医療関係の方へ
医療機器・薬剤・医療システムの開発
2013/10/29
研究活動
本学つよみである工学・医工学関連施設のみならず、分野横断型医工学連携プラットフォームBASIC（ http://basic.umin.jp ）などの研究者のネットワークを生かし、医療機器・薬剤・医療システムの開発に取り組んでおります。臨床での課題解決はもちろん、得られた知見の産業化やシステムの提案など、ベッドサイド、社会に届けることを目標にして研究を進めております。
手術用治療器（パルスジェットメス）
外科手術において、病変を最大限摘出することは患者さんの生命予後の改善に、血管や神経を温存することは術後の患者さんの生活の質の維持につながりますが、この2つの要素を両立することは必ずしも容易ではない場面もあり、職人芸に委ねざるを得ない場面も少なくありません。パルスウォータージェットメスは、この2つの要素の両立を支援し、“電気生理学的な温存”など、これまでなかった医療概念を提案する新しい手術用医療機器をめざし、東北大学を中心に11診療科と10以上の学術機関が連携し、100名以上がコミットして推進する産学連携プロジェクトとして開発を進めています。現在、東北大学病院臨床研究推進センター、東北大学流体科学研究所を拠点として、数年後の薬事承認申請を目指しています。
主な研究課題と連携先
主な論文
1.Hirano T, Komatsu M, Saeki T, Uenohara H, Takahashi A, Takayama K, Yoshimoto T. Enhancement of fibrinolytics with a laser-induced liquid jet. Lasers Surg Med 29: 360-368, 2001
（ レーザー誘発液体ジェットの原理に関する基礎論文）
2.Nakagawa A, Hirano T, Komatsu M, Sato M, Uenohara H, Ohyama H, Kusaka Y, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T. Ho: YAG laser-induced liquid jet knife: Possible novel method for dissection. Lasers Surg Med 31:129-135, 2002
（レーザー誘発液体ジェットの手術用治療器への応用に関する模擬モデル実験）
3.Nakagawa A, Hirano T, Jokura H, Uenohara H, Ohki T, Hashimoto T, Menenges V, Sato Y, Kusaka Y, Ohyama H, Saito T, Takayama K, Shirane R, Tominaga T. Pulsed holmium: yttrium-aluminum-garnet laser-induced liquid jet as a novel dissection device in neuroendoscopic surgery. J Neurosurg 101:145-150, 2004
（レーザー誘発液体ジェットの軟性内視鏡手術用治療器開発に関する基礎研究）
4.Ohki T, Nakagawa A, Hirano T, Hashimoto T, Menezes V, Jokura H, Uenohara H, Sato Y, Saito T, Shirane R, Tominaga T, Takayama K. Experimental application of pulsed Ho: YAG laser-induced liquid jet as a novel rigid neuroendoscopic dissection device. Lasers Surg Med 34: 227-234, 2004
（レーザー誘発液体ジェットの硬性内視鏡手術用治療器開発に関する基礎研究）
5.Ogawa Y, Nakagawa A, Takayama K, Tominaga T. Pulsed laser-induced liquid jet for tumor removal with vascular preservation through the transsphenoidal approach. Acta Neurochirur (Wien) 153: 823-830, 2011
（レーザー誘発液体ジェットメスの臨床研究：難易度の高い下垂体腫瘍で従来の治療方法と比較して統計学的有意に摘出率増加、出血量減少、手術時間短縮が認められた)
6.Seto T, Yamamoto H, Takayama K, Nakagawa A, Tominaga T. Characteristics of an actuator-driven pulsed water jet generator to dissecting soft tissue. Rev Sci Instrum 82: 055105, 2011
（ピエゾ方式パルスウォータージェットメスの特性に関する基礎論文）
7.Sato C, Nakano T, Nakagawa A, Yamada M, Yamamoto H, Kamei T, Miyata G, Sato A, Fujishima F, Nakai M, Niinomi M, Takayama K, Tominaga T, Satomi S. Experimental application of pulsed laser-induced water jet for endoscopic submucosal dissection: mechanical investigation and preliminary experiment in swine. Dig Endosc 25(3): 255-263, 2013
（レーザー誘発液体ジェットメスの水平展開：非臨床試験（ブタ）食道）
