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ヒトはどのように形作られるのでしょうか…

胚子くん (北沢作)

磯谷さんの修士論文がAnatomical Recordに受諾

磯谷さんの修士論文がAnatomical Recordに受諾されました。

胎児循環に特有の胎盤から心臓にむかう静脈路(臍帯静脈、門脈洞、静脈管、下大静脈)について、領域による特徴を高解像度デジタルデータ(MRI, CT)から得られた立体再構成像と組織像を用いて検討しました。

  • 胎児循環に特有の胎盤から心臓にむかう静脈路(臍帯静脈、門脈洞、静脈管、下大静脈)について領域ごとの特徴を検討
  • 胚子期から胎児期初期の29個の標本を高解像度デジタル画像化のために選択し、18個の胚を組織学的解析のために選択した。
  • 領域による特徴を高解像度デジタルデータ(MRI, CT)から得られた立体再構成像と組織像を用いて検討し明らかにした。

Isotani N, Kanahashi T, Imai H, Yoneyama A, Yamada S, Takakuwa T. Regional differences in the umbilical vein and ductus venosus at different stages of normal human development. Anat Rec, 2024, in press.

During the fetal period, oxygenated blood from the placenta flows through the umbilical vein (UV), portal sinus, ductus venosus (DV), and inferior vena cava (IVC) to the heart. This venous route varies regionally in many aspects. Herein, we sought to characterize the venous route’s morphological features and regional differences during embryonic and early-fetal periods. Twenty-nine specimens were selected for high-resolution digitized imaging; 18 embryos were chosen for histological analysis. The venous route showed a primitive, large, S-shaped curved morphology with regional narrowing and dilation at Carnegie stage (CS) 15. Regional differences in vessel-wall differentiation became apparent from approximately CS20. The vessel wall was poorly developed in most DV parts; local vessel-wall thickness at the inlet was first detected at CS20. The lumen of the venous route changed from a non-uniform shape to a relatively round and uniform morphology after CS21. During the early-fetal period, two large bends were observed around the passage of the umbilical ring and at the inlet of the liver. The length ratio of the extrahepatic UV to the total venous route increased. The sectional area gradually increased during embryonic development, whereas differences in sectional area between the DV, UV, and IVC became more pronounced in the early-fetal period. Furthermore, differences in the sectional area between the narrowest part of the DV and other hepatic veins and the transverse sinus became more pronounced. In summary, the present study described morphological, morphometric, and histological changes in the venous route throughout embryonic and early-fetal development, clarifying regional characteristics.

2023年度修士論文発表会が開催

修士論文発表会が開催されました(2024.2.5). 今年から、大学院教育コースに分かれての発表となりました。

26. Formation of tendinous intersections in the human fetal rectus abdominis. MRIを用いたヒト胎児腹直筋における腱画形成過程の解析 岩佐結生

25. Comparison of Left-Right Differences in Major Blood Vessel Diameter in Human Fetuses. ヒト胎児における主要血管径の左右差の比較検討 中井尚一

24. Three-dimensional analysis of the area around the ankle joint in the human fetus ヒト胎児期における足関節周辺の三次元解析 松田幸樹

卒業研究発表会(後半)が開催

卒業研究発表会(後半)が開催されました(1/29,30)

ヒト胎児脳の一次脳溝形成過程の検討 熊谷美優

ヒト胎児期における骨盤内器官形成過程の三次元的解析 篠原李欧

岩佐さんの論文がCongenit Anomに受諾

岩佐さんの錐体筋の形成についての論文がCongenit Anomに受諾されました。

錐体筋(PM)と内転筋群

Iwasa Y, Kanahashi T, Imai H, Otani H, Yamada S, Takakuwa T, Pyramidalis muscle formation during human embryonic and early fetal periods, Congenit Anom 2024, in press, DOI: 10.1111/cga.12551

錐体筋という腹壁前壁下部にある筋肉の形成について検討しました。

  • 錐体筋は、前腹壁にある一対の小さな三角形の、役割の不明な筋
  • 高分解能磁気共鳴イメージングを用いて、錐体筋がいつ出現したか、その特徴は何かを明らかにすることを目的とした
  • CS18―23までの14個の胚子、59個の胎児(CRL:39.5-185.0mm)を選択した。
  • 錐体筋の形成は胚子期後期(CS20ごろ)にみられ、胎児期初期における錐体筋の頻度、左右差、性差、空間的位置は成体と同様であった。

