術中蛍光スペクトル情報に基づいた低侵襲高精度診断・治療一体化医療システムの開発

• Project/Area Number: 23680049
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 廖 洪恩 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40396784)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥24,960,000 (Direct Cost: ¥19,200,000、Indirect Cost: ¥5,760,000); Fiscal Year 2013: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2012: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2011: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 診断治療一体 / 蛍光計測 / 低侵襲治療 / 高精度診断 / 医療システム / 診断治療一体化

Research Abstract

平成25年度では、開発された「レーザ蒸散技術とメカトロニクス、コンピュータを駆使した標的腫瘍診断・治療デバイス」、「内視鏡に搭載可能な腫瘍組織の蛍光計測およびレーザ蒸散できる小型装置」などの技術融合とシステム統合を行い、また、下記の「低侵襲診断・治療における基礎技術の融合とシステムの統合」の研究開発も取り組んだ。
低侵襲診断・治療における基礎技術の融合とシステムの統合の研究開発では、専門医や連携研究者との議論を行い、ファントム実験による評価を繰り返すことで完成度を臨床のレベルまで高めていく。また、治療デバイスと術中画像表示を統合し、ナビゲーションシステムへと発展させ、これまで成し得なかった精度の高い位置情報を術者に提示した。各種治療に適した表示方法、並びに精度について検討し、システムの基本性能試験の後、動物実験等によりその機能を評価し改良を行った。また、手術の要求仕様や具体的な使途、さらには手術シナリオにおける開発したシステムの位置づけなども綿密に検討した。
以上の技術開発により、低侵襲治療技術の限界を突破し、病変部位の細胞機能情報・疾患情報を計測・診断し、マクロからミクロへと局所治療へ進め、従来の低侵襲診断治療より高精度かつ高効率な標的治療システムを構築した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Automatic Laser Scanning Ablation System for High-precision Treatment of Brain Tumors (2013)
  • Author(s): H. Liao, K. Fujiwara, T. Ando, et al.
  • Journal Title: Laser in Medical Science Volume: 28 Issue: 3 Pages: 891-900
  • DOI: 10.1007/s10103-012-1164-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vessel bifurcation visualization based on intraoperative three-dimensional ultrasound and catheter path for image-guided catheter intervention (2013)
  • Author(s): K. Luan, T. Ohya, H. Liao, et al.
  • Journal Title: Computerized Medical Imaging and Graphics Volume: 37 Issue: 2 Pages: 113-122
  • DOI: 10.1016/j.compmedimag.2013.01.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Integrated Diagnosis and Therapeutic System using Intraoperative 5-Aminolevulinic-Acid-Induced Fluorescence Guided Robotic Laser Ablation for Precision Neurosurgery (2012)
  • Author(s): Hongen Liao, Masafumi Noguchi, Takashi Maruyama, et al.
  • Journal Title: Medical Image Analysis Volume: 16(3) Issue: 3 Pages: 754-766
  • DOI: 10.1016/j.media.2010.11.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intravascular Catheter Navigation Using Path Planning and Virtual Visual Feedback for Oral Cancer Treatment (2011)
  • Author(s): Junchen Wang, Takashi Ohya, Hongen Liao, et al.
  • Journal Title: The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery Volume: 7(2) Issue: 2 Pages: 214-224
  • DOI: 10.1002/rcs.392
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Stereoscopic fluorescence camera system for simultaneous measurement of wall motion and blood perfusion of a beating heart (2013)
  • Author(s): T. Ando, H. Kim, E. Kobayashi, H. Liao, et al.
  • Organizer: Proc. of the 27th International Congress and Exhibition, Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
• [Presentation] 残存脳腫瘍除去のための細径レーザ焼灼装置の開発 (2012)
  • Author(s): 小池，安藤，水村，ほか
  • Organizer: 第51回日本ME学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Localization of Fluorescent Substance in Scatting Turbid Media: Simulation and Phantom Validation (2012)
  • Author(s): H. Liao, S. Wang, T. Ando, et al.
  • Organizer: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] Automatic laser ablation system for precision treatment of brain tumors (2012)
  • Author(s): H. Liao, K. Fujiwara, T. Ando, et al.
  • Organizer: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: Pisa, Italy
• [Presentation] 残存脳腫瘍除去のためのレーザ焼灼装置のフォーカス機能に関する研究 (2012)
  • Author(s): 水村，安藤，小林，ほか
  • Organizer: 第21回日本コンピュータ外科学会大会
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] Fluorescence-intensity compensation based on position measurement using laser dot pattern (2011)
  • Author(s): T.Ando, S.Joung, H.Kim, E.Kobayashi, H.Liao, I.Sakuma
  • Organizer: Proc.of the 25th International Congress and Exhibition, Computer Assisted Radiology and Surgery
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
• [Presentation] 残存脳腫瘍除去のためのレーザ蒸散システムの開発 (2011)
  • Author(s): 小池純基, 安藤岳洋, 廖洪恩, 他
  • Organizer: 第20回日本コンピュータ外科学会大会,日本コンピュータ外科学会誌, J.JSCAS, Vol.13 No.3, pp.210-211, 2011
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 5-ALA蛍光計測に基づく細胞密度予測による脳腫瘍識別に関する検討 (2011)
  • Author(s): 小池純基, 後藤啓介, 安藤岳洋, 他
  • Organizer: 第50回日本ME学会大会,日本生体工学会誌生体医工学,Vol.49, Suppl.1, p.32, 2011
  • Place of Presentation: 東京