Diagnostic Technology for Cytokine Storms Using Quantitative Ultrasound Microscopy with Submicron Resolution

使用亚微米分辨率的定量超声显微镜诊断细胞因子风暴的技术

• 批准号: 21K12643
• 负责人: 穂積 直裕
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12643/
• 关键词: 超音波顕微鏡; 音響インピーダン; 培養細胞; サイトカインストーム; 音響インピーダンス; 生体細胞

細胞観察を進めるあたって，核の位置を中心とする細胞内ランドマークを明瞭化するため，疑似透過モードによる観察方法を提案した。音響インピーダンス観測は基本的に送波した集束超音波の反射を画像化しているが，細胞内での多重反射による干渉縞が生じ，内部の構造が判りにくくなる問題があった。そこで，逆畳み込み処理をむ含む適当な解析により干渉の影響を除去するとともに，反射のエネルギーを積算して疑似的に透過像を描画する方法を提案した。計算過程においてもっとも不安定な結果につながりやすい逆畳み込み処理において，通常のフーリエ逆畳み込みや時間領域の逆畳み込みに代えて，数値ラプラス逆畳み込みを導入し，簡単なチューニングで安定した結果が得られることを確認した。これらに加え，昨年度までに考案した周波数分解空間平均による低周波ノイズの除去アルゴリズムを適用て，ミクログリアを観察対象とした培養細胞の3次元音響インピーダンス観察を行った。ミクログリアは脳内の免疫細胞で、神経毒に反応して細胞攻撃モードになるM1状態と、強い神経保護を示すM2モードを持つ。M2モードのミクログリアを抑制すると細胞変性が進行することもあり、どちらのモードであるか区別することが重要になる。そこでATP刺激によるミクログリアの状態変化を観察した。ミクログリアは周囲の細胞が出すATPに刺激されてneuroprotectiveに変化する。ACEに刺激されたミクログリアはneurotoxicとなり，その後ATPの刺激を受けてもneurotoxicの状態が保持される。3次元音響インピーダンス顕微鏡を用いた追尾観測により，このことをうらづける結果を得た。

Cell 観 examine を into め る あ た っ て, nuclear の を center と す る intracellular ラ ン ド マ ー ク を clear change す る た め, suspected through モ ー ド に よ る 観 examine method proposed を し た. Sound イ ン ピ ー ダ ン ス 観 は basic measurement に send wave し た cluster ultrasound の reflection を portrait turn し て い る が, intracellular で の multiple reflection に よ る dry involved stripe が じ, internal structure が convicted り の に く く な る problem が あ っ た. そ こ で, inverse 畳 み 込 み 処 Richard を む containing む appropriate analytical に な よ り dry involved の influence を remove す る と と も に, reflection の エ ネ ル ギ ー を integrating し て suspected に through like を painted す る method proposed を し た. Calculation process に お い て も っ と も unrest な results に つ な が り や す い inverse 畳 み 込 み 処 Richard に お い て, usually の フ ー リ エ inverse 畳 み 込 み や の inverse time field 畳 み 込 み に generation え て, the numerical ラ プ ラ ス inverse 畳 み 込 み を import し, Jane 単 な チ ュ ー ニ ン グ で settle し た results ら が れ る こ と を confirm し た. こ れ ら に え, yesterday's annual ま で に test case し た cycle for decomposition space average に よ る low-frequency ノ イ ズ の remove ア ル ゴ リ ズ ム を applicable て, ミ ク ロ グ リ ア を 観 was like と seaborne し た culture cell の 3 dimensional sound イ ン ピ ー ダ ン ス 観 examine を line っ た. ミ ク ロ グ リ ア は 脳 で の immune cells within, god 経 poison に 応 し て cells against shock モ ー ド に な る と M1 state and strong い 経 god protect を す M2 モ ー ド を つ. M2 モ ー ド の ミ ク ロ グ リ ア を inhibit す る と cell - sex が す る こ と も あ り, ど ち ら の モ ー ド で あ る か difference す る こ と が important に な る. Youdaoplaceholder0 た でATP stimulation による ログリア ログリア <s:1> state change を観 observe た た. The ログリア ログリア 囲 囲 囲 cells が produce すATPに stimulation されてneuroprotectiveに transformation する. ACE に stimulus さ れ た ミ ク ロ グ リ ア は neurotoxic と な り, そ の after ATP の stimulus を by け て も neurotoxic の が remain さ れ る. Three dimensional sound イ ン ピ ー ダ ン ス 顕 micromirror を with い た rear-ended 観 measuring に よ り, こ の こ と を う ら づ け た を る results.

项目成果

5.Three-dimensional acoustic impedance mapping of human skin by improved time-frequency domain analysis.

5.通过改进的时频域分析来绘制人体皮肤的三维声阻抗图。

• DOI: 10.35848/1347-4065/abf512
• 发表时间: 2021
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys.
• 作者: Prastika EB;Imori A;Kawashima T;Murakami Y;Hozumi N;Yoshida S;Nagaoka R;Kobayashi K.
• 通讯作者: Kobayashi K.

有機リン系農薬曝露動物由来ミクログリアの活性化の解明

阐明接触有机磷农药的动物小胶质细胞的激活

• 发表时间: 2022
• 作者: Yap Pey Shin;穂積直裕，諫田泰成，吉田 祥子
• 通讯作者: 穂積直裕，諫田泰成，吉田 祥子

周波数分解空間平均処理による超音波物性量顕微断層像の低周波ノイズ除去と細胞観察への応用

使用频率分辨空间平均处理从超声物理性质显微断层图中去除低频噪声并应用于细胞观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 村上 舞;新谷太地;川島朋裕;村上義信;穂積直裕（豊橋技術科学大学）;小林和人（本多電子株式会社）
• 通讯作者: 小林和人（本多電子株式会社）

絶縁体中の針電極近傍における空間電化分布の三次元計測

绝缘体中针状电极附近空间带电分布的三维测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 安田かな;川島 朋裕;村上 義信;穂積 直裕（豊橋技術科学大学）
• 通讯作者: 穂積 直裕（豊橋技術科学大学）

超音波による培養細胞のマルチモードモニタリング

使用超声波对培养细胞进行多模式监测

• 发表时间: 2022
• 作者: 村上 舞;川口 祐季;Fatini Athirah Mohmad Fadzeli;磯辺 悠斗 ;川島 朋裕;村上 義信;小林 和人;吉田 祥子;穂積 直裕
• 通讯作者: 穂積 直裕