The pyramidalis muscle (PM) is a paired small triangular muscle of the anterior abdominal wall, the physiological significance of which remains unclear. Recent studies have failed to detect this muscle during the embryonic period. Hence, the present study aimed to determine when PM emerged and reveal its features using high-resolution magnetic resonance imaging. Fourteen embryos between Carnegie stage (CS)18 and CS23 and 59 fetuses (crown-rump length: 39.5–185.0 mm) were selected for this study. The PM was first detected in one of the three samples at CS20. It was detected in five of the seven samples (71.4%) between CS21 and CS23. Forty-eight samples (81.4%) at early fetal period had PMs on both the right and left sides, and three (5.1%) had that only on the right side. Eight samples (13.6%) had no PMs. No side-differences or sexual dimorphisms were detected. The PM length was larger than the width in most samples, although the length/width ratio varied among the samples. The PM/rectus abdominis muscle length and PM/umbilicus-pubic symphysis length ratios were almost constant, irrespective of the crown-rump length. The PM is located ventrally inferior to the rectus abdominis and closer to the medial muscle groups of the lower limb than the rectus abdominis. The present study demonstrated that PM formation occurred in the late embryonic period, and that the frequency, side differences, sex dimorphism, and spatial position of the PM in the early fetal period were similar to those in adults.

石田かのんさんの修士論文がCells Tissues Organsに受諾

石田かのんさんの修士論文がCells Tissues Organsに受諾されました。

膝関節の後半月大腿靭帯(pMFL)は、膝関節安定への寄与や円盤状外側半月板(DLM)との関連が報告されていますが、健常な膝におけるその発生過程は調査されていません。本研究では、pMFLの形成について、ラットを対象に、組織切片、EFIC等を用いて検討しました。理学療法学講座の青山先生、谷間先生との共同研究です。

  • EFIC画像から作成した3次元再構成画像を用いて、ラットの膝関節における後半月板靭帯の発達を解析し、他の膝関節構成要素との関係を検討。
  • E16-21日のWistarラット胚の膝関節を対象。
  • pMFLはE17から観察され、成熟ラットと同様にすべての発育段階で大腿骨内側顆と外側半月板に付着
  • pMFLと膝関節周囲の構成要素は、発生初期から位置関係を維持したまま発達していると考えられる。

Ishida K, Ishikawa A, Yamada S, Takakuwa T, Aoyama T, Three-dimensional imaging analysis of the developmental process of posterior meniscofemoral ligaments in rat embryos. Cells Tissues Organs 2024, in press, , DOI: 10.1159/000536108

The posterior meniscofemoral ligament (pMFL) of knee joint is a ligament that runs posterior to the posterior cruciate ligament (PCL) and it is known that the height of the pMFL attachment site causes meniscus avulsion. Therefore, understanding the three-dimensional (3D) structure of the pMFL attachment site is essential to better understand the pathogenesis of meniscus disorders. However, the developmental process of pMFL has not been well investigated. The purpose of this study was to analyze pMFL development in rat knee jointsusing 3D reconstructed images produced from episcopic fluorescence image capture (EFIC) images and examine its relationship with other knee joint components. Knee joints of Wistar rat embryos between embryonic day (E) 16 and E21 were observed with HE stained tissues. Serial EFIC images of the hindlimbs of E17-E21 were respectively captured, from which 3Dimages were reconstructed and the features of pMFL structure: length and angle, were measured. Besides, the chronological volume changes and the volume ratio of the knee joint components compared to E17 were calculated to identify the differences in growth by components. pMFL was observed from E17 and was attached to the medial femoral condyle and lateral meniscus at all developmental stages, as in mature rats. The lack of marked variation in the attachment site and angle of the pMFL with the developmental stage indicates that the pMFL and surrounding knee joint components developed while maintaining their positional relationship from the onset of development. Current results may support to congenital etiology of meniscus disorder.

