温度

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18287 (2022) この記事を引用

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レーザー温熱療法は悪性腫瘍の治療法の一つです。 私たちは、サーモグラフィーカメラが二次元温度マッピングできることに着目し、超小型温度センサーを用いた温熱内視鏡を開発し、がん組織を適切な温度で加温する腹腔鏡下レーザー温熱治療システムを新たに確立しました。 肝細胞癌 (N1S1) 細胞を Sprague-Dawley ラット (n = 13) の肝臓に移植して、同所性肝細胞癌を作成しました。 そのうち 6 匹のラットには、新しく開発されたシステムを使用した腹腔鏡下レーザー温熱療法 (70 °C、5 分間) が施され、残りのラットには腹腔鏡下挿入のみが施されました。 病変容積の測定と組織学的評価をすべてのラットで実施した。 腹腔鏡下レーザー温熱療法システムにより、安定した温度制御が可能になりました。 設定温度を70℃とした場合、照射時間（5分間）の93.2％の間、対象がんの温度は68～72℃の範囲に維持されました。 熱処理された腫瘍の体積の中央値は、未処理の腫瘍の体積中央値よりも大幅に小さくなりました。 新しく開発された腹腔鏡レーザー温熱療法システムは、腫瘍表面の温度を任意の温度に維持することができ、ラット肝細胞癌モデルの治療に有効であることが証明されました。

がん細胞は熱に弱く、副作用が少ないため、温熱療法は長年研究されてきました 1,2,3 。

近年、レーザーを照射して腫瘍組織を加熱するレーザー温熱療法（LTT）が注目を集めています。 レーザー光による熱加熱は、光エネルギーが組織に吸収され、熱に変換されるときに発生します4。 レーザー光の組織内での吸収は組織の構成成分（細胞外基質、コラーゲン、水分などの割合）によって異なり、臓器ごとに特徴があります5。 ただし、組織の局所的な加熱に変換されると、組織に対する熱力学的効果は同じになります。 レーザーサーミアの治療効果は、組織内の水分の蒸発と腫瘍細胞のアポトーシスまたは壊死による組織破壊によって引き起こされます6。 LTT は光ファイバーを利用して体内の臓器に適用できるため、食道 7 などの管腔臓器のがんだけでなく、肝臓がん 8、脳腫瘍 9、腎細胞がん 10 などの固形臓器のがんにも適用できます。

安全で効果的な LTT を実現するには、加熱中のがん組織の温度を監視し、適切な温度に維持する必要があります。 磁気共鳴画像法 (MRI) ベースの温度モニタリングは、脳腫瘍の間質性 LTT に使用されており、治療における温度制御の有効性が証明されています 9,11,12。 一方、放射エネルギー（赤外線）検出に基づく温度監視には、（1）非侵襲的、（2）リアルタイムで物体の表面温度を取得できるという利点があります。 さらに、（３）２次元の熱分布が得られる。 このような利点を踏まえ、私たちはサーモグラフィーカメラを用いた温度モニタリング手法を確立し、レーザー温熱療法への有用性を示しました。 具体的には、対象組織を加熱しながら、サーモグラフィーカメラから得られる温度情報を入力信号として、レーザー出力を自動制御するフィードバックシステムの開発に成功した13。 私たちはこのシステムを用いて動物モデルにおいて標的腫瘍の温度を安定に維持できることを実証し13、これが良好な治療効果につながることを報告しました14。