高過剰圧波による高次脳機能損傷:ブレーンマシーンインターフェースによる機能回復

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22689039
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中川 敦寛 東北大学, 病院, 助教 (10447162)
• キーワード: 衝撃波工学 / レーザー工学 / 高エネルギー外傷 / 対側損傷 / 部外傷モデル / blast injury / アジ化銀 / 高速度撮影

研究概要

本研究の目的は、blastwave(BW)脳損傷モデルにおいて高次脳機能に関するプロファイルを行動科学的、電気生理学的、細胞生物学的に明らかにしたうえで、これらのモデュレーションを行うことに関する基礎的知見を得ることである。昨年度に引き続き行った任意の衝撃波を照射後の頭蓋内伝播に関する工学的検討では、生体を模擬した多層媒体モデル(ゼラチン(脳)、水(髄液)、アクリル(頭蓋骨)、空気)の伝播動態を衝撃解析ソフトウエアANSYS AUTODYNによる数値解析を行った。微小爆薬起爆後、波はゼラチン中を伝播し、減衰しながら水界面に到着、ゼラチン-水間では音響インピーダンスは差が少ないため、界面で反射はなく透過した。その後、アクリルへ到達し圧縮波として一部反射、透過して、透過した波は空気界面に到達し膨張波として反射、アクリル-水間で膨張波が一部透過、一部は圧縮波として反射して、透過した膨張波が水、ゼラチン中を伝播して、負圧領域を拡大した。水-アクリル間で反射した波は、逆転して圧縮波となり、アクリル内で減衰しながらアクリル-空気、アクリル-水の各界面で膨張、圧縮と反転を繰り返した。水、ゼラチン内の負圧領域は、気泡が発生するのに十分な負圧になっていた。水-アクリル界面における反射波による最大圧力は、アジ化銀の質量が大きい程最大圧力が高く、反射面(水-アクリル界面)に近い程最大圧力が高かった。媒体が複雑化に伴い、水-アクリル界面での反射波到達直後に膨張波が到達することでこの部分での圧力変動は激しくなり、この領域の与える負荷が大きいことが予想され、動物実験とモデル実験での可視化結果に合致する所見であった。電気生理学的変化の検討は特殊なシールドを製作し、内部でBW照射後の脳波測定を行った。これらの知見は米国でも評価を受け、現在、米国内複数施設の研究者と米国内で、blast waveに対する脳保護に関する新たなプロジェクトの研究分担者として競争的資金申請中である。

研究成果

• [雑誌論文] Hypotension and hypoxia within 72 hours in traumatic brain injury patients : Retrospective analysis of prevalence and impact on hospital discharge death at Japanese tertiary referral hospital (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Furuya K, Washio T, Mugikura S, Kudo D, Arafune T, Mata Mbemba D, Miyamura N, Tateno M, Sato T, Karibe H, Kushimoto S, Tominaga T
  • 雑誌名: Acta Neurochir (Suppl) 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 管壁の弾性変形を考慮したレーザー誘起液体ジェットの数値解析モデルの開発及び液体ジェットの特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石川大樹、孫明宇、中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] レーザー医学この人 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 雑誌名: 日本レーザー医学会誌 巻: (in press)
• [雑誌論文] 衝撃波による血管病変治療法:現状と今後の展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: 分子脳血管病 巻: 11(1) ページ: 35-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] 頭部外傷における二次侵襲:転帰に関する検討とquality assurance (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、刈部博、古谷桂子、鷲尾利克、荒船龍彦、久志本成樹、冨永悌二
  • 雑誌名: Neuroemergency 巻: 17 ページ: 67-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed laser-induced liquid jet : evolution from shock/bubble interaction to neurosurgical application (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Kumabe T, Ogawa Y, Hirano T, Nakano T, Watanabe M, Yamamoto H, Ohtani K, Satomi S, Takayama K, Tominaga T
  • 雑誌名: Shock Waves 巻: (未定)(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental application of pulsed laser-induced water jet for endoscopic submucosal dissection : mechanical investigation and preliminary experiment in swine (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato C, Nakano T, Nakaeawa A, Yamada M, Yamamoto H, Kamei T, Miyata G, Sato A, Fujishima F, Nakai M, Niinomi M, Takayama K, Tominaga T, Satomi S
  • 雑誌名: Digestive Endoscopy 巻: (未定)(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronological analysis in Tohoku University Hospital during the first 72 hours after the Great East Japan Earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Furukawa H, Kudo D, Abe Y, Sato D, Washio T, Arafune T, Arii M, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
  • 雑誌名: IEEE Pulse 巻: (未定)(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of actuator-driven pulsed water jet technology evaluating the penetration depth and physical properties of swine organs (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada M, Nakano T, Sato C, Nakagawa A, Miyata G, Kawagishi N, Sato A, Tominaga T, Satomi S
  • 雑誌名: Proceedings of BMPE 巻: (in press)
• [雑誌論文] I最大限の病変摘出と血管温存による機能温存を両立するパルスジェットメス:脳神経外科手術への臨床応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、小川欣一、隈部俊宏、岩崎真樹、鷲尾利克、荒船龍彦、冨永悌二
