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多機能性マイクロバブルを利用した非侵襲超音波診断/治療システム

研究課題

研究課題/領域番号 18206020
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

松本 洋一郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)

研究分担者 高木 周  独立行政法人理化学研究所, 和光研究所, チームリーダー (30272371)
葭仲 潔  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (90358341)
森安 史典  東京医科大学, 医学部・, 主任教授 (80191055)
梅村 晋一郎  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20402787)
姫野 龍太郎  独立行政法人理化学研究所, 情報基盤センター, センター長 (60342838)
小野 謙二  , 独立行政法人理化学研究所, チームリーダー (90334333)
金子 暁子  筑波大学, シスラム情報工学研究科, 講師 (40396940)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
49,530千円 (直接経費: 38,100千円、間接経費: 11,430千円)
2008年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2007年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2006年度: 26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円)
キーワード集束超音波 / マイクロバブル / エネルギー放出 / 非侵襲計測 / 多機能性 / 診断 / 治療 / 微小気泡 / 医療応用 / 気泡数密度 / HIFU
研究概要

本研究では多機能性マイクロバブルを利用した非侵襲超音波診断/治療システムの実現に向け,標的治療患部のみを治療するための加熱領域制御手法を開発し,以下の知見および成果を得た.
マイクロバブルが媒質中に一様分布していると,音源側のマイクロバブルが超音波エネルギーを吸収することにより,音源側の温度が上昇してしまう.しかしながら 集束超音波の焦点領域のみにマイクロバブルが分布していれば,焦点領域で効率の良い加熱を得ることが可能である.そこで,・s オーダーの非常に短いバースト波を照射することで,音源側のマイクロバブルを破壊し,その後に加熱するための超音波を照射するという手法を考案した.考案した手法において,マイクロバブル破壊用超音波を適切な照射回数を与えることで,焦点でのみ加熱領域を形成することができた.また,マイクロバブル破壊用超音波において,気体が溶解するための照射休み時間を適切に与えることで,様々な種類のマイクロバブルに対し,焦点での加熱領域形成を実現できることを確認した.さらに球面annular 形状のアレイ型トランスデューサを駆動するシステムを構築し,伝播方向の圧力ピークを意図した位置に正確に電気的に制御できることを確認した.また,in vivo 実験においてもμバブルの加熱増強効果を確認した.
以上のようにマイクロバブルと集束超音波と組み合わせることにより,理想的な診断/低侵襲治療統合システムを構築できる可能性の一端を示した.

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (40件)

  • [雑誌論文] ソナゾイドによる加熱増強効果の検討2009

    • 著者名/発表者名
      葭仲潔
    • 雑誌名

      INNERVISION (in press)

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 集束超音波とマイクロバブルによるがん治療法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会誌 (in press)

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 集束超音波とマイクロバブルによるがん治療法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      葭仲潔
    • 雑誌名

      日本機械学会誌 (in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波結石治療技術の開発-キャビテーション制御による結石破砕法の確立-2008

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎
    • 雑誌名

      超音波TECHNO Vol.20No.6

      ページ: 35-41

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波結石治療技術の開発-キャビテーション制御による結石破砕法の確立-2008

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎
    • 雑誌名

      超音波TECIHNO Vol.20,No.6

      ページ: 35-41

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミクロスケールにおける気液界面の局所・瞬時的定義について2007

    • 著者名/発表者名
      菊川豪太, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B 編 73(725)

      ページ: 118-125

    • NAID

      110006165262

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミクロスケールにおける気液界面の局所・瞬時的定義について2007

    • 著者名/発表者名
      菊川豪太, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B 第73巻-725号

      ページ: 118-125

    • NAID

      110006165262

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 流体力学の医学分野への応用(超音波とマイクロバブルを用いた非侵襲治療)2006

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎, 藤原暁子, 吉澤晋, 金子幸生
    • 雑誌名

      ながれ 25

      ページ: 533-541

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書 2006 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cloud Cavitation Control for Lithotripsy Using High Intensity Focused Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      T.Ikeda, S.Yoshizawa, M.Tosaki, J.S.Allen, S.Takagi, N.Ohta, T.Kitamura , Y.Matsumoto
    • 雑誌名

