2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of an intraoperative identification of the recurrent nerve based on Raman spectroscopy to improve the prognosis of esophageal cancer

Research Project

Project/Area Number	21K12730
Research Institution	Oita University
Principal Investigator	柴田智隆大分大学, 医学部, 講師 (20566905)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	衛藤剛大分大学, 医学部, 准教授 (00404369) 大嶋佑介富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639) 小川雄大大分大学, 医学部, 病院特任助教 (40733621)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	食道癌 / ラマン分光法 / 反回神経麻痺
Outline of Annual Research Achievements	食道癌に対する標準治療はStage0期の早期食道癌とStageIVの進行食道癌を除き手術による根治切除である。その術後合併症である反回神経麻痺は、患者のQOL低下と死亡率に関連する重大な合併症でありながら術後高率に発症する。しかしながら、未だ発生予防方法は確立されておらず、新しい反回神経麻痺予防方法の開発は急務である。本研究では、次世代の術中光診断技術として昨今世界的に注目が高まっている「Raman分光法」を応用し、反回神経に触らずして手術を行うことで反回神経麻痺を予防するための画期的な手術方法、“Non touch neural isolation method（NOTON）”を開発することを目的とする。令和4年度では臨床実用化に向けた装置の性能評価および診断精度の検証を行った。方法として、手術室に小型ラマン分光器（近赤外光レーザー搭載、60倍対物レンズにて標本に光照射、同じ対物レンズにてラマン散乱光を観測）を持ち運び、切除直後の標本の正常直腸粘膜、漿膜のラマンスペクトルを網羅的に計測した。また，計測されたラマンスペクトルデータに対して、ノイズ除去処理後、主成分分析および線形判別分析を適用した。結果は正常直腸粘膜においては自家蛍光発生による背景光が極めて強く、粘膜組織に特徴的なラマンピークを検出できなかった。漿膜では付着している脂肪組織のラマンスペクトルが顕著に観測された。本年度の成果は実際に手術室でのラマン分光器測定を行うことができた点である。通常のラマン分光器は備え付け型であり持ち運びは想定されていない。しかし、ラマン分光器を小型化することにより手術室に持ち運ぶことができ、さらには組織の測定を行うことができたのは大きな成果である。さらなる研究の発展のために、来年度は術中リアルタイム測定を想定した動物実験に取り組む予定である。
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3年間でポータブルラマン分光器を用いた臨床試験を行うことを目的としている。令和4年度は当初の計画通り、ラマン分光法の臨床応用に向けた装置の開発および性能評価を行った。実際に手術室での小型ラマン分光器の運用は当初の計画通りに進んでおり、臨床研究まで行うことができたために研究は順調に進んでいる。これは、脂肪組織や出血など様々な修飾物がある術野内で1mmに満たない反回神経の検索を行わなければならない食道癌手術時に、対象物に触らずして物質を特定する方法として「ラマン分光法」が実用可能であることを示唆している。本年度の成果は、ラマン分光法の神経組織同定のための基礎的検討の役割を果たしたと言える。
Strategy for Future Research Activity	令和5年度は、ラマンスペクトルを測定可能なファイバー型デバイスの開発も進めていくと同時に、豚を用いた腹腔鏡手術時のラマン分光測定を計画している。これは、実際に想定している術中リアルタイム診断を行うための動物実験であり、腹腔鏡手術中に組織をラマン分光法により同定することができるかを評価するものである。富山大学工学部と共同制作した小型卓上ラマン分光器（レーザー強度を5倍以上、CCD検出器感度を2倍以上として、術中に1計測あたり1分以内で可能なファイバ型デバイス）を用いて大型動物実験にて検証を行う。