  • 雑誌名: Proceedings of BMPE 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] Experimental application of pulsed laser-induced liquid jet (LILJ) technology for esophagogastrointestinal endoscopic treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakano T, Yamada M, Nakagawa A, Yamamoto H, Nakagawa A, Yamamoto H, Nakai M, Miyata G, Miyazaki S, Sato A, Takayama K, Tominaga T, Satomi S
  • 雑誌名: Proceedings of BMPE 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] Preliminary experiment for neuroendoscopic application of pulsed Ho : YAG laser-induced liquid jet (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Nakano T, Ogawa Y, Yamamoto H, Sato C, Yamada M, Nakai M, Sun M, Miyata G, Niinomi M, Takayama K, Satomi S, Tominaga T
  • 雑誌名: Proceedings of BMPE 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] 相変化を考慮したレーザー誘起液体ジェットに対するノズル形状の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: ムハマドヒルミビンシャピエン、孫明宇、中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: 平成23年度衝撃波シンポジウム講演論文集 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] 東日本大震災発災72時間の記録:クロノロジーから学ぶもの (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、古川宗、工藤大介、阿部喜子、鷲尾利克、荒船龍彦、遠藤智之、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 雑誌名: Neuroemergency 巻: (未定)(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東日本大震災発災直後の神経救急:東北大学病院クロノロジーからの考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: 分子脳血管病 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] 震災は医療に何をもたらしたか (2012)
  • 著者名/発表者名: 北村聖、成田徳雄、小笠原敏浩、中川敦寛
  • 雑誌名: 災害医療とIT Voice 巻: (未定)(in press)
• [雑誌論文] 平成22年度日本生体医工学学会荻野賞受傷報告細血管温存下に組織切開・切開可能な内視鏡デバイス:レーザージェットメスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、中野徹、山本裕朗、松永忠雄、孫明宇、新家光雄
  • 雑誌名: 東北医学会雑誌 巻: 123 ページ: 81-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体模擬物質中を伝播する衝撃波現象 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大谷清伸、中川敦寛、早瀬敏幸、荒船龍彦、鷲尾利克、合田圭介
  • 雑誌名: 平成23年度衝撃波シンポジウム講演論文集 ページ: 125-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanisms of primary blast-induced traumatic brain injury : Insights from shock wave research (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Manley GT, Gean AD, Armonda R, Ohtani K, Yamamoto H, Takayama K, Tominaga T
  • 雑誌名: Journal of Neurotrauma 巻: 28 ページ: 1101-1119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of an actuator-driven pulsed water jet generator to dissecting soft tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: Seto T, Yamamoto H, Takayama K, Nakagawa A, Tominaga T
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 82 ページ: 055-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed laser-induced liquid jet for tumor removal with vascular preservation through the transsphenoidal approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Y, Nakagawa A, Takayama K, Tominaga T
  • 雑誌名: Acta Neurochirurgica (Wien) 巻: 153 ページ: 823-830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary experiments for investigation on mechanism of contra-coup injury blast-induced traumatic brain injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Ohtani K, Goda K, Arafune T, Wahio T, Hayase T, Tominaya T
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th International Symposium on AFI/TFI ページ: 96-97
• [雑誌論文] blast-induced traumatic brain injury (bTBI)と外傷性脳損傷のトランスレーショナルリサーチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: 脳神経外科ジャーナル 巻: 20 ページ: 896-902
  • 査読あり
• [雑誌論文] 頭蓋内圧管理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古谷桂子、中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: Brain Nursing 巻: 夏季増刊 ページ: 276-282
• [雑誌論文] 循環動態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上昌子、中川敦寛、冨永悌二
  • 雑誌名: Brain Nursing 巻: 夏季増刊 ページ: 36-41
• [学会発表] 外傷性椎骨動脈損傷の4例 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、小圷知明、千葉大介、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第11回宮城頭部外傷研究会
