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2023 年度 実施状況報告書

超短パルスレーザーに基づくコンピュテーショナルレーザー治療システムの臨床実証

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ1825
研究機関大阪公立大学

研究代表者

下条 裕  大阪公立大学, 大学院医学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2026-03-31
キーワード超短パルスレーザー / 皮膚 / 色素性疾患 / メラノソーム / ピコ秒レーザー
研究実績の概要

本年度は、超短パルスレーザーの生体作用に基づき最適な照射条件を設計するシミュレータの開発に向け、超短パルスレーザー治療の数理モデルの構築、数理モデルの構築に必要となる物理・化学パラメータとして、メラノソームの破壊閾値を取得した。臨床で利用されているピコ秒レーザーについて、異なる光波長(532nm, 730nm, 785nm, 1064nm)におけるメラノソームの破壊閾値を取得し、その閾値とヒト皮膚組織内の光伝搬に基づく超短パルスレーザー治療の数理モデルを構築した。構築した数理モデルによって、皮膚色素性病変に対するピコ秒レーザーの照射条件を計算し、照射波長、照射フルエンス、 照射スポットサイズの関係性を定量評価することに成功した。評価結果より、近赤外域波長のピコ秒レーザーでは、照射スポットサイズを大きくすることで、組織内のメラノソームの破壊に必要となる照射フルエンスが20%以上減少できることが判明し、熱損傷を抑えてレーザー照射するための条件設定における重要な知見を得た。一方、可視域波長のピコ秒レーザーでは、照射スポットサイズを変化させても組織内のメラノソームの破壊に必要となる照射フルエンスはほとんど変化せず、治療効果に対して照射スポットサイズの選択があまり影響しない可能性が示された。また、皮膚組織の物理パラメータの実測に向け、手術で摘出されたヒト組織を使用するために倫理審査書類を作成し、研究倫理委員会への提出を完了した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

超短パルスレーザー治療の数理モデルの構築と必要となるメラノソームの破壊閾値を取得することができたため。

今後の研究の推進方策

超短パルスレーザー治療の数理モデルのファントム実験などによる妥当性検証、臨床条件の適用による提案モデルの有用性検証を進める。さらに、パルス幅の比較より、有効な照射条件の探索を行う。

次年度使用額が生じた理由

物品に関しては、これまでの研究で使用した、光学部品などが使用できたので、新たに購入する必要がなかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Wavelength‐dependent threshold fluences for melanosome disruption to evaluate the treatment of pigmented lesions with 532‐, 730‐, 755‐, 785‐, and 1064‐nm picosecond lasers2024

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Yu、Nishimura Takahiro、Tsuruta Daisuke、Ozawa Toshiyuki、Chan Henry Hin Lee、Kono Taro
    • 雑誌名

      Lasers in Surgery and Medicine

      巻: 56 ページ: 404~418

    • DOI

      10.1002/lsm.23773

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of photodynamic therapy with 5‐aminolevulinic acid and <scp>EDTA‐2Na</scp> against mixed infection of methicillin‐resistant <i>Staphylococcus aureus</i> and <i>Pseudomonas aeruginosa</i>2024

    • 著者名/発表者名
      Teranishi Rie、Ozawa Toshiyuki、Katayama Bunpei、Shimojo Yu、Ito Nobuhisa、Awazu Kunio、Tsuruta Daisuke
    • 雑誌名

      Photodermatology, Photoimmunology &amp; Photomedicine

      巻: 40 ページ: e12959

    • DOI

      10.1111/phpp.12959

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient simulation of laser ablation based on Monte Carlo light transport with dynamic optical properties model2023

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Yu、Sudo Kazuma、Nishimura Takahiro、Ozawa Toshiyuki、Tsuruta Daisuke、Awazu Kunio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: 11898

    • DOI

      10.1038/s41598-023-39026-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 動的光学特性モデルを用いた光伝搬モンテカルロ法に基づくレーザー蒸散シミュレーション法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      下条 裕, 須藤圭麻, 西村 隆宏, 鶴田 大輔, 小澤 俊幸
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会
  • [学会発表] Computational laser treatment based on multiscale analysis of picosecond laser-tissue interaction2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Shimojo
    • 学会等名
      The Global Young Scientists Summit 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] ピコ秒レーザーによる色素性病変治療の定量評価と臨床研究との比較検証2023

    • 著者名/発表者名
      下条裕, 西村隆宏, 鶴田大輔, 小澤俊幸
    • 学会等名
      第44回日本レーザー医学会総会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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