8.Ogawa Y, Nakagawa A, Washio T, Arafune T, Tominaga T. Tissue dissection before direct manipulation to the pathology with pulsed laser-induced liquid jet system in skull base surgery - Preservation of fine vessels and maintained optic nerve function. Acta Neurochir 155(10): 1879-86, 2013
（レーザー方式パルスジェットメスの臨床研究：視神経周囲病変で電気生理学的モニタリング下に摘出し、電気生理学的温存下の腫瘍摘出に関する概念実証が示された）
9.Yamada M, Nakano T, Nakagawa A, Sato C, Fujishima F, Tanno H, Kawagishi N, Miyata G, Sato A, Tominaga T, Satomi S, Ohuchi N. The piezo actuator-driven pulsed water jet as a new modality for surgery: laboratory investigation of its dissection profile and physical properties using swine liver. Eur J Surg Res 53:61-72, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験（ブタ、食道）
10.中川敦寛、隈部俊宏、金森政之、齋藤竜太、平野孝幸、高山和喜、冨永悌二．パルスレーザージェットメス─神経膠腫手術への臨床応用． No Shinkei Geka 36:1005-1010, 2008
（レーザー誘発液体ジェットを用いた手術用治療器の開発：臨床例報告）
11.Nakagawa A, Ogawa Y, Amano K, Ishii Y, Tahara S, Horiguchi K, Kawamata T, Yano S, Arafune T, Washio T, Kuratsu J, Saeki N, Okada Y, Teramoto A, Tominaga T. Pulsed laser-induced liquid jet system for treatment of sellar and parasellar tumors: Initial experience in a multicenter clinical study. J Neurol Surg A Cent Eur Neurosurg 2015 Jan 16 (Epub ahead of print)
（レーザー方式パルスジェットメスの多施設による臨床研究：安全性に関する報告）
12.Yamashita S, Kamiyama Y, Nakagawa A, Kaiho Y, Tominaga T, Arai Y. Novel pulsed water jet system permits off-clamp partial nephrectomy in swine. Int J Urol 21(11): 1181-1182, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：泌尿器科領域、腎部分摘出術に関する概念実証）
13.Kato T, Arafune T, Washio T, Nakagawa A, Ogawa Y, Tominaga T, Sakuma I, Kobayashi E. Mechanics of the injected pulsejet into gelatin gel and evaluation of the effect by puncture and crack generation and growth.Journal of Applied Physics, 116(7), 074901, in press
（レーザー方式パルスジェットメスの組織深達に関する機序の工学的考察）
14. Kunikata H, Tanaka Y, Aizawa N, Nakagawa A, Tominaga T, Nakazawa T. Pulsed laser-induced water jet for endoscopic retinal vascular massage. Transl Vis Sci Technol 3(6): 10, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：眼球内で血管のマッサージが可能であることに関する概念実証）
15.Kawaguchi T, Endo T, Nakagawa A, Fujimura M, Sonoda Y, Tominaga T. Ventricle wall dissection and vascular preservation with the pulsed water jet device: Novel tissue dissector for flexible neuroendoscopic surgery. J Neurosurg (2015, in press)
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：脳室内手術用治療器に関する概念実証）
他、71編
臨床試験
1.ピエゾ駆動方式パルスウォータージェットメスの脳神経外科手術での臨床試験 UMIN試験ID 000012007
2. ピエゾ駆動方式パルスウォータージェットメス（高出力型）の脳神経外科手術での臨床試験 UMIN試験 ID 000017422
1. http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed08.html （東北大学病院臨床研究推進センター）
2. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/312/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
中枢神経系薬剤デリバリーシステム（対流強化輸送法）（リンク：脳腫瘍）
対流強化輸送法は脳内に留置した細径のカテーテル先端から血液脳関門を回避して任意の部位に薬剤を拡散させる局所投薬技術です。私たちはMRIモニタリング下に薬剤投与を行う技術を世界に先駆けて開発し、世界で初めて臨床例において脳幹病変への局所投与に成功しております。現在、悪性脳腫瘍で臨床試験を行っており、将来的には中枢神経系で責任病巣が明らかな疾患全般に対して、画期的な治療手段となることが期待されています。
主な研究課題と連携先
リンク
1. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/313/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
新規脳梗塞急性期治療薬の開発（SMTP-7）（リンク：脳血管障害）
新規低分子化合物TMS-001は、血栓溶解促進作用に加えて抗酸化作用や抗炎症作用に由来する脳保護作用を併せもち、出血リスクが少なく、広い治療時間枠をもつため、現在の標準薬t-PAが利用できない患者を救える脳梗塞急性期治療薬として期待されています。現在、臨床段階に進むための非臨床試験を行っています。
主な研究課題と連携先
リンク
1. http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed09.html （東北大学病院臨床研究推進センター）
2. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/311/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
日本版病院重要業務継続計画の策定
災害医療においては、行動計画のみの災害対策マニュアルだけでは不十分であり、ライフライン確保や地域連携などを含めたBusiness Continuity Plan (BCP)が必要です。現在いくつか公表されているBCPは、ライフラインや設備面に過度に重点が置かれており、先の東日本大震災の経験を考えると、必ずしも実践的なものとは言えないのが実状です。震災の教訓を次の災害で生かすための課題として取り組んでおります。
当院では、高度救命救急センターのスタッフが中心となり宮城県14災害拠点病院のBCP関連事項の調査を行うと同時に、各分野の専門家と議論を重ね、実践的なBCP作成のための新たな手法を考案してきました。現在、東北大学病院ではBCP作成委員会を組織し、コンサルタント企業には依存せず、現場の経験および課題を基盤にして、根拠があり具体的でかつ実践的なBCPの作成を進めています。
主な研究課題と連携先
日本版病院重要業務継続計画（business continuity plan: BCP）の策定（東北大学・関東労災病院・インペリアルカレッジロンドン・カリフォルニア大学サンフランシスコ校・慈恵医科大学・企業）
図1研究開発体制（パルスジェットメス）
図2 パルスジェットメスの特徴
手術用治療器（パルスジェットメス）
外科手術において、病変を最大限摘出することは患者さんの生命予後の改善に、血管や神経を温存することは術後の患者さんの生活の質の維持につながりますが、この2つの要素を両立することは必ずしも容易ではない場面もあり、職人芸に委ねざるを得ない場面も少なくありません。パルスウォータージェットメスは、この2つの要素の両立を支援し、“電気生理学的な温存”など、これまでなかった医療概念を提案する新しい手術用医療機器をめざし、東北大学を中心に11診療科と10以上の学術機関が連携し、100名以上がコミットして推進する産学連携プロジェクトとして開発を進めています。現在、東北大学病院臨床研究推進センター、東北大学流体科学研究所を拠点として、数年後の薬事承認申請を目指しています。
主な研究課題と連携先
- 最大限の病変摘出と術後の機能温存を両立するパルスジェットメスの開発（東北大学・産業技術総合研究所・東京電機大学・東京大学・東洋大学・企業、ほか）
主な論文
1.Hirano T, Komatsu M, Saeki T, Uenohara H, Takahashi A, Takayama K, Yoshimoto T. Enhancement of fibrinolytics with a laser-induced liquid jet. Lasers Surg Med 29: 360-368, 2001
（ レーザー誘発液体ジェットの原理に関する基礎論文）
2.Nakagawa A, Hirano T, Komatsu M, Sato M, Uenohara H, Ohyama H, Kusaka Y, Shirane R, Takayama K, Yoshimoto T. Ho: YAG laser-induced liquid jet knife: Possible novel method for dissection. Lasers Surg Med 31:129-135, 2002
（レーザー誘発液体ジェットの手術用治療器への応用に関する模擬モデル実験）
3.Nakagawa A, Hirano T, Jokura H, Uenohara H, Ohki T, Hashimoto T, Menenges V, Sato Y, Kusaka Y, Ohyama H, Saito T, Takayama K, Shirane R, Tominaga T. Pulsed holmium: yttrium-aluminum-garnet laser-induced liquid jet as a novel dissection device in neuroendoscopic surgery. J Neurosurg 101:145-150, 2004
（レーザー誘発液体ジェットの軟性内視鏡手術用治療器開発に関する基礎研究）
