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Establishment of an Innovative Treatment for Fibrotic Soft Tissue - Minimally Invasive Reconstruction Using Ultrasound

Research Project

Project/Area Number 20K22502
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0403:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

yagi ippei  東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (30884150)

Project Period (FY) 2020-09-11 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords超音波 / キャビテーション / 線維化 / 線維症治療 / 治療デバイス / 繊維化
Outline of Research at the Start

本研究では、線維化した軟部組織に対して超音波キャビテーションによる柔軟性の改善効果を検証する。超音波により発生するキャビテーション現象は、ミクロな気泡の膨張・収縮過程で局所的に超高圧状態を生み出す。本現象を利用して体内のコラーゲン繊維を機械的に切断する事により、軟部組織の柔軟性を回復させる。本研究を通じて線維化の新たな治療法を提案し、世界初となる体外・低侵襲治療デバイスの実現を図る。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to propose an minimally invasive treatment for fibrosis using ultrasound cavitation and other methods, and to verify its effectiveness in improving soft tissue flexibility. To this end, an ultrasound irradiation system was constructed and evaluation samples purified by animal fibers were used to evaluate mechanical strength and morphology. It was confirmed that exposure to ultrasonic cavitation for approximately 120 seconds significantly changed the aspect of the collagenous material and reduced its mechanical strength by approximately half. The results of this study were reported in one commentary article, one international conference, and four national conferences.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

線維症とは、コラーゲンなどの細胞外マトリックス物質が異常に蓄積し、臓器不全に至る病気である。このような臓器不全は、全世界の死因の約3分の1を占めている。しかし、この病気には根本的な治療薬がないため、非侵襲的な治療戦略の開発が重要である。本研究では、非熱的治療法である非収束超音波照射を用いた線維化組織の軟化法を開発した。定在波でキャビテーションを発生させると、照射時間に依存して線維組織の機械的強度が低下することがわかった。また、超音波キャビテーションによるコラーゲン繊維の破断により、照射後に線維組織の外観が変化した可能性がある。この方法は、広範囲の線維性組織の治療に応用できる可能性がある。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Basic study of dielectric properties of cancer cells by dielectrophoretic velocimetry2021

    • Author(s)
      Yutong Guo,Ippei Yagi,Satoshi Uchida,Fumiyoshi Tochikubo,Masayo Takano,Yoshikazu Wakizaka,Takaharu Enjoji
    • Journal Title

      Electron Comm Jpn.

      Volume: 104 Issue: 2

    • DOI

      10.1002/ecj.12318

    • NAID

      210000178462

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Basic verification of cancer cell separation characteristics in a dielectrophoretic device using microcylindrical electrodes2021

    • Author(s)
      Hideo Miyamukai, Ippei Yagi, Satoshi Uchida, Masayo Takano, Yoshikazu Wakizaka, Takaharu Enjoji
    • Journal Title

      Electron Comm Jpn.

      Volume: 104 Issue: 4

    • DOI

      10.1002/ecj.12328

    • NAID

      210000178592

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 線維症治療を目指して -超音波キャビテーションの可能性-2021

    • Author(s)
      八木一平
    • Journal Title

      静電気学会誌

      Volume: Vol.45, No.3

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 誘電泳動速度計測によるがん細胞の誘電特性の基礎検討2021

    • Author(s)
      郭宇桐, 八木 一平, 内田諭, 杤久保文嘉, 高野雅代, 脇坂嘉一, 円城寺隆治
    • Journal Title

      電気学会論文誌 E

      Volume: Vol.141, No.6 Pages: 108-122

    • NAID

      130008014049

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微小円柱電極を用いた誘電泳動デバイスにおけるがん細胞分離特性の基礎検証2021

    • Author(s)
      宮向秀緒, 八木一平, 内田諭, 高野雅代, 脇坂嘉一, 円城寺隆治
    • Journal Title

      電気学会論文誌 E

      Volume: Vol.141, No.6

    • NAID

      130008046593

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 線維性組織における熱および牽引の相乗効果の検討2022

    • Author(s)
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • Organizer
      2022年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Softening connective tissue using ultrasound cavitation2021

    • Author(s)
      Ippei Yagi, Satoshi Uchida
    • Organizer
      20th Annual International Symposium for Therapeutic Ultrasound
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超音波キャビテーションによる軟部組織の柔軟化(Ⅲ)コラーゲン変性の要素検討2021

    • Author(s)
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • Organizer
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波キャビテーションによる軟部組織の柔軟化-(Ⅱ)コラーゲン単材の機械的変化2021

    • Author(s)
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超音波キャビテーションによる軟部組織の柔軟化(Ⅰ)キャビテーションの発生2020

    • Author(s)
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • Organizer
      第43回静電気学会全国大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 超音波と特定波長の照射による軟部組織コラーゲンの選択的分解方法2021

    • Inventor(s)
      八木一平
    • Industrial Property Rights Holder
      八木一平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-102278
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-09-29   Modified: 2023-01-30  

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