排尿機能評価に向けた、蓄排尿器官の生体モデル構築法の研究

评价泌尿功能的泌尿储存和排泄器官生物学模型构建研究

基本信息

批准号：
12J00358
负责人：
石井琢郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、前立腺部尿道の前立腺部尿道における蓄排尿機能障害の評価法として、従来困難であった尿道内部、特に蓄排尿障害の原因疾患である、膀胱頚部や前立腺部における粘弾性や形状の性状変化が流体に与える影響を数値化することを目的として、患者の尿道形状取得と、尿道の尿輸送機能評価法の確立に取り組んできた。本年度においては、下部尿路形状構築における構築精度向上のためのアルゴリズムの開発と、臨床データを用いた提案手法における臨床的有用性についての検討を実施した。本手法における形状モデルの精度向上には、内視鏡画像における同一臓器の色彩情報を、臓器表面の血流量によって分別することが必要である。内視鏡から収集された下部尿路の色彩情報の分布をHSB色空間上に表現し、最尤法を用いて複合ガウス分布としてフィッティングすることで、収集した色情報を、低血流部位、高血流部位、非尿道臓器の3分布に分割できる手法を開発した。次に、臨床データを用いた、本研究の臨床的有用性について検討した。提案手法によって構築した、膀胱尿道鏡映像を基にした下部尿路の形状モデルを用いて、有限体積法による定常流解析を行い、尿道内における流れを可視化した。前立腺部尿道における圧力損失を、本手法における排尿症状の指標とし、従来の臨床検査におけるデータとの関連性を検討した。その結果、圧力損失量は前立腺体積に強い相関を示し、本研究が患者の尿道内腔の正常を適切に再現していることが示唆された。また、排尿症状の改善薬剤の投与により、臨床データと同様に、提案手法による圧力損失も改善傾向を示すことも確認された。また、本手法では、尿道内における詳細な流れの振る舞いを可視化できることから、尿道内における排尿症状の責任部位を同定し、より繊細な治療法を可能にすることが示唆された。今後、医学研究として大規模な症例数における本手法の評価や治療への応用を目指した検討が実施される見込みであり、現在、臨床現場での使用を想定したソフトウェアの開発を実施している。

在本研究中，作为评价尿液储存和排尿功能障碍的方法，我们调查了过去难以评估的尿道中膀胱颈和前列腺的粘弹性和形状，这些膀胱颈和前列腺是尿液储存和排尿功能障碍的原因。为了量化性质变化对液体的影响，我们一直致力于获取患者尿道的形状并建立评估尿道排尿功能的方法。今年，我们开发了一种算法来提高下尿路形状构建的准确性，并使用临床数据检验了该方法的临床实用性。为了提高该方法中形状模型的精度，需要根据器官表面的血流量来分离内窥镜图像中同一器官的颜色信息。通过将内窥镜采集到的下尿路颜色信息的分布表达在HSB颜色空间上，并利用最大似然法将其拟合为复合高斯分布，可以将采集到的颜色信息划分为低血流区域，我们开发了一种可以将血流分为三个分布的方法：高血流区域和非尿道器官。接下来，我们使用临床数据检验了这项研究的临床实用性。使用使用所提出的方法构建的下尿路几何模型并基于膀胱尿道镜检查图像，使用有限体积法进行稳定流动分析以可视化尿道内的流动。在该方法中，我们使用前列腺尿道的压力损失作为泌尿症状的指标，并检查其与常规临床测试数据的关系。结果显示，压力下降量与前列腺体积密切相关，表明本研究充分再现了患者的正常尿道腔。还证实，与临床数据类似，通过使用改善泌尿系统症状的药物，所提出的方法的压力损失也显示出改善的趋势。此外，由于该方法可以可视化尿道内的详细流动行为，因此建议可以识别尿道内引起泌尿症状的部位，从而实现更精细的治疗方法。未来，预计这种方法将作为医学研究的一部分在大量病例中进行评估，并将开展旨在将其应用于治疗的研究，目前正在开发用于临床环境的软件。。