4.Ohki T, Nakagawa A, Hirano T, Hashimoto T, Menezes V, Jokura H, Uenohara H, Sato Y, Saito T, Shirane R, Tominaga T, Takayama K. Experimental application of pulsed Ho: YAG laser-induced liquid jet as a novel rigid neuroendoscopic dissection device. Lasers Surg Med 34: 227-234, 2004
（レーザー誘発液体ジェットの硬性内視鏡手術用治療器開発に関する基礎研究）
5.Ogawa Y, Nakagawa A, Takayama K, Tominaga T. Pulsed laser-induced liquid jet for tumor removal with vascular preservation through the transsphenoidal approach. Acta Neurochirur (Wien) 153: 823-830, 2011
（レーザー誘発液体ジェットメスの臨床研究：難易度の高い下垂体腫瘍で従来の治療方法と比較して統計学的有意に摘出率増加、出血量減少、手術時間短縮が認められた)
6.Seto T, Yamamoto H, Takayama K, Nakagawa A, Tominaga T. Characteristics of an actuator-driven pulsed water jet generator to dissecting soft tissue. Rev Sci Instrum 82: 055105, 2011
（ピエゾ方式パルスウォータージェットメスの特性に関する基礎論文）
7.Sato C, Nakano T, Nakagawa A, Yamada M, Yamamoto H, Kamei T, Miyata G, Sato A, Fujishima F, Nakai M, Niinomi M, Takayama K, Tominaga T, Satomi S. Experimental application of pulsed laser-induced water jet for endoscopic submucosal dissection: mechanical investigation and preliminary experiment in swine. Dig Endosc 25(3): 255-263, 2013
（レーザー誘発液体ジェットメスの水平展開：非臨床試験（ブタ）食道）
8.Ogawa Y, Nakagawa A, Washio T, Arafune T, Tominaga T. Tissue dissection before direct manipulation to the pathology with pulsed laser-induced liquid jet system in skull base surgery - Preservation of fine vessels and maintained optic nerve function. Acta Neurochir 155(10): 1879-86, 2013
（レーザー方式パルスジェットメスの臨床研究：視神経周囲病変で電気生理学的モニタリング下に摘出し、電気生理学的温存下の腫瘍摘出に関する概念実証が示された）
9.Yamada M, Nakano T, Nakagawa A, Sato C, Fujishima F, Tanno H, Kawagishi N, Miyata G, Sato A, Tominaga T, Satomi S, Ohuchi N. The piezo actuator-driven pulsed water jet as a new modality for surgery: laboratory investigation of its dissection profile and physical properties using swine liver. Eur J Surg Res 53:61-72, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験（ブタ、食道）
10.中川敦寛、隈部俊宏、金森政之、齋藤竜太、平野孝幸、高山和喜、冨永悌二．パルスレーザージェットメス─神経膠腫手術への臨床応用． No Shinkei Geka 36:1005-1010, 2008
（レーザー誘発液体ジェットを用いた手術用治療器の開発：臨床例報告）
11.Nakagawa A, Ogawa Y, Amano K, Ishii Y, Tahara S, Horiguchi K, Kawamata T, Yano S, Arafune T, Washio T, Kuratsu J, Saeki N, Okada Y, Teramoto A, Tominaga T. Pulsed laser-induced liquid jet system for treatment of sellar and parasellar tumors: Initial experience in a multicenter clinical study. J Neurol Surg A Cent Eur Neurosurg 2015 Jan 16 (Epub ahead of print)
（レーザー方式パルスジェットメスの多施設による臨床研究：安全性に関する報告）
12.Yamashita S, Kamiyama Y, Nakagawa A, Kaiho Y, Tominaga T, Arai Y. Novel pulsed water jet system permits off-clamp partial nephrectomy in swine. Int J Urol 21(11): 1181-1182, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：泌尿器科領域、腎部分摘出術に関する概念実証）
