深在性かつ広範に跨る脳疾患部位を効果的に冷却できるハイブリッド脳冷却技術の開発

Research Project

Project/Area Number	20K09349
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56010:Neurosurgery-related
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	井上貴雄山口大学, 医学部, 講師(特命) (80513225)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	常盤達司広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (00636219)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	局所脳冷却 / ネコ / 脳低温療法 / 脳卒中 / ニューロモデュレーション
Outline of Research at the Start	「脳組織の一領域を均一温度で一塊に制御する方法はあるか？」この学術的問いに対して、本課題では脳表冷却デバイスに「熱伝導シート」と「冷却ニードル」を融合した「ハイブリッド脳冷却デバイス」を提案する。焦点性てんかんのような局所性の疾患部位の冷却のみならず重症脳梗塞や頭部外傷のような深在性かつ広範な脳疾患部位の冷却を実現すべく、ネコ重症脳疾患モデルを用いて冷却性能・治療効果を評価する。
Outline of Annual Research Achievements	局所脳冷却は、大脳皮質に局在する疾患部位に対して冷却デバイスを押し当てて病態制御や疾患治療を行うニューロモデュレーション技術であるが、この冷却範囲の限界を広げる方法について2つの点から検討を進めた。「冷却ニードル」と「熱伝導シート」を用いてデバイスの面方向と深さ方向の冷却を同時に達成するために、それぞれ性能評価試験と形状の検討を実施した。冷却ニードルについては、小動物用の冷却デバイスとして、銅に流路を設けたデバイスを試作した。これは、2008年にラット用に試作した冷却デバイスの改良版であり(J Neurosurg. 2008 Apr;108(4):791-7.)、当時よりも冷却性能の高いデバイスを作製できた。冷却シートについては、四種類の厚さのグラファイトシート（A:0.22 mm厚, B: 0.42 mm厚, C: 0.66 mm厚, 1.10mm厚）を200x200mの温調プレート上に設置し、その上から冷却デバイスを設置することで、冷却効果を確認した。冷却デバイス流入部の冷却水の流量は200ml/min、流入温度は8℃とした。比較用に、0.3mm厚のアルミ板、0.3mm厚の銅板を用いた。その結果、黒鉛シートを用いて、銅板よりも効率よく脳表の広い領域を冷却できる条件を見つけることができた。2つのデバイスの組み合わせについては翌年度に最優先で実施し、動物実験を実施できるようにする予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ニードル状デバイスの配列の検討並びに、シート状デバイスの性能評価試験を実施することができた。2021年度には冷却デバイスを用いた動物実験を実施できる見込みである。
Strategy for Future Research Activity	冷却効果を調べるために、試作したデバイスを用いてネコ脳冷却実験を実施する。中大脳動脈灌流域を露出し、冷却試験を実施する。併せて、冷却デバイスの性能評価試験も引き続き実施する。