2015 Fiscal Year Annual Research Report
組織切開・形態学的温存下に切開面周囲に薬液浸潤可能な衝撃波メスの開発
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15H04945
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 敦寛 東北大学, 大学病院, 助教 (10447162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 桂一 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (00737926)
川口 奉洋 東北大学, 大学病院, 助教 (10723447)
大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80536748)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 衝撃波 / ドラッグデリバリー / 医療機器開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、申請者らが基礎原理を開発し、現在、手術用治療器として産学連携体制で開発を進めているパルスジェットメス（Acta Neurochir (Wien) 2013）に微弱衝撃波を印加することで、従来の切開、剥離作用に加え、手術摘出腔周囲に薬剤を浸潤する機能を付加することである。分担者が開発した世界最高速度画像システム、申請者らが開発した衝撃波脳損傷モデル実験系（J Neurotrauma 2011）で微弱衝撃波の中枢神経系への影響を検討した後、非臨床（動物実験）で概念実証（proof of concept: POC）を確立することである。
本研究期間内では、1) 微弱衝撃波が中枢神経系に与える影響を動物生体～細胞レベルで電気生理学的、病理組織学的に明らかにする、2) 微弱衝撃波印加下における中枢神経系（脳）の切開可能な機器を試作し、従来の血管温存下の組織切開に薬剤浸潤効果が付加できることを、動物実験による非臨床レベルで概念実証（POC）を確立することを到達目標とする。
初年度である本年は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響を模擬モデル、細胞レベルで検討した。その結果、組織学的に微量ジェットを繰り返し注入することで液体がmm単位で浸潤する可能性が示唆された。
本研究課題は、東北大学流体科学研究所で30年以上の医工連携で蓄積してきた衝撃波医療研究を背景に、最先端の生体光学技術を取り入れ、微弱衝撃波により従来の手術用治療器に新たな付加価値を試みる点で独創性と学術的特徴がある。得られた知見は、病変の局所制御を行う新たな選択肢となる可能性だけでなく、様々な疾患に対する横展開と機器開発を含めた産業化に繋がる点においても意義がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は平成27年度から平成29年度までの3年間で行う研究であり、初年である平成27年は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響を模擬モデル、細胞レベルで検討する。2年目となる平成28年度は、微弱衝撃波が与える影響を生体レベルで検討するとともに、微弱衝撃波の印加が可能なパルスジェットメスを試作し、最終年となる平成29年度にはパルスジェットメスによる脳組織切開時に微弱衝撃波により切開面周囲に薬剤浸潤効果がもたらされることを動物実験レベルで明らかにするとともに、予備実験で可能性が示唆された従来の衝撃波による一過性血管透過性変化とは異なる浸潤効果の機序解明を進める。高速度撮影を用いた可視化実験は中川（桂）（東京大学）が、模擬モデル、生体への衝撃波照射の可視化、圧測定、理論解析は大谷（東北大学流体科学研究所）が、動物実験はレーザー方式のパルスジェットメスの開発担当者の川口（東北大学病院脳神経外科）が、機器の試作は申請者が担当する。
初年度である本年は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響を模擬モデル、細胞レベルで検討した。その結果、組織学的に微量ジェットを繰り返し注入することで液体がmm単位で浸潤する可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は平成27年度から平成29年度までの3年間で行う研究であり、2年目となる平成28年度は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響を模擬モデル、細胞レベルでの検討を継続するとともに、微弱衝撃波が与える影響を生体レベルで検討する。さらには、微弱衝撃波の印加が可能なパルスジェットメスを試作する。実験の工程は予定通りに推進しており、このままの研究体制で研究を継続（高速度撮影を用いた可視化実験は中川（桂）（東京大学）が、模擬モデル、生体への衝撃波照射の可視化、圧測定、理論解析は大谷（東北大学流体科学研究所）が、動物実験はレーザー方式のパルスジェットメスの開発担当者の川口（東北大学病院脳神経外科））し、最終年となる平成29年度にはパルスジェットメスによる脳組織切開時に微弱衝撃波により切開面周囲に薬剤浸潤効果がもたらされることを動物実験レベルで明らかにするとともに、予備実験で可能性が示唆された従来の衝撃波による一過性血管透過性変化とは異なる浸潤効果の機序解明を行うところまでを本研究期間内に実施する。
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[Journal Article] Pulsed Laser-induced Liquid Jet System for Treatment of Sellar and Parasellar Tumors: Safety Evaluation.2015
Author(s)
Nakagawa A, Ogawa Y, Amano K, Ishii Y, Tahara S, Horiguchi K, Kawamata T, Yano S, Arafune T, Washio T, Kuratsu JI, Saeki N, Okada Y, Teramoto A, Tominaga T.
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Journal Title
J Neurol Surg A Cent Eur Neurosurg.
Volume: 76（6）
Pages: 473-482
Peer Reviewed
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[Journal Article] Intraventricular hemorrhage on initial computed tomography as marker of diffuse axonal injury after traumatic brain injury.2015
Author(s)
Mata-Mbenba D, Mugikura S, Nakagawa A, Murata T, Kato Y, Tatewaki Y, Li Li, Takase K, Ishii K, Kushimoto S, Tominaga T, Takahashi S.
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Journal Title
J Neurotrauma
Volume: 32(5)
Pages: 359-365
Peer Reviewed
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