衝撃波による生体損傷発生機序の解明

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03454382
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 桑原 正明 東北大学, 医学部, 助教授 (50006780)
• 研究分担者: 吉川 和行 東北大学医学部附属病院, 講師 (10133977) ; 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• キーワード: 衝撃波 / 体外結石破砕 / 生体損傷 / キャビテーション

研究概要

1)生体損傷発生機序に関する焦点領域の物理現象の解明:非一様な生体組織内を伝播する衝撃波挙動について数値シミュレーションを行い、水と比較して音響インピーダンスの大きい生体を衝撃波が伝播する際には、衝撃波波面性状が凸に歪むことを示した.また、衝撃波が生体界面で反射する際に発生する膨張波によって生体内部の組織に損傷が起こることが数値予想された.水中における衝撃波の収束状態を超音波診断装置で観察した結果、生体損傷には流体流れが関与していることを示した.この結果はコンピュターによる数値シミュレーションによって裏付られた.また、衝撃波が焦点に至るまで、および焦点から分散する衝撃波の伝播経路でもキャビテーションが発生していることを明らかにした.
2)衝撃波による生体損傷のin situ、リアルタイムでの観察:兎耳介血管を対象として、実体顕微鏡下に高速ビデオカメラで観察した. その結果、耳介血管では衝撃波にかなり抵抗性であり、衝撃波による血管損傷は血管周囲支持組織の物理的な性状に依存することが示された. 電子顕微鏡による検索では細胞内小器官の破損が確認された.
3)流体物理的な検討結果と動物実験による生体損傷との関連についての検討:前述した焦点近傍における物理現象を実証するために動物実験を行い、予想したように、衝撃波が焦点に至るまで、および焦点から分散する衝撃波の伝播経路においても生体損傷が発生することを明らかにした.
4)上記結果をもとにした安全な体外結石破砕療法と衝撃波の癌治療への応用:誤射防止機構を装備した新型のピエゾ素子による体外結石破砕装置を実用化した.衝撃波の抗癌効果については衝撃波の単独療法よりも、抗癌剤との併用により、その効果が増強されることを明らかにしたが、臓器の血管構築によっては癌転移が促進される危険性を示した.

研究成果

• [文献書誌] 小原 哲郎ら: "体外衝撃波療法に関する基礎研究:第2報生体を伝幡する衝撃波の数値シミュレーション" 平成3年度衝撃波シンポジウム論文集. 293-296 (1992)
• [文献書誌] 桑原 正明ら: "生体と衝撃波についての研究:高速ビデオカメラによる兎耳介血管のin vitro,リアルタイム観察" 平成3年度衝撃波シンポジウム論文集. 281-284 (1992)
• [文献書誌] Kuwahara,M.et al.: "Effects of focused shock waves on biolagical tissues:caritation in the prefocal region and the fluid flow in the focal region." Shock waves,Proc.Sendai,Japan. 1. 41-48 (1992)
• [文献書誌] Kuwahara,M.: "Tissue in junries during extracorporeal shock wave lithotripsy from the standpoint of basic physics and experimental pathophyology" Jpn.J.Endourol.ESWL.6. 10-17 (1993)
• [文献書誌] 桑原 正明ら: "衝撃波の生体に及ぼす影響:兎腎癌モデルにおける検討" 平成4年度衝撃波シンポジウム論文集. 151-154 (1993)
• [文献書誌] Hoshi,S.et al.: "High energy underwater shock wave treatment on inplented minary fladder cancer" J.Url.146. 439-443 (1991)