浸潤病変の局所制御と術後機能温存を両立する微弱衝撃波パルスジェットメスの開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04157
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中川 敦寛 東北大学, 大学病院, 特任教授 (10447162)
• 研究分担者: 冨永 悌二 東北大学, 大学病院, 教授 (00217548) ; 遠藤 俊毅 東北大学, 大学病院, 講師 (00535370) ; 中西 史 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (00547408) ; 大沢 伸一郎 東北大学, 大学病院, 助教 (00813693) ; 齋藤 竜太 名古屋大学, 大学病院, 教授 (10400243) ; 山下 慎一 東北大学, 大学病院, 講師 (10622425) ; 唐澤 秀明 東北大学, 大学病院, 助教 (30547401) ; 辻田 哲平 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473) ; 荒船 龍彦 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (50376597) ; 大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 特任准教授 (80536748) ; 近野 敦 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90250688)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 医工学 / 産業連携 / 低侵襲治療 / トランスレーショナルリサーチ / 流体工学

研究実績の概要

本研究の目的は、申請者らが原理開発から臨床研究まで開発を進めたパルスジェットメスに微弱衝撃波を印加することで、内視鏡下に脳内浸潤病変境界部への薬剤深達が得られることを非臨床試験で明らかにすることである。パルスジェットメスの特徴である細血管・神経の温存下の切開、剥離に加えて手術摘出腔周囲に薬剤を浸潤する機能を付加することで、最大限の局所病変制御と機能温存の両立が期待できる。期間全体では、内視鏡下に衝撃波を印加可能なパルスジェットメスで流体工学的検討、非臨床試験（ラットモデル）で有効性と安全性を検討、脳を含めた悪性疾患の浸潤病変に対する新たな治療戦略の提供につなげる。
令和2年度は、１．浸潤病変部の物性値を物性工学的検討で、２．微弱衝撃波印加後のパルスジェットの流体動態と組織内深達効果を流体工学、組織学的検討で臨床的に有用性をもたらすことができる条件まで明らかにした後、３．動物モデルで内視鏡下手術用パルスジェットメスに微弱衝撃波を印加、照射し、従来の切開、剥離に加え局所病変制御効果を評価、次段階での医師主導治験に必要な安全性、有効性に必要な知見を蓄積した。工学的検討として、脳内の物性値（破断強度／ヤング率／粘弾性）計測を継続した。また、当初計画に加えて変形しにくさの指標として弾性率についても測定を行い、破断強度と弾性率が切除特性予測で重要であることが明らかになった。パルスジェットの流体工学的検討により同定した微弱衝撃波印加条件（0.05 MPa）を用いた非臨床試験、模擬モデルでの検討、微弱衝撃波印加後のパルスジェットの流体動態に関する流体工学的検討を実施、印加衝撃波はモデル中で0.5μs で0.5 mmの範囲での範囲することが可視化で明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2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] Totally transparent hydrogel-based subdural electrode with patterned salt bridge (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura A, Suwabe R, Ogihara Y, Yoshida Y, Abe H, Shin-ichiro Osawa S, Nakagawa A, Tominaga T, Nishizawa M.
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices 巻: 22(3) ページ: 57
  • DOI: 10.1007/s10544-020-00517-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 橋渡し研究 - 最近の変化と現状の問題点- (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,佐藤千穂,八木橋真央,高橋千明,冨永悌二
  • 雑誌名: 脳神経外科ジャーナル 巻: 29(11) ページ: 760-767
  • DOI: 10.7887/jcns.29.760
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effectiveness of an actuator-driven pulsed water jet for the removal of artificial dental calculus: A preliminary study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuka Sato; Masahiro Iikubo; Takashi Nishioka; Nobuhiro Yoda; Tetsuya Kusunoki; Atsuhiro Nakagawa; Keiichi Sasaki; Teiji Tominaga
  • 雑誌名: BMC Oral Health 巻: 20(1) ページ: 205
  • DOI: 10.1186/s12903-020-01190-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of endoscope flexibility on tissue dissection profile assessed with pulsed water jet device:Ensuring safety, efficacy, and handling of thin devices for neuroendoscopic surgery. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Kusunoki; Tomohiro Kawaguchi; Atsuhiro Nakagawa; Yuta Noguchi; Shinichiro Osawa; Hidenori Endo; Toshiki Endo; Ryuta Saito; Masayuki Kanamori; Kuniyasu Niizuma; Teiji Tominaga
  • 雑誌名: BMC Research Notes 巻: 14(1) ページ: 64
