2001 Fiscal Year Annual Research Report

近赤外分光組織酸素計測値と骨格筋酸素運搬機構の因果関係に関する実験的検証

Research Project

Project/Area Number	13480286
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	山本克之北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	河原剛一北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20125397) 浜岡隆文東京医科大学, 医学部, 講師 (70266518) 工藤信樹北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30271638)
Keywords	近赤外光 / 組織酸素濃度 / 骨格筋 / 酸素消費量 / ヘモグロビン / ミオグロビン / 顕微分光
Research Abstract	本研究は,近赤外分光法(NIRS)による筋組織酸素濃度測定値が組織酸素運搬機構といかなる因果関係にあるかを,顕微分光法により細胞レベルで明らかにし,NIRS測定値に対するヘモグロビンとミオグロビンの寄与率など,NIRS測定波形を解釈する上で不可欠な基礎資料を得ることを目的としている. 1.ヘモグロビンとミオグロビンのNIRS測定値への寄与に関する検討細胞レベルの測定に先立ち,まず体表光プローブを用いて各種運動負荷におけるNIRS測定を行い,筋代謝との関連を検討した.測定装置の時間分解能を0.13秒と高速度に改良し,筋収縮・弛緩に伴う血液量変化から筋灌流血液の局所的酸素飽和度を,筋収縮時の酸素濃度低下率から局所的筋酸素消費量を推定する手法を考案した.被験者6名において3種の負荷で測定を行った結果,低負荷時の筋酸素消費量は運動開始から急増し,約20秒でほぼ一定値に達したが,高負荷では一旦増加した後,数秒で急速に減少し,嫌気性代謝に移行する様子を捉えることができた.また,安静時の筋酸素消費量を動脈阻血法と本法(1回の短時間収縮)の両者で比較すると,後者では3.6倍となった.筋収縮により酸素消費が瞬時に増加した可能性も考えられるが,ヘモグロビンとミオグロビンの酸素結合率の違いに起因する可能性が高く,筋運動時のNIRS測定値にはミオグロビン酸素化状態の変化が強く反映されていることを示唆する結果を得た. 2.ヘモグロビン・ミオグロビン飽和度変化に関する顕微分光測定小動物の骨格筋を対象に,顕微分光により空間的にヘモグロビンとミオグロビンを分離し,かつこれらの吸光度変化を同時測定することを目的として,購入備品により顕微分光システムを試作した.ウシ血管内皮細胞とマウス腹腔滲出性マクロファージをテスト試料としてPI染色時の蛍光観察を行い,システムの動作確認を行った.

Research Products

(9 results)

All Other

All Publications (9 results)

[Publications] Katsuyuki YAMAMOTO: "Functional imaging of muscle oxygenation using a 200-ch CW-NIRS system"Proceedings of SPIE. 4250. 142-152 (2001)
[Publications] 中村和明: "音響光学効果を用いた生体の光イメージングに関する基礎的検討"北海道工業大学研究紀要. 29. 1-7 (2001)
[Publications] 平井甲亮: "多チャンネル近赤外分光法による筋組織酸素濃度のリアルタイムイメージング"電子情報通信学会技術研究報告. 101(130). 1-8 (2001)
[Publications] 山本克之: "皮下脂肪層を考慮した近赤外分光法の利用と今後の展開"体育の科学. 51(7). 518-521 (2001)
[Publications] 中村和明: "超音波変調光におけるスペックル変動を利用した生体の光イメージング"電子情報通信学会技術研究報告. 101(478). 87-92 (2001)
[Publications] 中村和明: "超音波変調光による生体の光イメージングに関する基礎的検討-スペックルパターンの変動を利用した変調光の検出-"電子情報通信学会論文誌A. J84-A(12). 1525-1531 (2001)
[Publications] Jun SHAO: "Theoretical and experimental studies on linear and nonlinear algorithms for the measurement of muscle oxygenation using continous-wave near-infrared spectroscopy"Optical Engineering. 40(10). 2293-2301 (2001)
[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "A 200-Channel Imaging System of Muscle Oxygenation Using CW Near-Infrared Spectroscopy"IEICE Trans.. E85-D(1). 115-123 (2002)
[Publications] 中村和明: "超音波による光のスペックル変動を用いた生体の光イメージングに関する基礎的検討"北海道工業大学研究紀要. 30(印刷中). (2002)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

近赤外分光組織酸素計測値と骨格筋酸素運搬機構の因果関係に関する実験的検証

Principal Investigator

山本 克之 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)

Research Products

[Publications] Katsuyuki YAMAMOTO: "Functional imaging of muscle oxygenation using a 200-ch CW-NIRS system"Proceedings of SPIE. 4250. 142-152 (2001)

[Publications] 中村和明: "音響光学効果を用いた生体の光イメージングに関する基礎的検討"北海道工業大学研究紀要. 29. 1-7 (2001)

[Publications] 平井甲亮: "多チャンネル近赤外分光法による筋組織酸素濃度のリアルタイムイメージング"電子情報通信学会技術研究報告. 101(130). 1-8 (2001)

[Publications] 山本克之: "皮下脂肪層を考慮した近赤外分光法の利用と今後の展開"体育の科学. 51(7). 518-521 (2001)

[Publications] 中村和明: "超音波変調光におけるスペックル変動を利用した生体の光イメージング"電子情報通信学会技術研究報告. 101(478). 87-92 (2001)

[Publications] 中村和明: "超音波変調光による生体の光イメージングに関する基礎的検討-スペックルパターンの変動を利用した変調光の検出-"電子情報通信学会論文誌A. J84-A(12). 1525-1531 (2001)

[Publications] Jun SHAO: "Theoretical and experimental studies on linear and nonlinear algorithms for the measurement of muscle oxygenation using continous-wave near-infrared spectroscopy"Optical Engineering. 40(10). 2293-2301 (2001)

[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "A 200-Channel Imaging System of Muscle Oxygenation Using CW Near-Infrared Spectroscopy"IEICE Trans.. E85-D(1). 115-123 (2002)

[Publications] 中村和明: "超音波による光のスペックル変動を用いた生体の光イメージングに関する基礎的検討"北海道工業大学研究紀要. 30(印刷中). (2002)

山本克之北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)