1998 Fiscal Year Annual Research Report
衝撃波照射にあらわれるガン細胞の鑽孔現象の動力学的機序に関する研究
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10450071
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 叡 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10021982)
庵谷 尚正 東北大学, 医学部, 助手 (50232145)
佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752)
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| Keywords | 水中衝撃波 / 生体模擬物質 / ホログラフィー干渉計 / フーリエ縞解析 / 値シミュレーション / 二段軽ガス銃 / ガン細胞 / 鑽孔過程 |
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| Research Abstract |
水中衝撃波フォーカッシングを利用する医療法は、腎臓結石の破砕除去ばかりでなく、衝撃波と骨との干渉を利用する整形外科への応用、衝撃波と気泡の干渉を利用する脳血栓の血行再建術への応用など、目覚ましい発展を遂げている。中でも、抗ガン剤を投与した環境下で、抗ガン剤に反応しないガン細胞に対して衝撃波を照射するとき、ガン細胞の表面がされ鑚孔される間に抗ガン剤が強制的にガン細胞の中に取り込まれることが発見されている。本研究はこの機序の解明を目指し、本年度に得た結果を要約すれば:
(1) 生体中の衝撃波伝播を数値シミュレーションするために、衝撃波伝播に対して非一様な特性を示す生体を模擬する媒体の生成について考察した。模擬生体は複雑な構成を持つが数値計算モデルの設定が容易である必要があり、ほぼ同一直径を持つゼラチン球と液体の混合物が適当と判断し、ゼラチン球の量産に成功した。さらに、その中を伝播する衝撃波の減衰・反射・回折を明らかにした。
(2) 水中衝撃波を定量的に光学可視化するために、有限干渉縞ホログラフィ干渉計写真の縞分布をフーリエ縞解析する方法を確立し、次年度計画に組み込まれている位相百変位干渉計法のソフト開発と運用の準備を完了した。
(3) 非一様媒体中を伝播する衝撃波と界面の干渉を定量的に数値解析するために、界面の大変形を精度良く記述できる差分法を開発し、数値シミュレーション法を確立した。特に、確立した数値解法を検定する問題として液滴と衝撃波の干渉過程の実験結果と比較し、良い一致を導びいた。
(4) 飛行体直径25mmの縦型二段軽ガス銃を試作し、その先端に遊離ガン細胞を浮遊させた試験槽を取り付けて、様々の強さの衝撃波を負荷したときの標記の実験に対する準備を完了した。
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[Publications] T.Kodama,K.Takayama: "Dynamic Behavior of Bubbls during Extracorporeal Shock-Wave Lithotrpsy" Ultrasound in Med.& Biol.24・5. 723-738 (1998)
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[Publications] D.Igra,K.Takayama: "Interaction of a Cylindrical Liquid Droplet with a Planar Shock Wave" Proc.of VSI-SPIE98. AB134 (1998)
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[Publications] 杉本真也、高山和喜: "生体模擬物質中を伝搬する衝撃波の減衰" 平成10年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 57-60 (1999)