  • DOI: 10.1186/s13104-021-05475-1.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 円管内形状の異なる閉空間内発生水中衝撃波挙動に関する研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸,小川俊広,中川敦寛,阿部淳
  • 雑誌名: 日本機械学会2020年度年次大会 講演論文集 巻: - ページ: -
• [雑誌論文] 多層網状媒体との干渉による衝撃波低減に関する研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸,小川俊広,阿部淳,中川敦寛
  • 雑誌名: 2020年度衝撃波シンポジウム 講演論文集 巻: - ページ: -
• [雑誌論文] 多層網媒体干渉による衝撃波圧力低減に関する研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸,小川俊広,阿部淳,中川敦寛
  • 雑誌名: 2020年度衝撃波シンポジウム 講演論文集 巻: - ページ: -
• [学会発表] 多層網媒体干渉による衝撃波圧力低減に関する研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸, 小川俊広, 阿部淳, 中川敦寛
  • 学会等名: 2020年度衝撃波シンポジウム（オンライン）
• [学会発表] IoT in Meddical and Healthcare Domain:Key is hou we understand our constraints (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsuhiro nakagawa,Teiji tominaga
  • 学会等名: JapanHabbaTechFair（オンライン）
• [学会発表] 東北大学病院ベッドサイドソリューションプログラム アカデミック・サイエンス・ユニット ASU 6 年間、46 社、 1400 名のみなさんとの協働から 東北大学病院が行う意義 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,冨永悌二
  • 学会等名: 名古屋大学メディカルイノベーション推進室講演（名古屋大学医学部附属病院）
• [学会発表] Video message from JapanBioDesign (2020)
  • 著者名/発表者名: Atsuhiro Nakagawa
  • 学会等名: TMUxBE demoday
• [学会発表] 頭部外傷 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,刈部博,GeoffreyManley,冨永悌二
  • 学会等名: 第40回日本脳神経外科コングレス総会（石川県立音楽堂）
• [学会発表] 課題のショーケース、企業アライアンス、テクノロジー導入のハブとしての病院 6年間、46社、1400名のみ なさんとの協働から (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,冨永悌二
  • 学会等名: インターネット協会OICシンポジウム（WEB）
• [学会発表] アカデミック・サイエンス・ユニット ASU6年間、46社、1400名のみなさんとの協働から (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 三井業際研0歳からの健康・未病 ビジネス研究委員会（Zoom）
• [学会発表] 頭部外傷の橋渡し研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,GeoffreyManley,冨永悌二
  • 学会等名: 第29回日本形成外科学会基礎学術集会（パシフィコ横浜）
• [学会発表] 海外の事例に学ぶ医療の 「ニューノーマル」働き方を変える産業との共創とは ?How to create “new normal” in medicine and healthcare through innovation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Jan Kimpen, MD, Sean Carney,Timo Alalaakkola, Jiro Machida, MD, Hironobu Tokumasu, Atsuhiro Nakagawa.
  • 学会等名: 日経クロスヘルスエキスポ（浜松町コンベンションホール & Hybrid スタジオ）
• [学会発表] 医療現場で持続的に価値、モノ、人財を創り出すための方法プロセスの デザイン、アライアンス、テク ノロジー 導入 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛,冨永悌二
  • 学会等名: 日本脳神経外科学会第79回学術総会（岡山コンベンションセンター）
• [学会発表] 東北大学病院ASU 1400名との協働から事業化に資する課題にとりくんでいますか? “これがほしかった！”といわれる ニーズにたどり着くためのtips & pitfall (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 日経BP 新価値創造展 2020（TKPガーデンシティ仙台）
• [学会発表] 実現したいときに”合格点をあげられる”課題に取り組んでいますか？バイオデザインのススメ (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 東邦大学 第8回リ サーチカンファレンス（オンライン）
• [学会発表] “解決すべき”課題に取り組んでいますか？バイオデザインのススメ (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 北海道大学 臨床医学・外科解剖セミナー（オンライン）
• [学会発表] 出口を見据えた医療機器開発- 47社・1,500名のみなさんを医療現場に受け入れた経験から- (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 東京医科歯科大学講演（オンライン）
• [学会発表] デザイン思考も用いた医療・ヘルスケア現場観察 ～47社・1,500名のみなさんとの協働から～ デジタルトランス フォーメーションに伴い、現場からの一次情報の重要性はさらに増す (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 第11回東北大学NetworkingEvening.（オンライン）
• [学会発表] 円管内形状の異なる閉空間内発生水中衝撃波挙動に関する研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸, 小川俊広, 中川敦寛, 阿部淳
  • 学会等名: 日本機械学会2020年度年次大会（オンライン）
• [学会発表] 多層網媒体との干渉による衝撃波低減に関する研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸, 小川俊広, 阿部淳, 中川敦寛
  • 学会等名: 火薬学会2020年度秋季研究発表会（オンライン）
• [図書] 医療・介護を革新する ヘルスケアビジネス最前線 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: 日経BP
  • ISBN: 4296105671