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Development of an intraoperative diagnosis for Hirschsprung's disease using optical biopsy technology

利用光学活检技术开发先天性巨结肠术中诊断方法

基本信息

批准号：
21K08781
负责人：
小川雄大
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Oita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒルシュスプルング病（H病）は腸管壁内神経叢の先天的欠如が原因となり、腸管の蠕動障害が起こる小児の代表的な消化管機能異常疾患である。本研究は、H病根治手術における切除範囲決定のために、ラマン分光法を用いた光バイオプシーによって無神経節腸管範囲を非侵襲的かつリアルタイムに同定し、無神経節腸管の残存”0”を目指す新たな術中診断法の開発を目的としている。令和3年度は、H病根治術で採取されたホルマリン固定標本を用いて、ラマン分光法による腸管壁内神経叢同定を行った。結果として、無神経節腸管と正常腸管の粘膜から得られたラマンスペクトルデータをAIに学習させることにより無神経節腸管と正常腸管を100%判別させることに成功した。令和3年に引き続き、令和4年度では臨床実用化に向けた装置の性能評価および診断精度の検証を行った。方法として、手術室に小型ラマン分光器（近赤外光レーザー搭載、60倍対物レンズにて標本に光照射、同じ対物レンズにてラマン散乱光を観測）を持ち運び、切除直後の標本の正常直腸粘膜、漿膜のラマンスペクトルを網羅的に計測した。また，計測されたラマンスペクトルデータに対して、ノイズ除去処理後、主成分分析および線形判別分析を適用した。結果は正常直腸粘膜においては自家蛍光発生による背景光が極めて強く、粘膜組織に特徴的なラマンピークを検出できなかった。漿膜では付着している脂肪組織のラマンスペクトルが顕著に観測された。ラマン分光法の臨床応用の課題として、ラマンスペクトルの測定対象とする組織の部位や形態に特有の背景光の発生によって、本来の組織由来のラマン信号の観測が妨害されることが明らかとなった。この課題を克服するため、レーザー照射・ラマン散乱光観測用デバイスの改良および内視鏡・腹腔鏡視下でのラマン分光計測法の検討を行い、生検を必要としない無侵襲な新規リアルタイム光診断法の開発へ繋げていく。

H disease is the cause of congenital deficiency of nervous plexus in intestinal wall, and the representative of digestive tract dysfunction due to intestinal motility disorder. This study aims to develop a new method for intraoperative diagnosis of H disease by using spectroscopy to determine the extent of resection of H disease. In the third year of this year, the radical operation of H disease was carried out by using the method of fluorescence spectrometry to determine the concentration of the intestinal tract. The results showed that there was a 100% success rate in determining whether the normal intestine was normal or not. In 2003 and 2004, the performance evaluation and diagnostic accuracy of the device were evaluated for clinical application. Methods: A small spectrometer (near red light, 60 times light, scattered light) was used to measure the normal rectal mucosa and serous membrane after resection. The principal component analysis and linear discriminant analysis were applied after the treatment. Results: Normal rectal mucosa was characterized by strong background light and strong background light. The serous membrane is covered with subcutaneous fat. The problem of clinical application of spectral analysis is that the background light characteristic of the tissue morphology is generated and the original tissue origin signal is detected. To overcome this problem, the development of a new method for the detection of scattered light by endoscope and laparoscopy is described.