第129回解剖学会で発表します

第129回解剖学会で発表します(2024.3/21-23, 那覇)

DTIを用いたヒト胚子期における舌筋発生の検討 須藤紗帆、金橋徹、今井宏彦、山田重人、高桑徹也

拡散テンソル画像を用いた水晶体線維細胞の配向性の検討 八田桃佳、金橋徹、今井宏彦、大谷浩、山田重人、高桑徹也

ヒト胎児期初期における鼻腔・口腔の定量的観察 青江春菜、古田万紀子、金橋徹、今井宏彦、山田重人、高桑徹也

MRIを用いたヒト胎児における僧帽筋形成過程の解析 岩佐結生、金橋徹、今井宏彦、大谷浩、高桑徹也

ヒト中腸ループと腸間膜の経時的構造変化 ー生理的臍帯ヘルニア期から還納期ー  石田七彩、植田優生、掛谷真樹、松林潤、金橋徹、今井宏彦、山田重人、高桑徹也

ヒト胎児骨盤の性差の検討 金橋徹、松林潤、今井宏彦、山田重人、大谷浩、高桑徹也

高解像度MRIを用いたヒト胎児期初期における一次脳溝形成過程の検討 熊谷美優、金橋徹、今井宏彦、大谷浩、高桑徹也

ヒトの胎児期における心室中隔の形態的変化 倭友希、松林潤、金橋徹、今井宏彦、大谷浩、高桑徹也

Marie Ange Saizonou, Haruka Kitazawa, Toru Kanahashi, Shigehito Yamada, Tetsuya Takakuwa; Epithelial development of the urinary collecting system in the human embryo

卒業研究発表会(前半)が開催

咽頭、鼻腔、口腔領域の検討

卒業研究発表会(前半)が開催されました(12/27,28)

ヒト胎児期初期における咽頭、鼻腔、口腔の形態変化の観察 青江春菜

ヒトの胎児期初期における心室中隔の形態的変化 倭友希

臨床検査技師国家試験を受験する学生は12月いっぱいで卒業研究は終了です。このあとしばらくは国家試験の受験勉強に励んで合格してください。

2023年度; 修士論文概要

Formation of tendinous intersections in the human fetal rectus abdominis. MRIを用いたヒト胎児における腱画形成過程の解析 岩佐結生

DTIを用いた腹直筋腱画の抽出

【背景】腱画は腹直筋筋腹を横断する線維性の帯である。これまでは成人を対象に、解剖学および病理組織学的研究によって腱画の形状や位置についての評価がなされてきた。一方でヒト胎児を対象とした研究は少なく、腱画の出現時期や発生的要因については明らかにされていない。本研究では拡散テンソル画像(DTI)を用いて胎児期初期における腱画形成過程を検討することを目的とした。
【対象と方法】島根大学医学部解剖学講座保有する外表奇形の見られないヒト胎児標本15例(頭殿長:39.5-93.7mm)を対象とした。高解像度MRI撮像を行って取得したMR画像をもとに腹直筋の三次元立体像を作成し、形態計測を行った。DTIは組織内部に存在する水分子の動き(拡散)を画像化したもので、水分子の拡散の方向は組織構造に依存しているため拡散異方性として定量化することができる。DTIを用いて腱画を検出可能なことがわかったので、その個数と位置、形状について評価した。
【結果】①腹直筋の形態:高さ・幅・厚みについて、すべて胎児の成長とともに増加傾向にあったが性差や左右差は認められなかった。腹直筋の臍帯輪より尾側に位置する領域(セクション(S)4)は他の3つの領域(S1、S2、S3)に比べて幅が小さく厚みがあった。 ②腱画の位置と形状の観察:立体像やT1強調像では腱画を検出できなかった。DTIを拡散異方性の指標であるFractional anisotropy (FA)でマッピングすると筋線維は高いFA値、腱線維は低いFA値を示したため、そのFA値の差によって腱画を検出できた。腱画の平均個数は3.1個(範囲:2.0~4.0)であった。腱画が2つのものの割合は21.4%、3つのものは50.0%、4つのものは28.6%であった。一般化推定方程式による多重ロジスティック回帰分析の結果、S1およびS2における完全型腱画のオッズ比はS4におけるものより有意に高かった(オッズ比[95%CI]: 14.85[4.37、50.51]、p<0.001;8.84[2.81、27.77]、p<0.001)。S3における不完全型腱画のオッズ比はS1におけるものより有意に高かった(オッズ比:7.4 [2.0, 27.2], P=0.003)。S4における腱画未検出のオッズ比はS1よりも有意に高かった(オッズ比:20.5 [3.1, 134.6]、P=0.002)。
【考察】腱画を2つ持つものの割合が成人の値より高いことから、腱画を2つ持つ標本では腱画の形成が進行段階であり、胎児の成長に伴ってS2で3つ目の腱画が形成されていく可能性が示唆される。腹直筋上部(S1,S2)では完全型の腱画が、腹直筋下部(S3,S4)では不完全型の腱画や未検出が多くみられるという特徴に関しては成人の先行研究と一致していた。DTIによる腱画の検出は頭殿長45.8mm(妊娠約11週)のサンプルから可能となったが、これは腹直筋が成熟した腱画を有するのは妊娠17週目までとするこれまでの組織学的所見よりも早い。したがって、本研究はDTIが腱画の早期分化を検出できる可能性を示唆している。 【結論】DTIによって胎児期初期における腱画形成過程の観察ができた。さらに小さな個体での腱画検出が可能になれば、腱画の発生・発達過程の解明につながると期待される。

