レーザー光供給
980 nmレーザーシステム（Esolight Z360、Tecure、Inc。、韓国、釜山共和国）を使用して、標的管状組織にレーザー光を供給しました。レーザー照射の前に、パワーメーター（Nova II、Ophir、エルサレム、イスラエル）とパワーセンサー（50（150）A-BB-26、オフィール、エルサレム、イスラエル）を使用してレーザー電力を測定しました。バルーン支援拡散アプリケーター（BDA; Tecure、Inc。、韓国共和国、釜山、釜山）を使用して、透明なバルーン（外径= 7 mm;長さ= 35 mm）を通して放射状の方向にレーザー光を均一に照射しました。照射中にバルーンでは、照射中に軽量な光吸収が見つかりませんでした。 BDAのバルーン表面は、尿道組織の内面に接触しました。バルーンは、組織表面の温度（すなわち、尿道粘膜）の温度を下げるために冷却水（6°C）で膨らませました。
数値シミュレーション
尿道組織の温度と熱損傷の時空間的変動を予測し、最適なレーザー治療条件を決定するために、数値シミュレーションを実施しました。円筒形のジオメトリ（3D軸; xyz 平面）現在のシミュレーションでは、冷却液、BDA、および尿道組織で構成されていました（図1（a））。ジオメトリの最も外側の部分は、BDA（厚さ= 0.05 mm、OD = 7 mm）と冷却液（BDA内）に囲まれた尿道（OD = 12 mm）を示しています。同じエネルギー（300 J）のさまざまな照射条件（30秒で10秒、15秒間で20 W、30 W）を数値シミュレーションで評価して、尿道組織内の熱効果を経時的に分析しました。レーザー光は、BDAを介して尿道組織表面の周りに均一に分布して照射されました。 Comsol Multiphysicsソフトウェア（V5.3; Comsol Inc.、Stockholm、Sweden）が数値シミュレーションに使用されました。尿道組織の温度分布を分析するために、ビールの法則を使用したペンネスのバイオヒート移動方程式が次のように適用されました。
図1
バルーン支援拡散アプリケーター（BDA）による尿道のレーザー治療のための実験セットアップ：（a）数値シミュレーションのための尿道とBDAのジオメトリ（u =尿道;左画像=等方性ビュー;上部右画像=縦方向のビュー;下右画像=断面ビュー）。 BDAは尿道組織内に配置されていることに注意してください（つまり、直径= 7 mm、長さ= 35 mm）。 （b）赤外線（IR）カメラおよび繊維ブラッググレーティング（FBG）センサーを備えたex in vivoブタ尿道組織の温度の評価。 （c）980 nmレーザーを使用したin vivoブタ尿道組織試験（b =膀胱; ius =内部尿球括約筋; al =アクティブ長;左画像=右右画像=写真=写真=右右画像=尿道のイラストレーザー照射）。
$$ rho c cdot frac {{ partial t（r、z、t）}} {{ partial t}} = k { nabla ^2} t（r、z、t）+{q_ {{{{q_ { blood}}+{q_ {met}}+{q_ {laser}} $$
（1）
ここで、K（w/mk）、ρ（kg/m3）、c（j/kg k）、およびt（r、z、t）は、それぞれ熱伝導率、密度、比熱、組織温度、および熱源です。現在のシミュレーションモデルは、血液灌流（Qblood = 0）および代謝熱生成（QMET = 0）を想定していません。 Qlaser（w/m3）は、ラジアル位置rの関数として光吸収によって生成される外部熱源を表します（（ sqrt {{x^2}+{y^2}} ）; mm）。フォロー：
$$ {q_ {laser}} = { mu _a} frac {p} {{2 pi {r_ {bda}} l}} exp（ – { mu _ {eff}} cdot r）$ $
（2）
$$ { mu _ {eff}} = sqrt {3 { mu _a}（{ mu _a}+{ mu _ {rs}}）} $$
（3）
ここで、µa（cm -1）、µrs（cm -1）、µeff（cm -1）、rbda（mm）、およびl（mm）は吸収係数、散乱係数の減少、効果的な減衰係数、バルーン半径、それぞれ治療の長さ。表1は、現在のシミュレーションモデルで使用されるすべての材料と組織の光学特性をまとめたものです。 ex vivo検査と比較するために、冷却液と尿道組織の初期温度は、それぞれ6°Cと19°Cであると想定されていました。
表1数値モデルで使用される材料の熱特性の概要。
組織の熱損傷の程度は、次のようにアレニウス方程式（ω）を使用して調査されました。
$$ omega（r、t）= {a_f} int limits_ {0}^{ tau} { exp（ frac {{ – {e_a}}}}} {{r cdot t（r、t）） }}）dt} $$
（4）
