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Development of a novel histotripsy method by continuous generation of cloud cavitation

开发一种通过连续产生云空化的新型组织解剖方法

基本信息

批准号：
22K19889
负责人：
吉澤晋
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19889/
关键词：
キャビテーション強力集束超音波 Histotripsy がん治療

项目摘要

非侵襲ながん治療法として最近注目されているものに，強力集束超音波（HIFU）のパルス波を用いた組織破砕治療がある．これは，Histotripsyと呼ばれ，最近では免疫賦活効果も注目されている．Histotripsyでは，非常に強力なHIFUパルス波を集束させ，HIFU焦点において減圧沸騰現象による気泡群（クラウドキャビテーション）が発生させ，この気泡群の崩壊によるエロージョンを繰り返すことで周囲組織を破砕する．そこで本研究では，低いエネルギーと高いスループットを両立する新治療法の開発を目的とし，2022年度は連続的にクラウドキャビテーションを発生させるHIFU照射方法について検討を行った．ここでは，非線形伝播したHIFU焦点波形が引き起こす”shock scattering”現象に着目した．HIFUの焦点波形は，非線形伝播と集束の効果により，短時間で絶対値の大きい正圧と，長時間で絶対値の小さい負圧から構成される．一旦キャビテーション気泡が生じると，この正圧が気泡表面で自由端反射し，絶対値の大きい負圧となって反射される．この反射波の伝播に伴ってクラウドキャビテーションが形成される現象がshock scatteringである．したがって，起点になる気泡が一度形成されれば，その気泡が溶解するよりも早くHIFU焦点を電子的に走査することで，連続的にクラウドキャビテーションを発生させることができると考えた．保有している装置でHIFU焦点の電子走査が可能な実験系の構築を行い，ゲル中に発生させた気泡群の高速度カメラ撮影実験を行った．その結果，HIFU伝播と逆方向に焦点走査を繰り返すことで，効率的にキャビテーション気泡群を生成できることがわかった．

The non-invasive treatment method that is currently attracting attention is the use of high-intensity focused ultrasound (HIFU) and tissue breaking therapy.これは, Histotripsy とcall ばれ, the immune revitalizing effect of では has been paying attention recently されている． Histotripsyでは, very powerfulなHIFUパルスwaveをclusterさせ,HIFU focusにおいてreduce pressure boiling phenomenonによる気bubble Group (クラウドキャビテーション)が発生させ,この気组のcollapse壊によるエロージョンを缲り回すことで囲organizationを栕する．そこでThis research is done, low いエネルギーと高いスループットを両立するの开発をpurposeとし, 20 HIFU irradiation method of にクラウドキャビテーションを発生させる in 22nd year.ここでは, non-linear broadcasting, HIFU focus waveform, and the "shock scattering" phenomenon are introduced. HIFU's focus waveform, the non-linear broadcast and clustering effect, the short-term maximum positive pressure, the long-term maximum negative pressure, and the negative pressure composition. Once the キャビテーション気気が生じると, the このpositive pressure and 気気surface are reflected by the free end, and the absolute negative pressure and となって are reflected by the free end.この Reflected wave の伝 Broadcasting ってクラウドキャビテーションが formation される phenomenon がshock scattering である．したがって, the starting point is になる気包が once formed されれば, その気包が dissolves するよりもEarly くHIFU focus をElectronic walk-through inspection, continuous inspection and inspection of electronic equipment, and electronic inspection and inspection of electronic equipment. It is possible to maintain the electronic walkthrough of the HIFU focus of the device and the construction of the system, and the high-speed photography of the bubble group in the center. As a result, the HIFU broadcast is reverse direction and the focus is returned to the focus, and the efficiency of the bubble group is generated and the efficiency is high.