Computational evaluation method for picosecond laser skin treatment
| Project/Area Number |
21J11059
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
下条 裕 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | ピコ秒レーザー / ナノ秒レーザー / 非線形吸収 / メラニン / メラノソーム / 皮膚組織 / 計算機臨床試験 / 計算機シミュレーション / 計算的評価 / 良性皮膚色素性病変 / 光照射条件 |
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| Outline of Research at the Start |
皮膚科・形成外科領域で適用拡大が期待されるピコ秒レーザー皮膚治療の安全性・有効性評価を計算的手法にて実証する．光生体相互作用に基づく数理モデルの活用により治療効果の定量評価や光照射条件の設計が可能となる．実現に向け，ピコ秒パルス光照射により色素・細胞小器官・細胞・組織に生じる物理作用を実験的に解明し，光照射条件に応じた物理作用をモデル化する．シミュレータが提示する温度上昇・応力分布と実験結果との比較によりモデルの妥当性を検証する．臨床データを用いた比較により光照射条件と安全性・有効性の関係性を評価する．これにより，ピコ秒レーザー皮膚治療の安全性・有効性評価における計算的手法の有用性を実証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，皮膚科・形成外科で適用拡大が期待される新規ピコ秒レーザー治療に対し，その作用機序の解明と計算的評価手法の構築を行う．治療効果は，病変メラノソームが含包されるメラニンの光吸収により破壊されて生じるため，組織，細胞・細胞小器官，分子の各階層に対してピコ秒パルス光による生体作用を解析する．本年度は，１．病変メラニンによるピコ秒パルス光の応答を考慮した治療効果の定量評価，２．臨床研究の論文公開データとの比較を行った．
１．病変メラニンによるピコ秒パルス光の応答を考慮した治療効果の定量評価
ピコ秒パルス光によるメラノソーム（病変細胞小器官）破壊の機序を解明するために，ピコ秒パルス光の高パワー密度によるメラニン分子の非線形吸収を考慮した数理モデルを構築し，その妥当性をメラニン試料に対するレーザー照射実験により検証した．提案モデルを用いてレーザー照射条件に応じたメラノソームの光吸収量を計算した．計算結果から，メラニン分子の非線形吸収によってピコ秒パルス光はナノ秒パルス光より約３倍効率よくメラノソームに光吸収させることを明らかにした．
２．臨床研究の論文公開データとの比較
臨床研究の論文公開データとの比較より，臨床研究で報告されているピコ秒パルス光とナノ秒パルス光による治療効果の差異を提案した計算的手法を用いて評価できることを実証した．これにより，ピコ秒レーザー皮膚治療の安全性・有効性における計算的評価手法の有用性を実証した．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
