2006 Fiscal Year Annual Research Report
高次脳機能を司る脳内酸素輸送トモグラフィと脳疾患医工学への応用
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17206020
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
谷下 一夫 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 英史 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40221840)
小川 邦康 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (50272703)
池田 満里子 慶應義塾大学, 名誉教授 (00051368)
須藤 亮 慶應義塾大学, 大学院理工学研究科, 特別研究助手 (20407141)
小林 弘祐 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (70153632)
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| Keywords | 脳機能 / 酸素輸送 / CTイメージング / 医工学 / 脳血管 / 脳動脈瘤 / 血管内手術 / ステント |
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| Research Abstract |
脳組織は、全酸素摂取量の約20%を消費するという酸素消費の旺盛な臓器であり、酸素輸送という非平衡特性が極めて重要な役割を演じている。即ち、神経活動が、酸素を消費するため、脳機能を脳内酸素レベルで解釈しようとするBlood Oxygenation Level Dependent(BOLD)イメージが、脳科学、脳神経医学、精神医学の分野で注目されており、最近のNatureでも取り上げられている。本研究では、脳内血管網の可視化イメージングを基に、工学側の物質移動論の手法を脳内酸素輸送に適用し、神経活動(特に聴覚野)、血流、酸素濃度分布、一酸化窒素濃度変化との関連を明らかにする。さらに、主要脳血管における血流を評価し、特に脳動脈瘤内の流れを解析して、脳血管の病変に基づく診断治療の指標に関しても検討を行った。
1.微小電極による酸素分圧と一酸化窒素濃度の計測
研究代表者らの研究室でこれまで開発されてきた微小酸素電極及び微小一酸化窒素電極による酸素濃度と一酸化窒素濃度の測定を行った。特に聴覚野に関しては、神経活動と血流と関連して興味深い濃度変化が得られている。微小電極による計測に関しては、さらなる検討が必要である。
2.脳内の微小循環の評価:
体性感覚野と聴覚野における微小循環ユニットを、微小血管ネットワークの可視化データから割り出し、一方、刺激応答の結果から各ユニットの機能と微小血管ネットワークとの関係を検討し、それぞれの神経活動の刺激応答実験から、血流および酸素分圧分布の変動との関係を明らかにした。さらに聴覚野のようにモジュール構造が明らかでない領野における微小循環についても検討を行った。
3.主要脳血管における血流の評価:
ウイルス輪における主要脳血管は脳動脈瘤が局所的に現れる部位で、主要脳血流の阻害は脳機能に著しい損失を与える。そこで、主要脳血管における血流分布を実際のヒトのCTデータから3次元再構築した脳血管モデルにて解析した。脳動脈瘤の危険度を予測する方法から血管内手術に至る臨床応用をも考慮し、現在有望とされているステント留置による治療効果を血流構造の観点から検討した。
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