      Ultrasound Med Biol 32(9)

      ページ: 1383-1397

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of micro gas bubles of uniform diameter in an ultrasonic field2006

    • 著者名/発表者名
      Makuta T., Takemura,F., Hihara, E., Matsumoto Y., & Shoji, M
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics 548

      ページ: 113-131

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cloud Cavitation Control for Lithotripsy Using High Intensity Focused Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, S. Yoshizawa, M. Tosaki, J. S. Allen, S. Takagi, N. Ohta, T. Kitamura and Y. Matsumoto
    • 雑誌名

      Ultrasound Med Biol. 32(9)

      ページ: 1383-1397

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of micro gas bubbles of uniform diameter in anultrasonic field2006

    • 著者名/発表者名
      Makuta, T., Takemura, F., Hihara, E., Matsumoto, Y. & Shoji, M.,
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics 548

      ページ: 113-131

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験2009

    • 著者名/発表者名
      歌代浩志
    • 学会等名
      第14回キャビテーションに関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台(日本)
    • 年月日
      2009-03-20
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子導入に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      第14回キャビテーションに関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台(日本)
    • 年月日
      2009-03-20
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子導入に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      第14回キャビテーションに関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2009-03-20
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験2009

    • 著者名/発表者名
      歌代浩志
    • 学会等名
      第14回キャビテーションに関するシンポジウム
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2009-03-20
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Micro-bubble Enhanced HIFU2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsumoto
    • 学会等名
      International Congress on Ultrasonics ICU2009
    • 発表場所
      Santiago(Chili)
    • 年月日
      2009-01-12
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Micro-bubble Enhanced HIFU2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Matsumoto
    • 学会等名
      International Congress on Ultrasonics ICU2009
    • 発表場所
      サンチアゴ,チリ
    • 年月日
      2009-01-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験2008

    • 著者名/発表者名
      歌代浩志
    • 学会等名
      第7 回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      東京(日本)
    • 年月日
      2008-11-29
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子導入に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      第7 回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      東京(日本)
    • 年月日
      2008-11-29
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子導入に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      第7回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2008-11-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験2008

    • 著者名/発表者名
      歌代浩二
    • 学会等名
      第7回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2008-11-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験における温度分布の可視化2008

    • 著者名/発表者名
      歌代浩志
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会
    • 発表場所
      釧路(日本)
    • 年月日
      2008-10-11
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 超音波遺伝子導入の蛍光顕微鏡に1 cm 1 cm 1 cm f = 100mm 90mm 110mm Fig.9 Temperature distribution at different focal positionよる可視化2008

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会
    • 発表場所
      釧路(日本)
    • 年月日
      2008-10-11
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 超音波遺伝子導入の蛍光顕微鏡による可視化2008

    • 著者名/発表者名
      橘理恵
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会
    • 発表場所
      釧路,日本
    • 年月日
      2008-10-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波と微小気泡を用いた生体外での加熱実験における温度分布の可視化2008

    • 著者名/発表者名
      歌代浩志
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会
    • 発表場所
      釧路,日本
    • 年月日
      2008-10-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Ultrasound gene transfer into fibroblast cells under microbubble2008

    • 著者名/発表者名
      Yoji Nakamura
    • 学会等名
      8^<th> International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Minneapolis (USA)
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of HIFU Therapy System for Lower Extremity Varicose Veins2008

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Ohta
    • 学会等名
      8^<th> International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Minneapolis (USA)
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of HIFU treatment to control heating position with microbubbles2008

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Kajiyama
    • 発表場所
      Minneapolis(USA)
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Ultrasound gene transfer into fibroblast cells under microbubble2008

    • 著者名/発表者名
      Yoji Nakamura
    • 学会等名
      8th international symposium on therapeutic ultrasund
    • 発表場所
      ミネアポリス,米国
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Development of HIFU Therapy System for Lower Extremity Varicose Veins2008

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Ohta
    • 学会等名
      8th international symposium on therapeutic ultrasund
    • 発表場所
      ミネアポリス,米国
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Development of HIHM tremtient to control heating position with microbubbles2008

