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透過光を用いた深層筋の運動時酸素動態計測

研究課題

研究課題/領域番号 16K01735
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 スポーツ科学
研究機関東京医科大学

研究代表者

木目 良太郎  東京医科大学, 医学部, 講師 (90366120)

研究分担者 庭山 雅嗣  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (40334958)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード近赤外線分光法 / 筋組織酸素動態 / 平均光路長 / 自転車運動 / 近赤外線時間分解分光法 / 筋酸素動態 / 皮下脂肪厚 / 散乱光 / 透過光 / 運動性充血 / 皮膚血流量 / エネルギー代謝 / 骨格筋代謝
研究成果の概要

今回我々は、受光センサーを複数設置して受光量を増やすプローブを開発し、散乱光ではなく透過光を用いて運動時における筋組織酸素動態の計測を試みた。ヒト筋組織は光吸収物質(特にミオグロビン)の濃度は他組織よりも高く、従来実施されている散乱光と同様の方法で透過光を用いても検出部にて得られる光量が不充分であったため、プローブの装着方法を皮膚の上から皮下脂肪をピンチするように送光部と受光部を強く押し込むことで皮下脂肪による散乱の影響を少なくした。その結果、透過光を用いて安静時および等尺性運動時におけるヒラメ筋の酸素動態を検出することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近赤外線分光法(NIRS)を用いた運動時の筋組織計測は、その計測方法が簡便なことからスポーツ医科学の分野でも広く利用されているが、散乱光を利用しているため皮下1~2センチ程度の筋組織しか計測していない。筋組織の深層部は遅筋線維が多いため、運動時には主働筋として動員されているが、それらの情報をNIRSでは検出できないのが現状である。そこで、受光センサーを複数設置して受光量を増やすプローブを開発し、散乱光ではなく透過光を用いて運動時における筋組織酸素動態の計測を試みた。その結果、透過光を用いて安静時および等尺性運動時におけるヒラメ筋の酸素動態を検出することに成功した。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Limited muscle oxygen diffusive transport during exercise in humans2020

    • 著者名/発表者名
      Kime, R., T. Endo, R. Tanaka, S. Fuse, M. Kuroiwa, Y. Kurosawa, T. Hamaoka.
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 11237 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1117/12.2550671

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Reduced optical path length in the vastus lateralis during ramp cycling exercise2020

    • 著者名/発表者名
      Endo,T., R. Kime, T. Watanabe, N. Murase, S. Fuse, R. Tanaka, M. Kuroiwa, Y. Kurosawa and T. Hamaoka
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 1232 ページ: 239-244

    • DOI

      10.1007/978-3-030-34461-0_30

    • ISBN
      9783030344597, 9783030344610
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced scattering coefficient during incremental exercise is constant without being affected by changes in muscle oxygenation or hemodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Endo,T., R Kime, S Fuse, N Murase, Y Kurosawa, T Hamaoka
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of exercise training on cardiac and skeletal muscle function2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T., N. Murase, R. Kime, Y. Kurosawa, S.Fuse, and T. Hamaoka
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced optical path length in the vastus lateralis during ramp cycling exercise2019

    • 著者名/発表者名
      Endo T, Kime R, Watanabe T, Fuse S, Murase N, Kurosawa Y, Hamaoka T
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine & Biology

      巻: 印刷中 ページ: 97-101

    • DOI

      10.1007/978-3-319-91287-5_16

    • ISBN
      9783319912851, 9783319912875
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Functional Hyperemia Using NIRTRS without the Influence of Fat Layer Thickness2018

    • 著者名/発表者名
      Tasuki Endo, Ryotaro Kime, Sayuri Fuse, Tsubasa Watanabe, Norio Murase Yuko Kurosawa and Takafumi Hamaoka
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Biology and Medicine

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Optical property dynamics during exercise measured by near-infrared time-resolved spectroscopy in humans2020

    • 著者名/発表者名
      Endo,T., R Kime, S Fuse, N Murase, Y Kurosawa, T Hamaoka
    • 学会等名
      SPIE BiOS 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exercise-induced blood volume expansion measured by NIRS is derived from muscle tissue, not from skin2019

    • 著者名/発表者名
      Kime,R., T Endo, S Fuse, T Watanabe, M Niwayama, M Kuroiwa, R Tanaka, Y Kurosawa and T Hamaoka
    • 学会等名
      The 47th meeting of International Society of Oxygen Transport to Tissue (ISOTT)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NIRSを用いた運動誘発性血管拡張の評価に及ぼす皮膚血流の影響2018

    • 著者名/発表者名
      木目良太郎,遠藤祐輝,渡辺 翼, 布施沙由理,田中璃己,黒澤裕子,浜岡隆文
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 活動筋の平均光路長は漸増負荷自転車運動中に短縮する2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤祐輝,木目良太郎, 布施沙由理,渡辺 翼,村瀬訓生,黒澤裕子,浜岡隆文
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 持久性鍛錬者と非鍛錬者における運動中の筋組織血液・酸素動態の差異 - NIRTRSを用いて -2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤祐輝,木目良太郎, 布施沙由理,渡辺 翼,村瀬訓生,黒澤裕子,浜岡隆文
    • 学会等名
      第22回酸素ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Reduced optical path length during ramp cycling exercise2018

    • 著者名/発表者名
      Endo T, Kime R, Fuse S, Watanabe T, Murase N, Kurosawa Y, Hamaoka T
    • 学会等名
      The 46th annual meeting of the International Society on Oxygen Transport to Tissue ( ISOTT)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of deep muscle oximeter for deformed tissues by pinching using near-infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuki Y and Niwayama M
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evidence that exercise-induced blood volume expansion is derived from muscle tissue, not from skin2017

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Kime, Tasuki Endo, Sayuri Fuse, Tsubasa Watanabe, Masatsugu Niwayama, Yuko Kurosawa and Takafumi Hamaoka
    • 学会等名
      The 45th Annual meeting of the International Society on Oxygen Transport to Tissue
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Functional Hyperemia Using NIRTRS without the Influence of Fat Layer Thickness2017

    • 著者名/発表者名
      Tasuki Endo, Ryotaro Kime, Sayuri Fuse, Tsubasa Watanabe, Norio Murase Yuko Kurosawa and Takafumi Hamaoka
    • 学会等名
      The 45th Annual meeting of the International Society on Oxygen Transport to Tissue
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外分光法を用いた筋機能の評価2017

    • 著者名/発表者名
      木目 良太郎
    • 学会等名
      「第 34 回筋肉の会」・「第 2 回身体運動制御の会」 ジョイントミーティング
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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