赤外線カメラ・近赤外レーザーを用いた光化学的術中脳血流量モニタリング法の開発

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16659378
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 冨永 悌二 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00217548)
• 研究分担者: 高山 和喜 東北大学, 先進医工学連携機構, 教授 (40006193) ; 孫 明宇 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00311556)
• キーワード: 可視化 / 脳血流モニタリング / 形態評価 / 術中モニタリング / 赤外画像システム / 光化学的診断 / 医療工学

研究概要

本研究の目的は、以下の2点である。
1.脳血流量および脳血管のリアルタイムモニタリングを行うため、本組織で既に開発した高解像度赤外画像システムIRIS V thermographic systemを臨床応用し、脳血流量解析システムを開発する。
2.新たに生体内に投与可能な色素であるインドシアニングリーン(ICG)を近赤外線レーザー照射により励起し、その励起蛍光をカットフィルターにより手術顕微鏡下に観察、画像処理することにより脳血流量を評価する光化学的診断システムを開発する。
本年度は、以下の検討を行った。
1.臨床症例として、未破裂脳動脈瘤根治術、脊髄動静脈瘻根治術、内頚動脈解離・もやもや病などにおける血行再建術などの術中リアルタイム脳血流モニタリングを行った(9症例)。その結果、治療血管の開存性評価および血流還流領域の描出が得られ、現在頻用される超音波ドップラー法で得られる血管開存性の情報に加えて、灌流領域評価に応用可能であることが示唆された。現在レーザードップラーなどの既存のmodalityとの比較検討を継続している。
2.今年度はICG投与後にダイオードレーザーを照射し、血管可視化可能となる赤外線フィルターの検討を行った。その結果、785nm近傍で可視化像が得られることを模擬モデル実験にて検証した。
来年度は以下の検討を行う予定である。
1.IRIS V thermographic systemに応用可能な演算ソフト開発終了後、解析を行い、臨床経過、術前後画像との比較検討を行う予定である。
2.今年度中に開発したフィルターとダイオードレーザーはIRIS Vに導入可能であり、来年度は、このシステムを用いて可視化の至適条件を動物実験にて検証する予定である。
来年度の研究継続により術中モニタリングが可能な非侵襲的脳表血流可視化システムを実現を目指す予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Use of Intraoperative Dynamic Infrared Imaging with Detection Wavelength of 7-14μm in the Surgical Obliteration of Spinal Arteriovenous Fistula (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Hirano T, Uenohara H, Utsunomiya H, Suzuki S, Sakurai Y, Takayama K, Shirane R, Tominaga T.
  • 雑誌名: Minimally Invasive Neurosurgery 47 ページ: 136-139
• [雑誌論文] 血管描出を目的とした高感度カメラIRSI IVによる脳血管障害術中モニタリング (2004)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛, 上之原広司, 金田道寛, 高山和喜, 佐藤淳一, 富永悌二
  • 雑誌名: 日本赤外線学会誌 14 ページ: 23-27
• [雑誌論文] Pulsed holmium : yttrium-aluminum-garnet laser-induced liquid jet as a novel dissection device in neuroendoscopic surgery. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Hirano T, Jokura H, Uenohara H, Ohki T, Hashimoto Y, Menenges V, Sato Y, Kusaka Y, Ohyama H, Saito T, Takayama K, Shirane R, Tominaga T.
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 101 ページ: 145-150
• [雑誌論文] Experimental application of pulsed Ho:YAG laser-induced liquid jet as a novel rigid neuroendoscopic dissection device. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ohki T, Nakagawa A, Hirano T, Hashimoto T, Menezes V, Jokura H, Uenohara H, Sato Y, Saito T, Shirane R, Tominaga T, Takayama K.
  • 雑誌名: Lasers in Surgery and Medicine 34 ページ: 227-234
• [雑誌論文] On the efficiency of Gore-Tex layer for brain protection from shock wave damage in cranioplasty. (2004)
  • 著者名/発表者名: Saito T, Voinovich PA, Nakagawa A, Hosseini SHR, Takayama K, Hirano T.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 75 ページ: 4789-4796
• [雑誌論文] Osteopromotion for cranioplasty using shock wave. Experiment using skull defect animal model (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Sato J, Hirano T, Ohki T, Saito T, Takayama K, Tominaga T.
  • 雑誌名: Proceeding of International Symposium on Shock Waves (ISSW 24), Beijing, China ページ: 228