25. Comparison of Left-Right Differences in Major Blood Vessel Diameter in Human Fetuses. ヒト胎児における主要血管径の左右差の比較検討 中井尚一

【背景】ヒトの身体は一見左右対称に見えるが、ほとんどの内臓は大きさ、形状、位置の点で左右非対称である。この非対称性は正常な機能のために不可欠である。血管も例外ではなく、ヒト胎児でも大動脈弓や静脈管において定性的な左右差が知られている。一方で血管の左右差について定量的に比較検討した研究はあまり行われておらず、知見も乏しいのが現状である。そこで本研究では、ヒト胎児の主要な血管に着目し、左右差の定性的な知見を深めること及び定量的に比較検討することを目的とした。【対象】京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本解析センターが保有するヒト胚子胎児標本24例、島根大学医学部解剖学講座が保有するヒト胎児標本6例、合計30例を高解像度MRIで撮像し、そのMR画像を対象とした (頭殿長: 26.8-225mm) 。標本は正常個体のうち、全身の血管が比較的良好に観察できるものを選択した。検討した血管は頭頸部・上肢の動静脈 (総頸動脈、鎖骨下動脈、腕頭静脈、内頸静脈、鎖骨下静脈) 、肺の動静脈 (肺動脈、上肺静脈、下肺静脈) 、腹部骨盤領域の動静脈 (腎動脈、総腸骨動脈、外腸骨動脈、内腸骨動脈、臍帯動脈、総腸骨静脈) である。【方法】①三次元可視化解析ソフトで対象血管の立体像を5例 (頭殿長: 45mm、89mm、105mm、148mm、198mm) 選抜して作成し、画像処理ソフトで立体像の厚さを色で可視化した。作成した立体像を「厚さ、分枝の傾き、分枝の場所」の3点に着目し、左右差の有無を観察した。②DICOM-viewerソフトで血管断面を楕円形に近似し、長径と短径を測定した。長径と短径の相乗平均を血管の太さの指標とした (血管径とする) 。血管径の値から計算した左右比にt検定を行い、左右比が有意か血管毎に調べた。③長径と短径から血管断面の楕円率を計算した。楕円率から計算した左右比にt検定を行い、楕円率の左右比が有意か血管毎に調べた。【結果】①頭頸部•上肢の静脈として腕頭静脈、内頸静脈、鎖骨下静脈を観察した。腕頭静脈では厚さで左右差があった。具体的には頭殿長105mm以降の3例で左腕頭静脈にだけ途中で厚みが増している部分があった。残りの観点では左右差はなかった。内頸静脈、鎖骨下静脈ではいずれの観点でも左右差はなかった。②総頸動脈の血管径の左右比は有意に左が大きかった。具体的には総頚動脈は左が右を基準に1.15倍太かった (右の血管径中央値0.37 mm、左の血管径中央値0.53 mm、p=0.004) 。肺動脈は有意に右が太かった。すなわち、肺動脈は右が1.17倍太かった (右0.63mm、左0.47mm、p<0.001) 。③総腸骨静脈の断面の楕円率の左右比は有意に右が大きかった。具体的には総腸骨静脈の楕円率は右が1.79倍大きい (右の楕円率中央値0.66、左の楕円率中央値0.38、p<0.001) 。上肺静脈の楕円率の左右比は有意に右が大きかった。すなわち、上肺静脈の楕円率は右が1.71倍大きい (右0.65、左0.38、p<0.001) 。①②③それぞれについて、他の血管の結果および考察も報告する。【結論】頭殿長26.8mmから225mmの胎児のうち、5個体について主要な血管の立体像を作成および観察し、左右差の観点から定性的な特徴を示すことができた。また頭殿長26.8mmから225mmの胎児について主要な血管の左右差を定量的な観点から示すことができた。

