2017 Fiscal Year Annual Research Report
ミクロ・ナノ熱工学によるがんの早期診断と低侵襲治療
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16H04273
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 名誉教授 (80173962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
小玉 哲也 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40271986)
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
櫻井 篤 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20529614)
藤村 卓 東北大学, 大学病院, 助手 (50396496)
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
岡部 孝裕 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (70772713)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体伝熱 / ミクロ熱工学 / 熱物性計測 / レーザー / プラズモン共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、申請者らの熱工学の医療応用研究を飛躍的に発展させ、生体内のミクロ・ナノスケール熱工学とその医療応用を目指した研究を推進することを目的としている。平成２９年度は、藤村分担者主導のもと臨床試験を通じた皮膚がんの熱物性診断の研究と、ふく射エネルギー注入によるハイパーサーミアのな治療法の解析に着手した。
皮膚がんの熱物性診断のため、平成２９年度に開発した超高精度ミクロ温熱プローブは、表面温度を高精度に計測し、かつ皮膚への供給熱量を制御することで熱物性を計測することが可能である。このプローブはサーミスタを２個用い、１つは表面温度のセンシングおよびパルス加熱源として、もう１つはセンシング用サーミスタからの熱損失をキャンセルするための熱源として利用している。また、研究室所有の標準温度計を用いて校正することにより、温度の確度を5mKまで高めている。臨床試験のプロトコルの作成を行い、倫理委員会の承認を得た上で臨床試験を行った。現在、様々な条件下での熱物性値を蓄積している段階である。
ふく射エネルギーを利用したレーザーハイパーサーミアでは、数値シミュレーションモデルの高度化を行った。過去に行った食肉に対するレーザー加熱実験のデータを利用し、シミュレーションモデルの妥当性を確認し、生体組織の光学物性が温度場および焼灼範囲に及ぼす影響を評価した。吸収係数の個体差が治療効果へ与える影響が大きいことが実験及び解析から明らかになり、正確な予測のためには、吸収係数をその場で評価する必要があることが示された。
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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
ミクロ温熱プローブを用いた皮膚がんの熱物性診断では、臨床試験を開始することができ、今後熱物性と病態の関連性の評価へ展開可能な状態であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発したミクロ温熱プローブを用いて皮膚やその病態における熱物性の測定により、皮膚がん熱物性診断を継続して行う。現在行っている臨床試験にてデータが蓄積されており、皮膚がんの状態と熱物性の関係性の評価に今後着手する。
また、光エネルギー伝播と表層冷却機構によって最適化したレーザー加熱装置を製作する。加熱光源には購入した、半導体レーザーと光ファイバー光学系を使用し、体表面冷却装置を組み合わせて平成30年以降に行う実験の準備を行う。
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