  • 発表場所: 江陽グランドホテル仙台
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] 重症頭部外傷の管理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛
  • 学会等名: 第35回日本脳神経外傷学会脳神経外科教育セミナー
  • 発表場所: 学術総合センター東京
  • 年月日: 2012-03-10
• [学会発表] 外傷性脳損傷受傷早期の二次侵襲・栄養管理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、古谷桂子、鷲尾利克、宮村奈美子、麦倉俊二、Daddy Matas、工藤大介、荒船龍彦、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第35回日本脳神経外傷学会
  • 発表場所: 学術総合センター東京
  • 年月日: 2012-03-09
• [学会発表] 医療機関における発災72時間のヒトとモノのながれ-東北大学病院におけるクロノロジー解析と宮城県全県調査から- (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、古川宗、阿部喜子、工藤大介、鷲尾利克、荒船龍彦、佐藤大、有井麻矢、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 平成24年日本医療機器販売協会賀詞交換会
  • 発表場所: 東京會舘
  • 年月日: 2012-01-19
• [学会発表] 激甚災害被災直後の基幹医療施設における対応の全容:東北大学病院 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、古川宗、阿部喜子、工藤大介、遠藤智之、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 都市センターホテル東京
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] Hypotension and hypoxia within 72 hours in traumatic brain injury patients : Retrospective analysis of prevalence and impact on hospital discharge death at Japanese tertiary referral hospital (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Furuya K, Washio T, Mugikura S, Kudo D, Tatsuhiko A, Mata Mbemba Daddy, Miyamura N, Tateno M, Sato T, Karibe H, Kushimoto S, Tominaga T
  • 学会等名: XV International Conference on Brain Edema and Cellular Injury
  • 発表場所: Nichidai Kaikan, Tokyo
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 震災報告・東北大学病院-震災直後から情報通信の復旧まで:ヒトとモノのながれ- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 東北大学電気・情報東京フォーラム2011
  • 発表場所: 学術総合センター東京
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 最大限の病変摘出と機能温存を両立するパルスジェットメスの開発:シーズから製品化に向けて経験した3つの壁 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 学会等名: 教室員会主催第1回研究推進セミナー
  • 発表場所: 東北大学医学部臨床中講堂
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Preliminary Experiments for Investigation on Mechanism of Contra-Coup Injury in Blast-Induced Traumatic Brain Injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Ohtani K, Goda K, Arafune T, Washio T, Hayase T, Tominaga T
  • 学会等名: 11th International Symposium on AFI/TFI
  • 発表場所: Metropolitan Hotel, Sendai
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 爆風による脳損傷研究:機序解明と機器開発へのトランスレーショナルリサーチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、荒船龍彦、鷲尾利克、中野徹、古谷桂子、齊藤茜、舘野美沙子、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第39回日本救急医学会学術総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 外傷性脳損傷のプレホスピタルケアから集中治療早期の転帰悪化因子の検討:転帰改善に向けた多職種チームによる取り組み、データベース (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、刈部博、古谷桂子、鷺尾利克、麦倉俊司、舘野美沙子、宮村奈美子、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第70回日本脳神経外科学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] 脳神経外科領域における機器開発研究の現状と課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、齊藤竜太、冨永悌二
  • 学会等名: 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ日本バイオマテリアル学会東北地域講演会次世代金属系バイオマテリアル開発の新たな展開
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所講堂
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] 東北大学病院/高度救命救急センター72時間の記録-次の「想定外」を想定する- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: ボストン日本人研究者会特別講演
  • 発表場所: Harvard大学公衆衛生学大学院,Boston, MA, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] Clues to deal with "unexpected" disaster and huge mismatching during the first 72 hours : Lessons from the chronologies (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Furukawa H, Abe Y, Kudo D, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
  • 学会等名: IEEE EMBC
  • 発表場所: Boston, MA, United States(シンポジウム招待)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Clues to deal with "unexpected" disaster and huge mismatching during the first 72 hours : Lessons from the chronologies (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Furukawa H, Abe Y, Kudo D, Endo T, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