24. Three-dimensional analysis of the area around the ankle joint in the human fetus ヒト胎児期における足関節周辺の三次元解析 松田幸樹

胚子期の足関節周囲の骨格

【背景】ヒトの足関節部の肢位は脛骨、腓骨、および足根骨のうち距骨、踵骨に より主に決定される。発生 5 週目末に脛骨、腓骨、足根骨が順に出現し、それぞ れの形態形成は、互いの位置関係に影響を与えながら進行する。胎児の骨形成や、 胎児期のある時期における下腿の骨の成長などについて論じた研究はあるが、胎 児期の成長に伴う足関節周辺の骨の位置関係の変化について論じた研究は少な く、また定量的な評価が十分になされた三次元的研究も乏しい。そこで本研究で は、ヒト胎児固定標本の T1 強調画像、位相 X 線 CT 画像から立体再構成像を取得 し、ヒト胎児期における足関節周辺の骨の形成、それらの位置関係の変化の追跡 を試みた。 【方法】対象は京都大学医学研究科附属先天異常標本解析センター保有 28 体(内 7T-MR 撮像 24 体、位相 X 線 CT 撮像 4 体)と、島根大学医学部解剖学教室保有の 9 体(T1 強調画像)である。これらを画像処理ソフトウェア Amira を用いて下肢骨 の立体再構成像を作成した。次に同ソフトウェアで、解剖学的ランドマーク、各 骨(大腿骨、脛骨、腓骨、足根骨)の重心、関節周辺の各骨の表面情報 を取得し た。その後 Amira で得たデータをもとに、MATLAB により長管骨の軸、関節表面(膝、 距腿、距腓、距踵関節)の疑似平面を作成して下肢骨の位置関係の解析、成長の 変化の定量的な観察を行った。 【結果】作成した足関節周辺の立体再構成像の観察を行った。冠状面において胚 子期後期から CRL34~50 mmの範囲の個体では足関節は内転の状態が観察された。ま た矢状面では胚子期後期から CRL34~43 mmの範囲では底屈の状態が観察された。ど ちらの肢位も CRL60 mm辺りでほぼ中間位をとった。また脛骨長軸の角度と合わせ て、抽出した関節面に法線ベクトルを定義し、それらの角度の CRL 増加に伴う変 化、関節同士の関係性、肢位の変化にどの関節が影響を与えているのかを検討した。CRL 増加に伴い、冠状面では脛骨長軸、距脛関節面法線ベクトル、距踵関節 面法線ベクトルの変化が見られた。矢状面では脛骨長軸、距脛関節面法線ベクト ルの変化が観察された。脛骨長軸と関節面法線ベクトルの関係性を評価したとこ ろ、冠状面では距脛関節面と距踵関節面が、矢状面では距脛関節面が脛骨長軸と 高い相関を示した。 【結論】足関節周辺の立体像を作成することにより、中足骨を含む足根骨から脛 骨、腓骨の長管骨までの領域における骨の位置関係について、胚子期後期の CS21 から胎児期初期までの経時的変化を提供することができた。また、肢位の変化や 関節面の方向を座標上で表現することにより、成長に伴う変化を定量的に示すこ とができた。将来的に、胚胎児期の下肢周辺における異常診断に有益な情報を与 えることが期待される。