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キャビテーション気泡の音響化学効果を利用した次世代超音波治療技術の開発

利用空化气泡的声化学效应开发下一代超声治疗技术

基本信息

批准号：
14J05347
负责人：
安田惇
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

音響化学治療では、A.音響化学活性物質を体内に注入し、がん組織に到達させ、B.超音波をがん組織に向け照射し、キャビテーション気泡と呼ばれる微小な気泡を発生させ、C.この気泡が激しく膨張、収縮を繰り返す際に活性酸素を生成し、その生成された活性酸素によってがん細胞を死滅させる。音響化学活性物質とは、超音波の作用によって活性酸素の生成を促進させる物質である。この治療手法では、活性酸素をがん組織のみに局在化させ、高率に生成させることが重要となる。局在化させる技術として超音波のエネルギーを集中させる高密度集束超音波 (High-intensity Focused Ultrasound : HIFU) がある。本研究では、HIFUを用いた、活性酸素生成の局在化と高効率化を両立させる照射シークエンスの開発を目的とした。提案したシークエンスは、最初に極めて大きな強度の短い(数μｓオーダー)超音波パルスを照射して、キャビテーション気泡を局在的に生成させ、その直後にキャビテーション気泡を生成させない強度の長い(1msオーダー)超音波バースト波を照射することにより、生成した気泡を激しく体積変動させ、活性酸素を生成するものである。キャビテーション気泡の生成と体積変動の各段階それぞれに最適な超音波照射を行うシークエンスである。活性酸素生成の局在化と効率化を評価する手法として、局在化は有名な化学発光であるルミノール反応を用い、効率を算出するための定量は活性酸素によって溶液中のヨウ素イオンが酸化され吸光度が変化する現象(ヨウ化カリウム法)を用いた。結果として、提案したシークエンスによって、活性酸素は短軸4 mm、長軸10 mm程度の局在化させた範囲で生成されることが示され、また、活性酸素生成の効率化もすることができていることが証明された。これは、音響化学治療を実用化に大きく寄与するものであると考えられる。

Acoustic chemotherapy: A. Injection of acoustically active substances into the body; B. Generation of microbubbles in the tissue by ultrasonic irradiation; C. Generation of active acids during expansion and contraction of microbubbles; C. Generation of active acids during cell death. Acoustochemically active substances and ultrasonic waves promote the production of active substances. This treatment method is very important for the development of active acids and tissues. High-intensity Focused Ultrasound (HIFU) The purpose of this study is to improve the efficiency of HIFU application and the development of active acid production. The proposal is that the initial phase of the ultrasound wave is extremely high and the intensity is short (several μs). The ultrasound wave is irradiated, and the bubble is generated in the local phase. After the initial phase of the ultrasound wave is irradiated, the bubble is generated, and the intensity is long (1ms). The ultrasound wave is irradiated, and the bubble is generated, and the volume is changed. The active acid is generated. The volume of bubble formation varies according to the optimal ultrasonic irradiation. The method for evaluating the chemical and efficiency of active acid production is used to calculate the absorbance of active acid in solution. The results show that the active acid is produced in the range of 4 mm in the short axis and 10 mm in the long axis. This is the first time I've ever seen a doctor.