フェムト秒レーザーを用いた新たな尿路結石治療法の開発

• Project/Area Number: 22K09455
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 濱本 周造 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (80551267)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田口 和己 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (00595184) ; 永井 隆 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (20813447) ; 郡 健二郎 名古屋市立大学, その他部局等, 学長 (30122047) ; 安井 孝周 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (40326153) ; 磯谷 正彦 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 臨床研究医 (40906541) ; 岡田 淳志 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (70444966)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ホルミウムレーザー / 熱損傷 / 尿路結石 / 熱変性 / ホルミウムヤグレーザー / フェムト秒レーザー / 熱影響

Outline of Research at the Start

今回、医工連携共同研究プロジェクトにおいて、新たな結石治療デバイスとして、照射時に熱を発生させないフェムト秒（FS）レーザーに着目した。
本研究の目的は、ホルミウムヤグレーザーの周囲熱影響や結石破砕効果を解析し、その成果を発展させ、FSレーザーの周囲熱影響と結石破砕効果を調べることである。そのために、以下の３つのex vivo研究を計画する（研究①ホルミウムヤグレーザーを用いた周囲熱影響の解析、研究②レーザーセッティングの違いによるシュウ酸カルシウム模擬結石の破砕効果の検討、研究③フェムト秒レーザーを用いた結石破砕効果及び周囲熱影響の解析）。

Outline of Annual Research Achievements

現在、尿路結石の治療法としてホルミウムヤグレーザーを用いた経尿道的腎尿管砕石術（TUL）が主流となっている。ホルミウムヤグレーザーは、photothermal effect（光熱効果）により、破砕効果は強い。しかし、術後合併症として、レーザー熱による尿管狭窄や、それに伴う腎機能障害が問題となっている。私たちは、これまでにハンズオンセミナーを主催し、手技的アプローチの改善による合併症の軽減に努めてきた。しかしTULの件数の急増とともに尿管狭窄も激増しており、レーザー熱を発生しない新たな砕石装置の開発が必要と考えた。
今回、医工連携共同研究プロジェクトにおいて、新たな結石治療デバイスとして、照射時に熱を発生させないフェムト秒（FS）レーザーに着目した。FSレーザーは、パルス幅が短い「超短パルスレーザー」と言われ、網膜治療に用いられている。本研究では、FSレーザーの結石破砕効果およびその周囲熱影響を解析し、「フェムト秒(FS)レーザーを用いた尿路結石治療の確立」を目指す。
研究１として、ホルミウムヤグレーザーによる周囲熱影響を解析した。レーザーの連続照射により急速に周囲温度上昇が見られた。またレーザーセッティングとしては広いパルス幅の設定で、温度の広がりが大きかった。一方、灌流使用下では温度上昇が抑えられた。
研究２として、尿管狭窄となった尿管組織を病理学的に評価した。結果、尿管狭窄の原因として、周囲の繊維化、粘膜の脱落、尿管壁に石灰化が迷入していることがわかった。また、根治的腎摘除の際に採取した尿管組織にレーザーを照射しその組織変性を調べたところ、粘膜よりも筋層の損傷を認めることがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ホルミウムヤグレーザーの熱影響を順調に解析できている。また本研究の最も中心にあるフェムト秒レーザーによる砕石や周囲熱影響についても解析が始まっており、概ね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

今後、フェムト秒レーザーを用いた砕石、周囲熱影響について解析する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Efficacy of Robot-Assisted Ureteroureterostomy in Patients with Complex Ureteral Stricture after Ureteroscopic Lithotripsy (2023)
  • Author(s): Hamamoto Shuzo, Taguchi Kazumi, Kawase Kengo, Unno Rei, Isogai Masahiko, Torii Koei, Iwatsuki Shoichiro, Etani Toshiki, Naiki Taku, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • Journal Title: J. Clin. Med Volume: 12 Issue: 24 Pages: 7726-7726
  • DOI: 10.3390/jcm12247726
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PHYOX2: a pivotal randomized study of nedosiran in primary hyperoxaluria type 1 or 2 (2023)
  • Author(s): Michelle A Baum, Craig Langman, Pierre Cochat, John C Lieske, Hamamoto Shuzo, Satoh Hiroyuki, Chebl Mourani, Gema Ariceta, Armando Torres, Martin Wolley, Jaap Groothoff, Wesley Hayes, Takayama Tatsuya, Ralf Rosskamp, Kerry Russell, Jing Zhou, Aniruddha Amrite, Bernd Hoppe
  • Journal Title: Kidney International Volume: 103 Pages: 207-217
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impact of pelvicalyceal anatomical variation on surgical outcomes of endoscopic combined intrarenal surgery (2023)
  • Author(s): Kawase Kengo, Hamamoto Shuzo, Taguchi Kazumi, Inoue Takaaki, Okada Shinsuke, Sugino Teruaki, Isogai Masahiko, Torii Koei, Yanase Takahiro, Okada Tomoki, Hattori Tatsuya, Chaya Ryosuke, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • Journal Title: BJUI Compass Volume: 4 Pages: 173-180
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Randomized, Single-Blind Clinical Trial Comparing Robotic-Assisted Fluoroscopic-Guided with Ultrasound-Guided Renal Access for Percutaneous Nephrolithotomy (2022)
  • Author(s): Taguchi Kazumi、Hamamoto Shuzo、Okada Atsushi、Sugino Teruaki、Unno Rei、Kato Taiki、Fukuta Hidekatsu、Ando Ryosuke、Kawai Noriyasu、Tan Yung Khan、Yasui Takahiro
  • Journal Title: Journal of Urology Volume: 208 Issue: 3 Pages: 684-694
  • DOI: 10.1097/ju.0000000000002749
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Efficacy of ultrasound monitoring during extracorporeal shock wave lithotripsy: A multi-institutional propensity score-matched study (2022)
  • Author(s): Isogai Masahiko, Hamamoto Shuzo, Kawase Kengo, Okada Tomoki, Hattori Tatsuya, Chaya Ryosuke, Hamakawa Takashi, Sugino Teruaki, Taguchi Kazumi, Umemoto Yukihiro, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • Journal Title: International Journal of urology Volume: 29 Pages: 1054-1060
  • Peer Reviewed