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

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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。