近赤外分光分析法による脳機能の評価法の確立とその臨床的応用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02557014
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中川 八郎 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (20029937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 通之助 島津製作所, 科学計測機器研究所, 所長 ; 南野 壽重 大阪大学, 医学部, 講師 ; 永井 克也 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教授 (70029966)
• Keywords: 近赤外分光 / 脳 / シトクロ-ム酸化酵素 / ヘモグロビン / 虚血 / CT装置

Research Abstract

平成3年度は光源を近赤外線半導体レ-ザ-とし受光部に光電子倍増管を使用した近赤外CT(NIRCT)装置を用いた検討を中心に行った。1.近赤外CT装置による脳機能評価。(1)頭部虚血効果。ペントバルビタ-ル麻酔下にラットの気管にチュ-ブを挿入し、笑気麻酔下に前頭断面におけるCT像を測定した。最初の測定をNIRCT装置を使用して行った後、Pulsinelli and Brierleyの方法にて両側の脊髄動脈を電気メスにて閉塞し、両側の総頚動脈を結紮して頭部を虚血状態にし10分後に2回目のNIRCT装置による測定を行った。本NIRCT法ではラットの頭部を360度スキャンして得られた780nmとヘモグロビンの等吸収点である805nmの2波長における吸光度の差を計算して脳の虚血状態に伴う変化を捕捉することが出来た。1回目の対照条件下では頭部の背側にある脳と腹外側部にある筋肉は明るく、血液の少ない骨などの組織は暗い画像として得られた。2回目の虚血状態にすると血液の多い腹外側の筋肉と背側の脳はヘモグロビンの脱酸素化を示すより明るい画像として得られた。(2)頭部虚血後の代用人工血しょう(FC43)注入効果。頭部虚血後、血流の残った部分にFC43を注入して上記と同様の方法でNIRCT装置による測定を行ったところ、FC43は近赤外領域での吸収が少ないため、血流が遮断され血液の残っている部分の筋肉と脳の部分の像が明らかに認められるようになった。2.酸素シトクロ-ムモニタ-装置による脳機能評価。(1)脳血流改善剤投与効果。上記と同様の方法で市販の脳血流改善剤を投与すると末梢の血圧降下に伴って脳内血液量の増加を示すヘモグロビンの近赤外光の吸収増加が認められた。3.レ-ザ-光の脳細胞傷害効果の検討。(1)小脳細胞への傷害効果の検討。半導体レ-ザ-(最大200mW)を15分間新生児ラットの小脳に照射したが、小脳外顆粒層神経細胞の細胞死の増加を示す知見は得られなかった。

Research Products

• [Publications] I.Oda: "Non-invasive hemoglobin monitor andcomputed tomography by NIR spectrophotometry" SPIE. 1431. 284-292 (1991)
• [Publications] R.Abumi: "Imaging of rat head under ischemic conditions by near-infrared computed tomography" J.Clin.Biochem.Nutr.11. 211-222 (1991)
• [Publications] R.Abumi: "Functional images of computed tomography by near-infrared sepectrophotometry using triple-wavelength semiconductor lasers" Medical and Biological Engineering and Computing.
• [Publications] 鎧 連太郎: "近赤外線CTによる生理機能情報の無侵襲的画像化" 代謝. (1992)
• [Publications] 鎧 連太郎: "近赤外線半導体レ-ザ-光照射の中枢神経への影響:新生児ラット小脳における組織学的評価" 日本レ-ザ-医学会誌. (1992)
• [Publications] 鎧 連太郎: "近赤外線CTによる生理機能画像" 日本臨床.