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二光子顕微鏡多次元画像における血管および細胞の定量解析に関する研究

双光子显微镜多维图像中血管和细胞定量分析研究

基本信息

批准号：
17J10551
负责人：
須貸拓馬
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【実施内容】脳活動のダイナミックな変化を追跡評価するため，脳の活動に伴う脳血管の応答（神経血管連関）において，個々の神経活動と血管運動とを同時に計測することは両者の定量的関係性を理解する上で重要である．しかし３次元ボリュームのある神経細胞と血管の画像定量評価に置いて，さらにIn Vivoのダイナミックな変化の追跡には必要データ量に対して膨大な目視確認（同一血管の追跡など）が必須であった。そこで，血管形状を示すパラメータから5807組の血管１つ(セグメント)における対象とする時間軸の血管（と予想された）組み合わせから，目視により同一血管か否かを判断することで，サポートベクターマシン（SVM）を用いた自動追跡の方法を提案した.【成果】セグメントの真値ペアのSVM分類器の精度は84％で，手動分類と比較して決定された誤差は16％であった．トレーニングデータを作成するために用意した5807ペアを特定するには，目視で約6時間必要であった. 本研究で提案したSVM分類器の支援により，約4000から5000のセグメントからなる2つの画像（たとえば、0日目と7日目に撮影された縦断画像）の同一セグメントを区別するのに必要な時間は，約30分に短縮された.低酸素および高酸素暴露における2週間後の比較では，低酸素では毛細血管径が増加した（1.5倍）が，高酸素症では増加しなかった．これらは先行研究と一致する（Yoshihara,et al. 2014）．本成果は二光子顕微鏡画像の大規模解析によってはじめて定量的に特徴付けることが可能となり，これにより毛細血管血液量の変化をより高精度に推定することが可能となった．その結果，従来の脳活動イメージングの信号源が動脈血液量の増加によるものであるという知見を強く支持する結果となった．

[Implementation content] The activity of the brain is related to the vascular response (vascular connection). The activity of the brain is related to the vascular movement. It is important to understand the quantitative relationship between the activity and vascular movement. In addition, the quantitative evaluation of the image of neurons and blood vessels in three dimensional images is required, and the necessary amount of visual confirmation (tracking of the same blood vessel) is required. Therefore, the shape of the blood vessels is displayed in 5807 groups of blood vessels 1 (), and the object and the blood vessels () in the timeline are grouped together. To visually judge whether the same blood vessel is present or not, an automatic tracking method using Support Vector Machine (SVM) is proposed. The accuracy of SVM classifier is 84%, and the error of manual classification is 16%. A: The reason is that I have to wait for you. This study proposes that SVM classifier support should be about 4000 to 5000 minutes shorter than the necessary time to distinguish between two images (0 to 7 days). Compared with low and high acid exposure after 2 weeks, the capillary diameter of low acid increased (1.5 times), and high acid syndrome increased. A preliminary study was conducted (Yoshihara,et al. 2014). This work is aimed at the large-scale analysis of two-photon micro-mirror images. It is possible to estimate the quantitative characteristics of capillary blood volume with high accuracy. As a result, the signal source of the incoming activity is the increase in arterial blood volume.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Large-scale analysis of capillary responses using 3D imaging data sets of two-photon microscopy.

使用双光子显微镜的 3D 成像数据集大规模分析毛细管反应。

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzuki H;Sugashi T;Takuwa H;Kanno I;Masamoto K
通讯作者：
Masamoto K

マウス大脳における神経血管連関の３次元イメージングと定量画像解析

小鼠大脑神经血管连接的三维成像和定量图像分析

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
蜂谷亮太;石川眞実;寺尾　聰;武田寛史;須貸拓馬;正本和人;武田寛史，須貸拓馬，田桑弘之，季斌，佐原成彦，須原哲也，樋口真人，冨田裕，鈴木則宏，菅野巖，正本和人
通讯作者：
武田寛史，須貸拓馬，田桑弘之，季斌，佐原成彦，須原哲也，樋口真人，冨田裕，鈴木則宏，菅野巖，正本和人

in vivo マウス大脳微小血管の4Dイメージング

小鼠体内脑微血管的 4D 成像

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
脳神経外科速報（メディカ出版）
影响因子：
0
作者：
正本和人;須貸拓馬，畝川美悠紀，冨田裕;菅野巖
通讯作者：
菅野巖

Capillary flow imaging with genetically-enginerred red blood cells in the living animal brains.

使用活体动物大脑中的基因工程红细胞进行毛细管血流成像。

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurihara Y;Sugashi T;Masamoto K
通讯作者：
Masamoto K

GFP標識赤血球ラットを用いた脳微小血管における赤血球分配の時空間変動

使用 GFP 标记的红细胞大鼠脑微血管中红细胞分布的时空变化

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroki Suzuki;Hiroshi Takeda;Takuma Sugashi;Hiroyuki Takuwa;Ji Bin;Naruhiko Sahara;Tetsuya Suhara;Makoto Higuchi;Iwao Kanno;Kazuto Masamoto;栗原唯花，須貸拓馬，正本和人
通讯作者：
栗原唯花，須貸拓馬，正本和人