| 研究課題/領域番号 |
19K04412
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
栗田 太作 東海大学, 理系教育センター, 准教授 (10547970)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 近赤外分光法 / 修正ビア・ランバート則 / 拍動成分 / 酸素化ヘモグロビン / 脱酸素化ヘモグロビン / 血圧心拍波形 / 積算アルゴリズム / NIRS / 脳組織酸素飽和度 / トリガー / NIRS信号の積算 / 血圧波形 / NIRS信号 / 見かけの動脈血酸素飽和度 / 頭皮血流 / 独立成分分析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、近赤外分光法(NIRS)の修正ビア・ランバート則(MBL)による脳計測において、NIRS信号に含まれる拍動成分から得られる見かけの動脈血酸素飽和度(App-SpO2)が、定量的指標として新しい脳の組織酸素飽和度(StO2)の簡易測定法と成り得るかその開発を行う。脳のApp-SpO2値は、相対的な酸素化および脱酸素化ヘモグロビン(Hb)濃度変化の拍動成分の割合(％)として定義し、酸素状態を変化させ、StO2として妥当であるか評価する。App-SpO2は、MBLの定性的Hb濃度から％という定量的指標を与え、同一被験者の脳の部位間や特定部位の被験者間の直接的な比較が容易となる可能性がある。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、近赤外分光法（NIRS）の修正ビア・ランバート則による脳NIRS信号の酸素化ヘモグロビン（Hb）、脱酸素化Hb、総Hbの拍動成分（P-ΔHbO2、P-ΔHb、P-ΔHbT）のS/N比が向上するNIRSデータの積算アルゴリズムを開発した。その手法を用い、吸入気酸素濃度を変化させた時の動脈血酸素分圧(PaO2)に対する拍動成分の変化を明らかにした。PaO2低下に伴い、P-ΔHbTは増加、P-ΔHbはマイナス側からプラス側に増加、P-ΔHbO2は緩徐に増減した。これらの結果は、脳血管拡張による脳血液量の増加、脳血流速度の低下、脱酸素化Hbのwashoutの影響を示唆した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
NIRS測定では、一般的に拍動成分はノイズと見なされ平滑化されてきた。積算された拍動成分は、脳酸素化状態を正常状態から低酸素状態に変化させると、脳血管拡張による脳血液量の増加、脳血流速度の低下、脱酸素化ヘモグロビンのwashoutの影響などを反映することが明らかとなった。拍動成分は、NIRSにおいて、脳酸素化状態の新しい有用な情報と成り得る。将来的に、拍動成分から何らかの方法で脳組織酸素飽和度が算出できれば、脳計測科学の発展のみならず、脳卒中などの脳血管疾患やうつ病などの精神疾患の質的診断に用いることが可能となり、医療・福祉などの応用分野で実用化が見込まれ、社会への大いなる貢献が期待される。
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