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Kajiyama
    • 学会等名
      8th international symposium on therapeutic ultrasund
    • 発表場所
      ミネアポリス,米国
    • 年月日
      2008-09-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] HIFU Treatment with Varying Microbubble Conditions2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaka K
    • 学会等名
      CARS(2008)
    • 発表場所
      Barcelona (Spain)
    • 年月日
      2008-06-26
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] HIFU Treatment with Varying Microbubble Conditions2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaka.K
    • 学会等名
      CARS(2008)
    • 発表場所
      バルセロナ,スペイン
    • 年月日
      2008-06-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波とマイクロバブルを用いた腫瘍の位置選択的治療法の開発2008

    • 著者名/発表者名
      梶山賢一
    • 学会等名
      日本超音波医療学会第81 回学術集会
    • 発表場所
      神戸(日本)
    • 年月日
      2008-05-24
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 集束超音波を用いた下肢静脈瘤治療システムの開発2008

    • 著者名/発表者名
      太田竜平
    • 学会等名
      日本超音波医療学会第81 回学術集会
    • 発表場所
      神戸(日本)
    • 年月日
      2008-05-24
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 集束超音波を用いた下肢静脈瘤治療システムの開発2008

    • 著者名/発表者名
      太田竜平
    • 学会等名
      日本超音波医療学会第81回学術集会
    • 発表場所
      神戸,日本
    • 年月日
      2008-05-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波とマイクロバブルを用いた腫瘍の位置選択的治療法の開発2008

    • 著者名/発表者名
      梶山賢一
    • 学会等名
      日本超音波医療学会第81回学術集会
    • 発表場所
      神戸,日本
    • 年月日
      2008-05-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 集束超音波とマイクロバブルを利用した腫瘍治療法の開発2008

    • 著者名/発表者名
      梶山賢一
    • 学会等名
      第47 回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸(日本)
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 集束超音波とマイクロバブルを利用した腫瘍治療法の開発2008

    • 著者名/発表者名
      梶山賢一
    • 学会等名
      第47回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸,日本
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of vesicles in shear flows by using immersed boundary method2007

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yamada
    • 学会等名
      the 35^<th> symposium on the information of visualization
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      2007-07-24
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of vesicles in shear flows by using immersed boundary method2007

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yamada
    • 学会等名
      the 35th symposium on the information of visualization
    • 発表場所
      東京, 日本
    • 年月日
      2007-07-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Heat coagulation profile in HIFU treatment varying microbubble conditions2007

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Iida
    • 学会等名
      7^<th> International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Seoul(Korea)
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Parametric Study on Ultrasound Gene Transfer into Fibroblast Cells with Microbubbles : Comparison of Cell Viability with the Efficiency of Gene Transfection2007

    • 著者名/発表者名
      Kota Hirayama
    • 学会等名
      7^<th> InternationalSymposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      Seoul(Korea)
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Heat coagulation profile in HIFU treatment varying microbubble conditions2007

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Iida
    • 学会等名
      7th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      ソウル, 韓国
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Parametric Study on Ultrasound Gene Transfer into Fibroblast Cells with Microbubbles : Comparison of Cell Viability with the Efficiency of Gene Transfection2007

    • 著者名/発表者名
      Kota Hirayama
    • 学会等名
      7th International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 発表場所
      ソウル, 韓国
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] マイクロバブルの発熱作用を利用した腫瘍の加熱凝固治療法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      飯田直之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島(日本)
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子導入法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      中村洋治
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島(日本)
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 超音波モニタリングによる超音波結石破砕法の最適化2007

    • 著者名/発表者名
      太田竜平
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島(日本)
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロバブルの発熱作用を利用した腫瘍の加熱凝固治療法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      飯田直之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会2007年5月19日
    • 発表場所
      鹿児島, 日本
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] マイクロバブルを援用した超音波遺伝子遵入法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      中村洋治
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島, 日本
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 超音波モニタリングによる超音波結右破砕法の最適化2007

    • 著者名/発表者名
      太田竜平
    • 学会等名
      日本超音波医学会第80回学術集会
    • 発表場所
      鹿児島, 日本
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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