Control of implantable ventricular assist device driveline exit site infection by infrared irradiation

Research Project

Project/Area Number	21K08855
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	片平晋太郎東北大学, 大学病院, 講師 (80870138)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	窪田博杏林大学, 医学部, 教授 (00262006) 坂爪公東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (10837032) 齋木佳克東北大学, 医学系研究科, 教授 (50372298) 青柳哲史東邦大学, 医学部, 准教授 (50581609)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	植込型補助人工心臓 / ドライブライン感染 / 近赤外線 / 黄色ブドウ球菌 / バイオフィルム / 赤外線
Outline of Research at the Start	重症心不全に対する植込型補助人工心臓治療が確立され、治療症例数が着実に増加している一方、ドライブライン感染が移植待機中の大きな課題となっている。人工物のドライブラインに感染が生じると、細菌が生成するバイオフィルムにより治療抵抗性となる。従来の治療では完治することが困難であり、患者のQOLの低下と医療コストの増大に繋がっている。この問題を解決するために、新しいエネルギーデバイスである赤外線を利用した光アブレーション装置を用いて、難治性のドライブライン感染を治癒させることを考案した。本研究では、ドライブライン感染に対する新しい治療法を確立し、将来的な臨床導入への道筋を立てることを目的としている。
Outline of Annual Research Achievements	2022年度は2021年度に引き続き、実験小動物における近赤外線照射実験を行った。雄Sprague-Dawleyラット14週齢を用いて、全身麻酔下に背部にドライブライン貫通部を想定した創部を4つ作成、複数の条件で近赤外線照射を行い、皮膚および皮下組織の変化を病理学的に評価した。（照射出力0-80%、照射時間5s-30s）その結果、近赤外線照射後の皮下組織では膠原繊維が変性しており、照射出力や照射時間に比例するようにより深達度が大きくなることが確認された。また現在照射を行った条件では腹腔内臓器に影響がないことも確認している。一方で一定以上の照射出力や照射時間では組織の炭化や組織内空気の爆発といった有害事象が発生することも確認された。また、近赤外線照射後の慢性的な変化も病理学的な評価を行った。先の実験と同様に雄Sprague-Dawleyラット14週齢を用いて、全身麻酔下に背部にドライブライン貫通部を想定した創部を4つ作成、複数の条件で近赤外線照射を行い、照射直後、照射翌日、照射3日後、照射7日後にsacrificeし、皮膚および皮下組織を摘出、病理学的評価を行った。この結果から、一定以上の照射出力や照射時間では組織の創傷治癒に遅延が出ることも確認された。以上の結果から、ドライブライン貫通部への照射に適切と思われる出力(10%-25%)、照射時間(10sec-20sec)の範囲を確認した。また、当院感染症科および形成外科の協力の下、黄色ブドウ球菌株を入手し、現在感染モデルの作成を行っている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 東北大学動物実験施設の改築工事に伴い、実験の中断期間が存在し若干の遅れが生じた。
Strategy for Future Research Activity	2023年度は現在作成している黄色ブドウ球菌感染モデルに対して、これまでの実験で判明した至適照射設定で近赤外線照射を行い、感染治療に対して病理学適評かを行う予定である。