Hoang Quan V.;Kazuyo Ito;伊藤一陽;Kazuyo Ito
• 通讯作者: Kazuyo Ito