重原 伸彦¹, 江田 廉¹, 渡會 展之¹, 桝田 晃司¹, 池田 誠一², 新井 史人², 宮本 義孝³, 千葉 敏雄³

Nobuhiko SHIGEHARA¹, Ren KODA¹, Nobuyuki WATARAI¹, Kohji MASUDA¹, Seiichi IKEDA², Fumihito ARAI², Yoshitaka MIYAMOTO³, Toshio CHIBA³

¹東京農工大学大学院生物システム応用科学府, ²名古屋大学工学部, ³国立成育医療センター臨床研究開発部

¹Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering, Tokyo Univ. of Agriculture and Technology, ²School of Engineering, The University of Nagoya, ³Clinical Research Center, National Center for Child Health and Development

キーワード :

【背景と目的】
現在,超音波造影剤とばれる数ミクロンの大きさの微小気泡を用いた超音波診断が広く医療現場に普及,またこの微小気泡と超音波を利用した新しい治療法と微小気泡の制御技術に関する研究が数多くなされている．山越らの研究では定在波を利用して微小気泡を捕捉する技術や微小気泡が生じる2次超音波と流路壁面から生じる反射波の干渉により形成される音場を周波数の変化により制御し,微小気泡を流路壁面へ付着させる技術が報告されている［1］．一方,我々はこれまで,分岐を有する模擬血管では水流中の気泡の能動的流路選択,また直線状の模擬血管では流速に拮抗した向きに音波を照射することによる微小気泡の流路内捕捉とその凝集に関する研究を進めてきた［2］［3］．しかしながら,毛細血管のように複雑な形状を有する微細流路においては,微小気泡またその凝集体が示す挙動については十分に検討がなされていなかった．そのため,本研究においてその検証を行った．
【方法】
実験に用いる流路として超音波透過性に優れたポリビニルアルコールのハイドロゲルによる複数の分岐を有しその最細直径が0.5mmである模擬毛細血管を使用した．また微小気泡には超音波造影剤Sonazoid^®を用いた．実験手順として微小気泡を模擬毛細血管に注入し超音波を照射,流路上流部に凝集体を形成し,その後流路狭小部に流れていく凝集体の挙動を光学的に観測した．流速,音波の中心周波数と最大音圧等のパラメータを変化させ形成される凝集体の大きさを輝度解析ソフトImage-proを用いて計測した．
【結果】
凝集体の面積は流速の増加で減少,音圧の増加で増加する傾向が得られた．さらに流路狭小部を通過する凝集体によって流路が塞栓され,その後着色水を流すと図のように流路内において流れの変化が発生することを確認した．中心周波数10MHz,最大音圧300kPa,流速40mm/sでは凝集体による塞栓とその後の流れの変化が起こる確率は75％となった．
【結語】
臨床応用がなされている微小気泡Sonazoid^®を用いて超音波照射により凝集体を形成し模擬毛細血管狭小部において塞栓を確認した．これより微小気泡の凝集体が血管の塞栓物質になりえることが示唆された．
【参考文献】
［1］Y. Yamakoshi et al.: JJAP, Vol.48, 07GK02, 2009
［2］渡會展之ほか：超音波医学,Vol.38, No.4, pp.433-445, 2011
［3］K. Masuda, N. Watarai, R. Nakamoto, et al.: JJAP, Vol.49, 07HF11, 2011