成果報告書詳細
管理番号20100000002407
タイトル平成19年度-平成21年度成果報告書 深部治療に対応した次世代DDS型治療システムの研究開発事業 相変化ナノ液滴を用いる超音波診断・治療統合システムの研究開発
公開日2011/1/8
報告書年度2007 - 2009
委託先名東京慈恵会医科大学
プロジェクト番号P06042
部署名バイオテクノロジー・医療技術開発部
和文要約相変化ナノ液滴を用いる超音波診断・治療統合システムの研究開発
(1)-5相変化用超音波及び照射システムの小動物による安全性の検証
 相変化ナノ液滴を用いる超音波診断・治療統合システムによる組織傷害の病理組織学的重症度を可逆的変性から不可逆的変性までをgradeIからgradeIVの4つのgradeに分類し、gradeIを病理組織学的に安全であるとした。
 市販超音波診断装置で相変化が可能な日立製、KAST製、京大製のナノ液滴をウサギに投与すると、呼吸・循環障害が認められた。日立製と京大製で各1例が死亡した。実用化においては、このような副作用が最小となる投与濃度、投与方法を検討する必要があるものと考える。
 組織傷害の病理組織学的評価は、ラットを使用して、ナノ液滴が集積し易い代表的臓器の1つである肝臓で行った。小動物腫瘍モデルに最適化した相変化用超音波は、ナノ液滴の投与、非投与に関係なく、相変化を生じず、肉眼的傷害所見もなかった。最適下された相変化用超音波の強度を10倍にすると被膜下出血が認められ、さらに照射を続けると肝挫傷に伴う臓器外出血が認められた。以上の結果から、臨床用システムとして必要となる重要な安全性因子が明らかになった。
(2)-4治療用超音波及び照射システムの小動物による安全性の検証
 相変化ナノ液滴を用いる超音波診断・治療統合システムの主な治療メカニズムとして、バブルの熱エネルギが組織壊死を招来することが病理組織学的に認められた。これは電気凝固やHIFUの熱による壊死と類似していた。以上の結果から、病理組織学的重症度分類法は、様々な超音波治療の安全性評価に対応できることが明らかとなった。
英文要約Integrated ultrasound diagnostic and therapeutic system with phase change nanodroplets
(1)-5Verification of a safety of the ultrasound diagnostic system with phase change nanodroplets with small animals.
We categorized the histopathological grade of tissue damages induced by a novel ultrasonic system with nanodroplets(NDL), in which the safety grade was settled in the grade I(reversible denaturation) in four grade levels ranged from reversible to irreversible denaturation.
A commercialized ultrasonic diagnostic equipment could induced a phase shift of NDL, in all cases of which produced by Hitachi, KAST and Kyoto Univ. groups. It is remarkable in animal experimental results using rabbit administrated those NDL that some side effects were occurred in the respiratory and circulation system; one death case in Hitachi and Kyoto NDL respectively.
For actualizing clinically this novel US-NDL system, it is indispensable to minimize the risk of those side effects by means of the optimal dose and delivery method of NDL.
Histopahological damage tests of rat normal liver, as a typical organ with high dose of NDL, resulted in no damage in an effective US condition confirmed in small animal tumor model(remarkably, no phase shift phenomenon(no bubble)), subcapsular bleeding in 10 times as large as that of intensity and bleeding by liver contusion occurred in continuous sonication of the same condition. Based upon these studies, indispensable safety factors required to a clinical system have been cleared.
(2)-4 Safety verification of the ultrasound therapeutic system with phase change nanodroplets, using small animals.
The main mechanism of NDL-US therapeutic effects was histpathologically approved to be related to bubble heating energy resulting to the tissue necrosis, which was quite similar to the thermal necroses caused by electrical surgical unit or HIFU. Histpathological safety index was made by rat normal cell damages derived from the NDL-US system. This index categorizing cell damages can be used for evaluating the safety level of various ultrasonic therapeutic treatment.
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