機能的電気刺激による声帯の再運動化と喉頭機能の回復に関する研究

• Project/Area Number: 20K09704
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 片田 彰博 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (90281899)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 機能的電気刺激 / 声門閉鎖運動 / 埋め込み型電極 / 神経再支配 / 埋込型電気刺激装置 / 声帯運動 / 喉頭機能

Outline of Research at the Start

本研究では実験動物モデルとしてイヌを用いる。イヌの反回神経を切断し、声帯麻痺モデルを作成する。モデル動物の固定した声帯を再運動化させるために、内喉頭筋への神経再支配の誘導と機能的電気刺激による声帯運動の誘発をおこなう。神経再支配は反回神経障害部位の神経縫合によって誘導する。さらに麻痺している声門閉鎖筋に機能的電気刺激を加え、声帯運動を誘発する。そして長期間の電気刺激が神経再支配のスピードや正確性にどのような影響を及ぼすのか検討する。また、機能的電気刺激によって誘発される声帯運動を解析して、誘発された声帯運動が呼吸、発声、嚥下などの機能障害をどの程度回復させているのか確認する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、1)機能的電気刺激によって誘発される声帯の閉鎖運動や開大運動は反回神経麻痺による喉頭機能の障害を軽減できるのか確認する、2)長期 間にわたる機能的電気刺激の筋組織や神経組織に対する安全性を確認する、3)長期間にわたる機能的電気刺激の神経再支配の速さや正確性への影響を確認す る、以上の3点である。
これらの目的を達成するためには、反回神経を切断したイヌ声帯麻痺モデルと、麻痺している内喉頭筋を長期間にわたって刺激する完全埋め込み型の専用のシ ステムが必要となる。我々はすでに電子機器メーカーとの共同研究によって、イヌの声門閉鎖筋や声門開大筋の刺激に特化した完全埋め込み型の機能的電気刺激 システムの開発を完了している。
昨年度は、麻痺している右声門閉鎖筋の表面に電極を埋め込み、創部が安定した段階で体外から刺激発生装置を駆動させ、声門閉鎖運動を誘発する計画であった。合計3頭のイヌ声帯麻痺モデル動物に電極の埋込手術を施行した。1頭に創部の術後感染が生じたため、いったん留置した電極を抜去して新しい電極を再度留置する手術をおこなった。残りの2頭は創部に感染をおこすことはなかった。創部が安定するのを待って電気刺激をおこなったが、3頭いずれも電気刺激で有意な声門閉鎖運動を誘発できなかった。埋め込まれている電極を確認したところ、埋め込み手術から1か月の間に電極と刺激発生装置をつなぐリード線が破損していた。
最終年度である本年度は、電極を破損しにくいタイプに改良し長期間の安定性を確認する実験を計画していた。しかし、イヌの飼育室と実験室を設置している建物が老朽化により、使用できなくなった。立て替えの計画はなく、本学からもイヌを用いた実験の継続は難しいといわれたため、年度の途中ではあったが、科研廃止届けを提出し、承認された。

Research Products

• [Journal Article] 声帯麻痺 (2020)
  • Author(s): 片田彰博
  • Journal Title: 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 Volume: 92 Pages: 916-921
• [Presentation] Laryngeal pacing for reanimation of the paralyzed larynx (2022)
  • Author(s): Akihiro Katada
  • Organizer: The 16th meeting of the International Association of Phonosurgery
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 臨床セミナー1 声門開大術（Ejnell法による声帯外方移動術を中心に） (2022)
  • Author(s): 片田彰博
  • Organizer: 第34回日本喉頭科学会総会・学術講演会