13.Kato T, Arafune T, Washio T, Nakagawa A, Ogawa Y, Tominaga T, Sakuma I, Kobayashi E. Mechanics of the injected pulsejet into gelatin gel and evaluation of the effect by puncture and crack generation and growth.Journal of Applied Physics, 116(7), 074901, in press
（レーザー方式パルスジェットメスの組織深達に関する機序の工学的考察）
14. Kunikata H, Tanaka Y, Aizawa N, Nakagawa A, Tominaga T, Nakazawa T. Pulsed laser-induced water jet for endoscopic retinal vascular massage. Transl Vis Sci Technol 3(6): 10, 2014
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：眼球内で血管のマッサージが可能であることに関する概念実証）
15.Kawaguchi T, Endo T, Nakagawa A, Fujimura M, Sonoda Y, Tominaga T. Ventricle wall dissection and vascular preservation with the pulsed water jet device: Novel tissue dissector for flexible neuroendoscopic surgery. J Neurosurg (2015, in press)
（ピエゾ方式パルスジェットメスの非臨床試験：脳室内手術用治療器に関する概念実証）
他、71編
臨床試験
1.ピエゾ駆動方式パルスウォータージェットメスの脳神経外科手術での臨床試験 UMIN試験ID 000012007
2. ピエゾ駆動方式パルスウォータージェットメス（高出力型）
3. ピエゾ駆動方式パルスウォータージェットメス（改良機）の脳神経外科手術での臨床試験 UMIN試験ID 000017423
リンク1. http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed08.html （東北大学病院臨床研究推進センター）
2. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/312/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
中枢神経系薬剤デリバリーシステム（対流強化輸送法）（リンク：脳腫瘍）
対流強化輸送法は脳内に留置した細径のカテーテル先端から血液脳関門を回避して任意の部位に薬剤を拡散させる局所投薬技術です。私たちはMRIモニタリング下に薬剤投与を行う技術を世界に先駆けて開発し、世界で初めて臨床例において脳幹病変への局所投与に成功しております。現在、悪性脳腫瘍で臨床試験を行っており、将来的には中枢神経系で責任病巣が明らかな疾患全般に対して、画期的な治療手段となることが期待されています。
主な研究課題と連携先
- 画像誘導下局所脳内薬剤輸送システムの開発（東北大学医工学研究科・東北大学流体科学研究所）
リンク
1. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/313/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
新規脳梗塞急性期治療薬の開発（SMTP-7）（リンク：脳血管障害）
新規低分子化合物TMS-001は、血栓溶解促進作用に加えて抗酸化作用や抗炎症作用に由来する脳保護作用を併せもち、出血リスクが少なく、広い治療時間枠をもつため、現在の標準薬t-PAが利用できない患者を救える脳梗塞急性期治療薬として期待されています。現在、臨床段階に進むための非臨床試験を行っています。
主な研究課題と連携先
- 新規脳梗塞急性期治療薬SMTP-7の開発（企業・東京農工大）
リンク
1. http://www.crieto.hosp.tohoku.ac.jp/seedlist/seed09.html （東北大学病院臨床研究推進センター）
2. http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/311/lang:jp/ （東北大学研究シーズ集）
日本版病院重要業務継続計画の策定
災害医療においては、行動計画のみの災害対策マニュアルだけでは不十分であり、ライフライン確保や地域連携などを含めたBusiness Continuity Plan (BCP)が必要です。現在いくつか公表されているBCPは、ライフラインや設備面に過度に重点が置かれており、先の東日本大震災の経験を考えると、必ずしも実践的なものとは言えないのが実状です。震災の教訓を次の災害で生かすための課題として取り組んでおります。
当院では、高度救命救急センターのスタッフが中心となり宮城県14災害拠点病院のBCP関連事項の調査を行うと同時に、各分野の専門家と議論を重ね、実践的なBCP作成のための新たな手法を考案してきました。現在、東北大学病院ではBCP作成委員会を組織し、コンサルタント企業には依存せず、現場の経験および課題を基盤にして、根拠があり具体的でかつ実践的なBCPの作成を進めています。
主な研究課題と連携先
日本版病院重要業務継続計画（business continuity plan: BCP）の策定（東北大学・関東労災病院・インペリアルカレッジロンドン・カリフォルニア大学サンフランシスコ校・慈恵医科大学・企業）
図1研究開発体制（パルスジェットメス）
図2 パルスジェットメスの特徴
