2011 Fiscal Year Annual Research Report
高過剰圧波による高次脳機能損傷:ブレーンマシーンインターフェースによる機能回復
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22689039
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 敦寛 東北大学, 病院, 助教 (10447162)
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| Keywords | 衝撃波工学 / レーザー工学 / 高エネルギー外傷 / 対側損傷 / 部外傷モデル / blast injury / アジ化銀 / 高速度撮影 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、blastwave(BW)脳損傷モデルにおいて高次脳機能に関するプロファイルを行動科学的、電気生理学的、細胞生物学的に明らかにしたうえで、これらのモデュレーションを行うことに関する基礎的知見を得ることである。昨年度に引き続き行った任意の衝撃波を照射後の頭蓋内伝播に関する工学的検討では、生体を模擬した多層媒体モデル(ゼラチン(脳)、水(髄液)、アクリル(頭蓋骨)、空気)の伝播動態を衝撃解析ソフトウエアANSYS AUTODYNによる数値解析を行った。微小爆薬起爆後、波はゼラチン中を伝播し、減衰しながら水界面に到着、ゼラチン-水間では音響インピーダンスは差が少ないため、界面で反射はなく透過した。その後、アクリルへ到達し圧縮波として一部反射、透過して、透過した波は空気界面に到達し膨張波として反射、アクリル-水間で膨張波が一部透過、一部は圧縮波として反射して、透過した膨張波が水、ゼラチン中を伝播して、負圧領域を拡大した。水-アクリル間で反射した波は、逆転して圧縮波となり、アクリル内で減衰しながらアクリル-空気、アクリル-水の各界面で膨張、圧縮と反転を繰り返した。水、ゼラチン内の負圧領域は、気泡が発生するのに十分な負圧になっていた。水-アクリル界面における反射波による最大圧力は、アジ化銀の質量が大きい程最大圧力が高く、反射面(水-アクリル界面)に近い程最大圧力が高かった。媒体が複雑化に伴い、水-アクリル界面での反射波到達直後に膨張波が到達することでこの部分での圧力変動は激しくなり、この領域の与える負荷が大きいことが予想され、動物実験とモデル実験での可視化結果に合致する所見であった。電気生理学的変化の検討は特殊なシールドを製作し、内部でBW照射後の脳波測定を行った。これらの知見は米国でも評価を受け、現在、米国内複数施設の研究者と米国内で、blast waveに対する脳保護に関する新たなプロジェクトの研究分担者として競争的資金申請中である。
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[Journal Article] Hypotension and hypoxia within 72 hours in traumatic brain injury patients : Retrospective analysis of prevalence and impact on hospital discharge death at Japanese tertiary referral hospital2012
Author(s)
Nakagawa A, Furuya K, Washio T, Mugikura S, Kudo D, Arafune T, Mata Mbemba D, Miyamura N, Tateno M, Sato T, Karibe H, Kushimoto S, Tominaga T
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Journal Title
Acta Neurochir (Suppl)
Volume: (in press)
Peer Reviewed
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[Journal Article] Pulsed laser-induced liquid jet : evolution from shock/bubble interaction to neurosurgical application2012
Author(s)
Nakagawa A, Kumabe T, Ogawa Y, Hirano T, Nakano T, Watanabe M, Yamamoto H, Ohtani K, Satomi S, Takayama K, Tominaga T
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Journal Title
Shock Waves
Volume: (未定)(in press)
Peer Reviewed
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[Journal Article] Experimental application of pulsed laser-induced water jet for endoscopic submucosal dissection : mechanical investigation and preliminary experiment in swine2012
Author(s)
Sato C, Nakano T, Nakaeawa A, Yamada M, Yamamoto H, Kamei T, Miyata G, Sato A, Fujishima F, Nakai M, Niinomi M, Takayama K, Tominaga T, Satomi S
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Journal Title
Digestive Endoscopy
Volume: (未定)(in press)
Peer Reviewed
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[Journal Article] Chronological analysis in Tohoku University Hospital during the first 72 hours after the Great East Japan Earthquake2012
Author(s)
Nakagawa A, Furukawa H, Kudo D, Abe Y, Sato D, Washio T, Arafune T, Arii M, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
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Journal Title
IEEE Pulse
Volume: (未定)(in press)
Peer Reviewed
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[Journal Article] Experimental application of pulsed laser-induced liquid jet (LILJ) technology for esophagogastrointestinal endoscopic treatment2012
Author(s)
Nakano T, Yamada M, Nakagawa A, Yamamoto H, Nakagawa A, Yamamoto H, Nakai M, Miyata G, Miyazaki S, Sato A, Takayama K, Tominaga T, Satomi S
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Journal Title
Proceedings of BMPE
Volume: (未定)(in press)
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[Journal Article] Preliminary experiment for neuroendoscopic application of pulsed Ho : YAG laser-induced liquid jet2012
Author(s)
Nakagawa A, Nakano T, Ogawa Y, Yamamoto H, Sato C, Yamada M, Nakai M, Sun M, Miyata G, Niinomi M, Takayama K, Satomi S, Tominaga T
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Journal Title
Proceedings of BMPE
Volume: (未定)(in press)
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[Presentation] Hypotension and hypoxia within 72 hours in traumatic brain injury patients : Retrospective analysis of prevalence and impact on hospital discharge death at Japanese tertiary referral hospital2011
Author(s)
Nakagawa A, Furuya K, Washio T, Mugikura S, Kudo D, Tatsuhiko A, Mata Mbemba Daddy, Miyamura N, Tateno M, Sato T, Karibe H, Kushimoto S, Tominaga T
Organizer
XV International Conference on Brain Edema and Cellular Injury
Place of Presentation
Nichidai Kaikan, Tokyo
Year and Date
2011-11-24
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[Presentation] Clues to deal with "unexpected" disaster and huge mismatching during the first 72 hours : Lessons from the chronologies2011
Author(s)
Nakagawa A, Furukawa H, Abe Y, Kudo D, Endo T, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
Organizer
在ボストン日本領事館東北大学中川医師、Masschusetts医師会、在ボストン災害識者を交えての総領事主催懇談会
Place of Presentation
在ボストン日本総領事館,Boston, MA, United States(講演招待)
Year and Date
2011-09-01
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[Presentation] Clinical microsurgical experience and experimental endoscopic application of pulsed Ho : YAG laser-induced liquid jet2011
Author(s)
Nakagawa A, Nakano T Ogawa Y, Yamamoto H, Sato C, Yamada M, Nakai M, Sun M, Miyata G, Niinomi M, Takayama K, Satomi M, Tominaga T
Organizer
50 th aanual conference of Japanese annual conference of Japanse society of Biogical engineering
Place of Presentation
東京電機大学
Year and Date
2011-05-01
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