衝撃波応用による二分脊椎症に対する椎弓形成手術手技の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14657334
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 日下 康子 東北大学, 医学部附属病院, 助手 (00292219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193) ; 白根 礼造 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30206297)
• Keywords: 衝撃波医療 / レーザー医学 / 脳神経外科 / 二分脊椎 / 骨形成誘導 / 衝撃波工学 / レーザー誘発衝撃波 / 神経内視鏡

Research Abstract

平成14年度は中枢神経系近傍での使用が可能な内視鏡型衝撃波照射装置を試作し、脊椎模擬モデルを用いて衝撃波伝播動態の解析実験および二分脊椎動物モデルの作成を行った。
1.衝撃波照射装置の作成:本研究に先立って開発・報告したホロミウムYAGレーザー誘発キャビテーション現象を応用することにより、市販の神経内視鏡のworking channel内への衝撃波発生源の導入を試みた。限局したスペースに衝撃波発生装置を組み込む必要があることから4Frカテーテル内に光ファイバーを導光し、カテーテル先端部内面を金属加工することにより連続発振の際に生じるカテーテルの熱損傷の問題は解決し、同装置からの衝撃波の発生は確認した。この方法では、周囲組織に対して非侵襲的に目的とする椎弓欠損部まで到達することが可能となる利点がある。しかしながら、現段階ではスペースが限られているために発生衝撃波の過剰圧が十分ではなく、現在レーザーの変更、衝撃波発生部溶媒の変更により過剰圧を上げるための実験を思考中である。
2.衝撃波モデル照射実験:模擬物質実験による衝撃波伝播動態の解析を行った。椎弓および直下に存在する脊髄をアクリル・ゼラチンを用いて模擬し、衝撃波の伝播動態を解析したところ椎弓に対して垂直方向から衝撃波を照射することにより骨欠損部方向に骨成長を促すことが可能であることが示唆された。一方、脊髄の保護に関しては衝撃波による頭蓋骨形成時と同じく硬膜表面を衝撃波伝播緩衝材(ゴアテックス人工硬膜)により被覆することにより、損傷閾値以下に減衰できる可能性が示された。椎弓欠損部における骨形成誘導は衝撃波照射により誘導されることが示された。現在ラットを用いて二分脊椎モデルを作成し、上記衝撃波発生装置を用いて骨形成促進効果と衝撃波照射時の周囲組織への影響を検討中であり、来年度も継続の予定である。

Research Products

• [Publications] Nakagawa A, Kusaka T, Komatsu M, Hirano T, Sato M, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Application of shock wave for cranioplasty. In vivo study on rat calvarium and basic study for irradiating shock wave on the brain"Acta Bioengineering Biomechanics. 4(suppl 1). 178-179 (2002)
• [Publications] Nakagawa A, Hirano T, Komatsu M, Sato M, Uenohara H, Ohyama H, Kusaka Y, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Ho:YAG laser-induced liquid jet knife : Possible novel method for dissection"Laser Surg Med. 31. 129-135 (2002)
• [Publications] Nakagawa A, Hirano T, Kusaka Y, Sato M, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Biological effect of shock waves on rat brain : Pathological evaluation by compact Ho:YAG laser-induced cavitational shock wave generator"Proceedings of SPIE. 4948(in press). (2003)
• [Publications] Nakagawa A, Hirano T, Kusaka Y, Sato M, Uenohara H, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Biological effect of shock waves : Pressure dependent pathological changes in the rat brain"Proceedings of IFMBE. 3(2). 984-985 (2002)
• [Publications] Nakagawa A, Kusaka Y, Hirano T, Sato M, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Application of low amplitude shock wave for cranioplasty : Experiment in the rat calvarium"Proceedings of IFMBE. 3(2). 1004-1005 (2002)
• [Publications] Nakagawa A, Hirano T, Kusaka Y, Sato M, Uenohara H, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T: "Characteristics of Ho:YAG laser-induced cavitational shock wave generator"Proceedins of The 24th International Symposium on Shock Waves. (in press). (2003)
• [Publications] Nakagawa A, Kusaka Y, Shirane R, Yoshimoto T: "Osteopromotion for cranioplasty-exposure of shock wave at skull defect : preliminary experiment using rat calvarium"Child Nerv Syst. 18. 560-560 (2002)
• [Publications] 中川敦寛, 日下康子, 平野孝幸, 佐藤真理子, 斎藤務, 白根礼造, 高山和喜: "衝撃波を用いた頭蓋骨形成:衝撃波照射方法と安全性に関する検討"平成14年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 413-416 (2003)
• [Publications] 中川敦寛, 日下康子, 平野孝幸, 佐藤真理子, 斎藤務, 白根礼造, 高山和喜: "衝撃波による圧依存性脳損傷に関する組織学的検討"平成14年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 417-420 (2003)
• [Publications] 中川敦寛, 日下康子, 平野孝幸, 小松真, 佐藤真理子, 吉田貴之, 白根礼造, 高山和喜, 吉本高志: "衝撃波による骨形成誘導に関する基礎的研究"平成13年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 705-708 (2002)
• [Publications] 中川敦寛, 平野孝幸, 日下康子, 佐藤真理子, 上之原広司, 白根礼造, 高山和喜, 吉本高志: "頭蓋近傍における衝撃波の医療応用に関する基礎実験"東北大学流体科学研究所第14回研発表会講演論文集. 90-93 (2002)
• [Publications] 中川敦寛, 平野孝幸, 日下康子, 佐藤真理子, 上之原広司, 白根礼造, 高山和喜, 吉本高志: "簡易型ホロミウムYAGレーザー誘発キャビテーション衝撃波発生装置の医療応用に関する基礎実験"生体医工学JJME. 40(suppl.2). 126-127 (2002)
• [Publications] 佐藤真理子, 平野孝幸, 中川敦寛, 上之原広司, 小松真, 高山和喜, 吉本高志, 高山和喜: "Ho:YAGレーザー誘起液体ジェットに随伴する衝撃波"日本流体力学会年会2002講演論文集. 438-439 (2003)
• [Publications] 中川敦寛, 平野孝幸, 小松真, 上之原広司, 吉田康子, 白根礼造, 高山和喜, 吉本高志: "Ho:YAGレーザーの水中発振による脳組織への影響"日レ医誌(JJSLSM). 22. 219-219 (2002)
• [Publications] 佐藤真理子, 中川敦寛, 平野孝幸, 上之原広司, 白根礼造, 吉本高志, 高山和喜: "レーザー誘起水ジェットとその応用に関する研究"平成14年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 341-342 (2003)