2012 Fiscal Year Annual Research Report
中赤外レーザーを用いた生体分子振動励起による疾患選択的レーザー治療技術の開発
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24241029
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
粟津 邦男 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 克典 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20512073)
間 久直 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70437375)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー医療 / レーザー生体相互作用 / 中赤外レーザー / 低侵襲治療 / 疾患選択的治療 / 動脈硬化 / う蝕 |
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| Research Abstract |
粥状動脈硬化の低侵襲レーザー治療に関して、動脈硬化病変組織の主成分であるコレステロールエステルの吸収波長5.7μm帯の量子カスケードレーザーを用い、正常ウサギと動脈硬化発症ウサギに対して照射効果の検討を行った。平均パワー密度120 W/cm2で照射時間10 s、150 W/cm2で3-10 s、180 W/cm2で1-5 sの条件でレーザー照射を行うことにより、動脈硬化病変を選択的に切削可能であることが示された。また、高平均パワー密度で短時間の照射について詳細に検討を行い、照射時間1 sの場合、平均パワー密度240-300 W/cm2で動脈硬化病変の選択的な切削が、360 W/cm2で正常と動脈硬化病変での有意な切削差が観察された。しかしながら、十分な切削深さを得ることはできず、これは表面の熱収縮や炭化により吸収係数が増加したためと考えられた。パルス幅やパルス繰り返し周波数について詳細な検討を行い、レーザー照射表面の熱影響を改善する必要があることが分かった。
う蝕治療（虫歯）の低侵襲レーザー治療に関して、う蝕組織の主成分であるコラーゲンおよび齲蝕細菌の吸収波長6μm帯を波長可変可能な差周波発生方式レーザーを用い、ウシ歯健全象牙質およびその脱灰物に対して照射効果の検討を行った。波長5.70-6.60μm、平均パワー密度20 W/cm2、照射時間1-5 sの条件でレーザー照射を行い、波長5.8μm付近で脱灰象牙質を選択的に切削可能であることが示された。また、ヒトう蝕歯のう蝕象牙質部分に対して波長5.8μm付近における最適条件の検討を行った。波長5.85μm、平均パワー密度30-40 W/cm2の条件でレーザー照射を行うことにより、ヒトう蝕部分をを選択的に切削可能で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
粥状動脈硬化の低侵襲レーザー治療に関しては、連携研究者グループの浜松ホトニクス株式会社開発本部（秋草氏、枝村氏、吉田氏）と共同開発・評価を行った量子カスケードレーザーで良好な結果を得たが、より低侵襲な動脈硬化治療のためのデバイスとしては改良の余地があり、今後改良研究・開発を進める。
う蝕の低侵襲レーザー治療に関しては、ヒトう蝕歯を用いてin-vitroレベルでの有用性が実験的に証明されつつあり、当初計画以上に進展している。
消化器がんの低侵襲レーザー治療に関しては、実験による検討の結果、当初注目していた波長6μm帯ではなく波長10.6μmの利用が臨床での早期実用化の観点から優位であることが分かり、波長10.6μmのレーザーを利用した研究に計画を変更し（今後の研究の推進方策に記述）、実験を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
粥状動脈硬化の低侵襲レーザー治療に関しては、量子カスケードレーザーのパルス構造の改良に焦点を当て研究を進める。
う蝕の低侵襲レーザー治療に関しては、ヒトう蝕歯を用いた実験を引き続き行う。波長5.85μmのレーザーの利用でう蝕を選択的に切削できるメカニズムについて、波長（光吸収）、照射エネルギー密度、う蝕の機械的特性（固さ）に焦点を当て研究を進める。
消化器がんの低侵襲レーザー治療に関しては、波長10.6μmの炭酸ガスレーザーを用い、粘膜層切開と粘膜下層剥離を安全に行うことの可能なレーザー照射条件および、内視鏡下で粘膜下層剥離が可能なレーザー導光用ファイバーカテーテルの開発について詳細に検討を行う。
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