  • 学会等名: 在ボストン日本領事館東北大学中川医師、Masschusetts医師会、在ボストン災害識者を交えての総領事主催懇談会
  • 発表場所: 在ボストン日本総領事館,Boston, MA, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Mechanisms of blast-induced traumatic brain injury (bTBI) : Insight from shock wave research. Translational research at Tohoku University (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Teiji Tominaga
  • 学会等名: Invited lecture, Brain Trauma Foundation/Cornell University
  • 発表場所: World Trade Center, Tower 7, New York, NY, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 震災時に「想定外」を減らすためにの医療機器・システム:医療現場から (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: NEDO川崎
  • 発表場所: 川崎(講演招待)
  • 年月日: 2011-08-03
• [学会発表] 東北大学病院/高度救命救急センター72時間の記録-次の「想定外」を想定する- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 国際モダンホスピタルショウ2011ホスピタルショウカンファレンス
  • 発表場所: 東京ビッグサイト東京(講演招待)
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] M9.0東北大学病院高度救命救急センター72時間の記録-次の「想定外」を想定するために何を学び、何を準備するか- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 医機連理事会
  • 発表場所: 飯田橋東京(講演招待)
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] 衝撃波のトランスレーショナルリサーチ-臓器損傷研究から機器開発まで- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 学会等名: 平成22年度「衝撃波学際応用研究寄付講座部門」成果発表講演会
  • 発表場所: 東北大学流体科学研究所仙台
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] Mechanisms of blast-induced traumatic brain injury (bTBI) : Insight from shock wave research. Translational research at Tohoku University (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Teiji Tominaga
  • 学会等名: Invited lecture, Miami Projetct to Cure Paralysis
  • 発表場所: University of Miami, Miami, FL, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Eastern Japan Great Earthquake. Insight form chronology during first 72 hours. Preparing for next coming "unexpected" (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Kudo D, Abe Y, Endo T, Furukawa H, Yamanouchi S, Kushimoto S, Tominaga T
  • 学会等名: Disaster Preparedness meeting
  • 発表場所: Palo Alto City Chamber Hall, Palo Alto CA, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] M9.0東北大学病院高度救命救急センター72時間の記録-次の「想定外」を想定するために何を学び、何を準備するか- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第52回JBCフォーフム緊急企画LSJ/JTPA/JBC合同フォーラム
  • 発表場所: Li Ka Shing Center, Stanford University, Palo Alto, CA, United States(講演招待)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] 東日本大震災報告-医療を支援するテクノロジーとシステム提案に関するこれまでの取り組みと併せて- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 千葉大学フロンティアメディカル工学研究開発センター医工学研究会
  • 発表場所: 千葉大学病院(講演招待)
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] blast-induced traumatic brain injury (bTBI)と外傷性脳損傷のトランスレーショナルリサーチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、冨永悌二
  • 学会等名: 第31回日本脳神経外科コングレス
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-05-06
• [学会発表] Clinical microsurgical experience and experimental endoscopic application of pulsed Ho : YAG laser-induced liquid jet (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa A, Nakano T Ogawa Y, Yamamoto H, Sato C, Yamada M, Nakai M, Sun M, Miyata G, Niinomi M, Takayama K, Satomi M, Tominaga T
  • 学会等名: 50 th aanual conference of Japanese annual conference of Japanse society of Biogical engineering
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] 東北・関東大震災報告東北大学病院震災後72時間以内の経過かり:「想定外」をいかに想定するか (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、工藤大介、阿部喜子、遠藤智之、古川宗、山内聡、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学学会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2011-04-30
• [学会発表] 外傷性脳損傷受傷後の睡眠障害 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川敦寛、刈部博、西野精治、古谷桂子、松井憲子、星知恵美、阿保圭子、山口真一、井上昌子、久志本成樹、冨永悌二
  • 学会等名: 第34回日本脳神経外傷学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-04-15
• [備考] 東北大学病院脳神経外科分野横断型医工学連携プラットフォームBASIC
  • URL: http://basic.umin.jp