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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of active skeletal muscle blood flow response and training effect -using a newly developed measurement technique by diffuse correlation spectroscopy-

Research Project

Project/Area Number 16H03242
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

一之瀬 真志  明治大学, 経営学部, 専任教授 (10551476)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野 弓絵  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsスポーツ生理学 / 生体医工学 / 循環調節 / 末梢血流量 / 光技術
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,従来の活動筋血流量測定法の問題を解決するために拡散相関分光法(DCS)を用いた新たな測定法を開発・確立し,運動時における活動筋血流量反応とその調節メカニズムおよび運動トレーニングの影響を明らかにすることである。本年度では,DCSを動的運動時における活動筋血流量の測定に応用し,運動強度が活動筋血流量の時間変化に及ぼす影響を調べた。活動筋血流動態を明確に捉えるために,時間分解能に優れた単一光子測定器の導入および計測プログラムの改良により,DCS血流計の光子計測周波数を従来の6倍に向上した。さらに,筋収縮にともなう体動ノイズを低減するための方法を検討した。
健康な若年成人男性26名を被験者とした。2分間の安静状態の後,最大随意筋力の10%および30%での動的ハンドグリップ運動(2秒収縮,2秒弛緩)を3分間行った。DCS血流計を用いて,ハンドグリップ運動の主動筋である浅指屈筋の血流量を測定した。血流量は,運動前の2分間の安静状態の平均値を1として正規化した。
活動筋血流量には,筋収縮に伴う体動に同期して生じるスパイク状のノイズと思われるデータが多数観察された。そこで,ハンドグリップ張力信号をトリガとして,筋弛緩時の光子数変化のみを選別して計測することで,筋弛緩時の血流量を算出した。これにより,ノイズ成分を大幅に低減することに成功した。ハンドグリップ運動の開始直後から活動筋血流量は急増した。10%強度では,運動開始後約60秒で定常に至り,3分目(最後の15秒間の平均値)では1.69 ± 0.09であった。30%強度では,60秒以降も緩やかに漸増し,3分目では,4.49 ± 0.62まで増加した。
これらの結果から,本研究において開発・確立したDCS血流計測技術により,動的運動時における運動強度に対応した活動筋血流量の時間変化を明瞭に計測できることが示された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Optical evaluation of microvascular function at early and chronic stages of diabetes2020

    • Author(s)
      Sasaki S, Nakabayashi M, Ono Y, Ichinose M.
    • Journal Title

      Proc. SPIE 11237, Biophotonics in Exercise Science, Sports Medicine, Health Monitoring Technologies, and Wearables

      Volume: 43863 Pages: 112370R

    • DOI

      doi.org/10.1117/12.2545267

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real-time detection of fatigue effect on active muscle hemodynamics using diffuse correlation spectroscopy2020

    • Author(s)
      Nozaki K, Nakabayashi M, Ichinose M, Ono Y.
    • Journal Title

      Proc. SPIE 11237, Biophotonics in Exercise Science, Sports Medicine, Health Monitoring Technologies, and Wearables

      Volume: 43863 Pages: 112370N

    • DOI

      doi.org/10.1117/12.2542876

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Difference in the integrated effects of sympathetic vasoconstriction and local vasodilation in human skeletal muscle and skin microvasculature.2019

    • Author(s)
      Ichinose M, Nakabayashi M, Ono Y.
    • Journal Title

      Physiol Rep

      Volume: 7 Pages: e14070

    • DOI

      10.14814/phy2.14070.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Optical evaluation of microvascular function at early and chronic stages of diabetes2020

    • Author(s)
      Sasaki S, Nakabayashi M, Ono Y, Ichinose M.
    • Organizer
      SPIE Photonics West
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-time detection of fatigue effect on active muscle hemodynamics using diffuse correlation spectroscopy2020

    • Author(s)
      Nozaki K, Nakabayashi M, Ichinose M, Ono Y.
    • Organizer
      SPIE Photonics West
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 筋収縮が誘起する迅速な活動筋血管拡張反応‐拡散相関分光法を用いた検討‐2019

    • Author(s)
      一之瀬真志,中林実輝絵,小野弓絵
    • Organizer
      第74回日本体力医学会大会
  • [Presentation] Integrated Effects of Sympathetic Vasoconstriction and Local Vasodilation in Human Skeletal Muscle and Skin Microvasculature2019

    • Author(s)
      Ichinose M, Nakabayashi M, Ono Y.
    • Organizer
      American College of Sports Medicine 66th Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 拡散相関分光法を用いた 脳・生体組織血流の非侵襲計測と応用2019

    • Author(s)
      中林実輝絵, 小野弓絵
    • Organizer
      第58回 日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 骨格筋活動を考慮した組織血流速度評価法の開発2019

    • Author(s)
      佐々木 翔太郎、中林 実輝絵、野崎 寛一郎、一之瀬 真志、小野 弓絵
    • Organizer
      第58回 日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 拡散相関分光法を用いた筋疲労時の活動筋血流動態の計測2019

    • Author(s)
      野崎 寛一郎, 中林 実輝絵, 佐々木 翔太郎, 一之瀬 真志, 小野 弓絵
    • Organizer
      第58回 日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 拡散相関分光法による生体血流計測2019

    • Author(s)
      小野 弓絵,中林 実輝絵
    • Organizer
      第26回医用近赤外線分光法研究会 第23回酸素ダイナミクス研究会 合同研究会
    • Invited
  • [Presentation] 拡散相関分光法による組織血流イメージング2019

    • Author(s)
      小野弓絵
    • Organizer
      日本学術振興会・産学協力委員会・185委員会研究会
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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