大阪大学大学院工学研究科の西村隆宏助教、大学院生の三好悠斗さん（博士前期課程）、下条裕さん（博士後期課程）、粟津邦男教授、大阪大学国際医工情報センターの岡山慶太特任講師（常勤）らの研究グループは、血管のような狭い空間へも挿入可能でありながら、内視鏡観察とレーザー治療光の自在な制御を同時に実現する、レーザーマイクロサージェリー技術を世界で初めて開発しました。

レーザー光を適切に照射できれば、周辺の生体組織への損傷を抑えつつ、病変を効率的に治療できます。レーザー治療は、低侵襲治療として様々な診療科で用いられていますが、内視鏡下で安全で正確に実施するには微細なレーザー走査技術が必要になります。

今回、本研究グループは、ファイバーバンドルスキャニング技術を応用し、血管内視鏡等に用いられる光ファイバー技術を基に、内視鏡観察とレーザースポット走査を同時に実現しました。血管内のような狭隘な空間においても、病変部を観察しながら狙った箇所へレーザー照射し、レーザーによる生体組織の凝固と蒸散を制御できることを示しました(図１)。これにより、低侵襲なレーザー治療の適応可能な領域の拡大が期待されます。

本研究成果は、国際科学誌「Scientific Reports」に、２月２８日（火）１９時（日本時間）に公開されました。

図1. イメージガイドレーザー照射システムのデモンストレーションの様子

レーザ一を用いた生体組織の凝固・蒸散の制御技術は、幅広い診療科で低侵襲治療に貢献しています。しかしながら、従来の技術では内視鏡画像観察のためのイメージング用ファイバーと、治療のためのレーザー照射用ファイバーを別々に実装する必要があり、血管内など体内の限られた空間において、患者に負担をかけない細径のシステムで観察と治療を両立することが困難でした。

本研究グループでは、ファイバーバンドルスキャニング技術を応用し、一本の光ファイバーバンドルを介して、病変部の観察と治療のためのレーザー光走査を同時に実現する、イメージガイドレーザー照射技術を開発しました(図2)。

直径ミリメートルオーダーの血管のような微細な空間において、病変部を観察しながら、狙った箇所に治療用レーザー光を照射することができ、レーザーによる凝固と蒸散の位置を数10マイクロメートルの誤差内で制御できることを示しました(図3)。

図2. 開発したイメージガイドレーザー照射の概念図
本研究ではレーザー照射と観察を一本の光ファイバーバンドルを介して実現しました．

図3. イメージガイド下でのレーザー凝固・蒸散
レーザー治療で用いられることの多い熱作用を空間的に制御できました．

本研究成果により、血管内のような体内の狭く限られた空間において、病変部を観察しながらピンポイントにレーザー治療を行うシステムの実現につながります。心臓の冠動脈や下肢末梢血管の治療など、既にレーザーが利用されている分野の治療をより安全で低侵襲なものにするだけでなく、これまで適用が難しいとされてきた領域におけるイメージガイド手術への拡がりも期待できます。超高齢化社会を迎える我が国において、今後さらに需要が高まる低侵襲治療のための新たなモダリティとして展開が期待されます。

本研究成果は、２０２３年２月２８日（火）１９時（日本時間）に国際科学誌「Scientific Reports」（オンライン）に掲載されました。

タイトル：“Endoscopic image-guided laser treatment system based on fiber bundle laser steering”
著者名：Yuto Miyoshi, Takahiro Nishimura, Yu Shimojo, Keita Okayama, and Kunio Awazu
ＤＯＩ： https://www.nature.com/articles/s41598-023-29392-4

本研究の一部は、日本学術振興会科研費20H04549、21H05592、また、科学技術振興機構ACT-X JPMJAX21K7の助成を受けたものです。