Development of a new piezo-actuator pulsed water jet system that facilitates easy resection of liver tissue, from hepatic cirrhosis to fatty liver

Research Project

Project/Area Number	18K08561
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Nakanishi Chikashi 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (00547408)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宮城重人東北大学, 大学病院, 准教授 (00420042) 中川敦寛東北大学, 大学病院, 特任教授 (10447162) 荒船龍彦東京電機大学, 理工学部, 准教授 (50376597) 大谷清伸東北大学, 流体科学研究所, 特任准教授 (80536748) 中野徹東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (50451571)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	パルスジェット / 肝切除 / 肝硬変 / 肝障害軽減 / 血管温存 / パルスウォータージェットメス / 十点平均粗さ / 破断応力値 / 血管温存性 / 平坦度 / 切開深度 / 肝細胞癌 / 転移性肝腫瘍 / 肝障害 / GLDH / 必要最低限の水量 / パルスジェットメス
Outline of Final Research Achievements	Biochemical and histological findings in rat hepatectomy experiments demonstrated that the use of a piezo-actuator pulsed water jet system (ADPJ) in liver resection reduced postoperative liver damages when compared with the use of existing instruments. In experiments using resected human tissues, it was shown that the rupture stress values in liver parenchyma, including hepatic cirrhosis, were lower than rupture stress values in liver tumor capsules, hepatic veins, and Glisson's sheath. Moreover, the relationship between the drive voltage of the ADPJ and rupture stress values in resected tissues and the depth of incision were investigated. Preservation of blood vessels with ADPJ was demonstrated using resected porcine livers and the speed of incision was shown to be significantly faster than that of the existing instruments. In this study, the benefits of ADPJ in liver resection, including hepatic cirrhosis, in comparison with existing ultrasonic surgical instruments were demonstrated.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ピエゾ駆動方式パルスジェットメスは、既存機器と比較し出血量と熱損傷の少ない肝切除が行えることを証明できた。破断応力値の実験結果からは、理論的には肝細胞癌に多い肝硬変でも腫瘍被膜を損傷することなく肝切除可能であることも証明された。肝細胞癌や転移性肝腫瘍では肝切除が唯一の根治治療となることが多く、その際に出血量の少なく安全かつ迅速な肝切除を容易に可能にできれば、患者や医療従事者の身体的負担軽減のみならず、輸血量の削減や術後合併症の低減が期待できる。その結果として医療費抑制も期待できるなどその社会的意義も大きい。また、当然ながら患者の生命予後へも大きく寄与できるものである。