ここで、AF（1/s）、EA（j/mol）、r（j/mol.k）、およびτ（s）は、周波数係数、変性活性化エネルギー、ユニバーサルガス定数、および照射時間です。アレニウス方程式は、組織の熱損傷の程度を温度と時間の関数として定義します。 ω= 1（つまり、log（ω）= 0）は、60°Cを超える組織の不可逆的な熱損傷を表します。表2は、シミュレーションで使用されるすべての材料と組織の熱特性をまとめたものです。
表2尿道組織の物理的およびパラメーターの概要。
ex vivoテスト
ex vivo検査では、地元の屠殺場から購入したブタ尿道組織を使用しました。レーザー照射に対する尿道組織の温度応答を特定するために、赤外線（IR）カメラ（FLIR A325、Teledyne Flir LLC、Wilsonville、またはUSA）およびFBGセンサー（T-1-N-GL-F1、Micronor Seneors LLC 、Sperry Ave、CA、CA、USA）を使用して、レーザー照射中の温度変化を記録しました。図1（b）は、ex vivoブタ尿道組織のBDA支援レーザー治療の実験的セットアップを示しています。 BDAは最初に尿管組織に挿入され、インフレータ（バルーン圧= 2〜3 ATM）を使用して、6°Cで冷却液でバルーンを膨らませました。 3つの照射条件（30秒で10 W、15秒で20 W、10秒で30 W）をテストし、すべての条件で300 Jに相当する総エネルギーを提供しました。FBGセンサーとIRカメラを使用して測定しました。尿道（10 Hzの取得率）および外側の尿道表面温度（フレームレート1 Hz）の管腔温度。 ex vivoテスト中、FBGセンサーは尿道の粘膜表面とBDAの間で完全に接触しました。すべての尿道組織の初期温度は19°Cで、各レーザー条件は3回テストされました（n= 3）。レーザー照射の後、試験した尿道組織は、組織学の調製のために10％パラホルムアルデヒドで固定されました。次に、固定組織をパラフィンに埋め込み、24時間後に4μmで切断しました。切断されたスライドは、キシレン（UN1307;デュークサン一般科学、ソウル、韓国共和国）を介して脱パラフィンし、エタノール（000E0880;デュクサン一般科学、ソウル、韓国）で再水化されました。脱パラフィンと再水和の後、すべての組織スライドをヘマトキシリンとエオシン（HE）で染色しました。 HE染色されたスライドは、光学顕微鏡（Motic Easy Scan; Motic）を使用してキャプチャされました。定量分析のために、画像Jプログラム（国立衛生研究所、ベセスダ、MD、米国）を使用して、尿道の粘膜の厚さを3回測定しました（n= 3）5つのランダムフィールドから選択されました。
in vivoテスト
生体内組織学的分析
レーザー照射尿道組織は、安楽死後の0日目と28日目に採取されました。すべての尿道組織を10％パラホルムアルデヒド（HT401128; Sigma-Aldrich）で4°Cで48時間固定しました。組織固定の後、すべての組織をパラフィンブロックで調製し、4μmで切断しました。切断されたスライドを脱パラフィンし、キシレンと等級のエタノールで脱水しました。脱パラフィンの後、すべてのスライドをHe、Masson’s Trichrome（MT）、および免疫組織化学（IHC）とともに染色し、尿道組織の組織学的変化を評価しました。 IHC染色では、プロテイナーゼK溶液（希釈リン酸緩衝生理食塩水（PBS）; 1:20）を37°Cで20分間インキュベートしてタンパク質架橋を破壊し、3％H2O2溶液を5分間添加しました。室温で。各スライドを5％ウシ血清アルブミン（BSA）で室温で1時間ブロックし、IL-6（AB9324; ABCAM; Cambridge; UK）、コラーゲン3（AB7778; Abcam; Cambridge; 。スライドをコールドPBSですすいだ後、二次抗体（HRP-Anti-Mouse; Thermo Fisher Scientific; Massachusetts; USA; HRP-Anti-Rabbit; Abfrontier、韓国、1：500）を一次抗体と結合させました。 DAB（156090; Thermo Fisher Scientific; Massachusetts; USA; 1：9）基板溶液をスライドに適用し、希望の茶色の強度が発生し、その後、スライドをPBSですすいだ。染色された後、スライドをエタノールとキシレンで脱水した後、取り付け溶液（3801730;ライカ;ウェッツラー;ドイツ）でカバースリップしました。 HE分析は、尿道組織の形態学的変化を評価し、炎症に関連する炎症細胞（好中球）を定量化するために実行されました。 MT分析は、コラーゲンの沈着とコラーゲンの厚さの程度を評価するために実施されました。すべての染色された組織スライドは、5つの領域からランダムに選択され、ImageJの色デコンボリューションプラグインを使用して定量化されました。
統計分析
すべてのデータは、平均±標準偏差として表されました。ノンパラメトリック統計分析では、Mann -Whitneyテストを実行して、ソフトウェアSPSS（SPSS、Inc。）を使用して2つのグループを比較しました。 p
#非有効性尿道面レーザーを使用したストレス尿失禁の治療への新しいアプローチ