ミクロ・ナノ熱工学によるがんの早期診断と低侵襲治療

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04273
• 研究機関: 八戸工業高等専門学校
• 研究代表者: 圓山 重直 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (80173962)
• 研究分担者: 野中 崇 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00390386) ; 細川 靖 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50270195) ; 井関 祐也 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00780222) ; 古川 琢磨 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (80818518) ; 岡部 孝裕 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (70772713) ; 藤村 卓 東北大学, 大学病院, 講師 (50396496) ; 岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161) ; 小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60371142) ; 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578) ; 小玉 哲也 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40271986) ; 櫻井 篤 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20529614)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 皮膚がん診断 / 温度計測プローブ / メラノーマ / レーザー加熱療法

研究実績の概要

（１）皮膚がん計測プローブに関する研究について：本研究では，皮膚がん計測プローブを用いて12名の非メラノーマ性皮膚がん患者に対して，健常皮膚と病変部において皮膚有効熱伝導率測定を実施した．なお，事前に東北大学病院臨床研究倫理委員会の承認を得た上で，被験者全員からインフォームド・コンセントを取得し，臨床実験を実施した．さらに，有効熱伝導率に影響を与える可能性がある間質因子を調査するために，LL37やMMP12等の免疫組織化学的染色を実施した．臨床実験の結果，腫瘍が真皮層まで浸潤した場合，病変部の有効熱伝導率が健常部に比べて高い値を示した．免疫組織化学的染色の結果によると，MMP12の発現が有効熱伝導率の差異のメカニズムを説明できる相関因子の一つである可能性が示唆された．非侵襲熱伝導率計測時の皮膚悪性腫瘍の伝熱特性の変化を模擬するために，Local Thermal Non-Equilibrium Modelを用いた数値シミュレーションを実施し，有効熱伝導率に影響を与える因子を検証した．結果より，腫瘍の進行に伴い局所的に増加する血流の影響が支配的パラメータの一つであることが示唆された．
（２）レーザー加熱療法に関する研究について：本研究期間では，ペルチェ素子及びレーザーの時間的能動制御による癌加熱領域の深度制御の可能性について検討した．数値解析の結果，レーザーの時間変動幅が極端に大きくなるとき，皮膚表面でのペルチェ素子による熱伝導効果が上回りレーザーによる加熱領域が深くなることが示唆された．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A novel technique to diagnose non‐melanoma skin cancer by thermal conductivity measurements: Correlations with cancer stromal factors (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Fujimura, T. Okabe, K. Tanita, Y. Sato, C. Lyu, Y. Kambayashi, S. Maruyama and S. Aiba
  • 雑誌名: Experimental Dermatology 巻: 28 ページ: 1029-1035
  • DOI: https://doi.org/10.1111/exd.13997
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 非侵襲熱物性計測による皮膚腫瘍の早期診断の可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 遥太，藤村 卓 ， 岡部 孝裕 ， 圓山 重直，相場 節也
  • 雑誌名: 臨床皮膚科 巻: 73 ページ: 69-73
  • DOI: https://doi.org/10.11477/mf.1412205707
  • 査読あり
• [学会発表] Early Detection of Skin Cancer by Thermal Conductivity Measurements (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Okabe, T. Fujimura, S. Maruyama and S. Aiba
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Biomarkers for Cancer Early Detection,
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Bioheat Transfer Characteristics of Skin Tumor during Non-invasive Measurement of Thermal Conductivity, (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Okabe, T. Fujimura, J. Okajima, S. Maruyama
  • 学会等名: Nineteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
  • 国際学会