組織内酸素分圧分布可視化用の時間分解型レーザ走査蛍光生体顕微鏡システムの開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05558105
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 神谷 暸 東京大学, 医学部(医), 教授 (50014072)
• 研究分担者: 塩 育 (株)ニコンエンジニアリング, 開発部長 ; 安藤 譲二 東京大学, 医学部(医), 客員助教授 (20159528) ; 柴田 政廣 東京大学, 医学部(医), 講師 (60158954)
• キーワード: 組織酸素分圧 / 微小循環 / stern-Volmer関係 / 燐光寿命 / 酸素プローブ / 生体顕微鏡

研究概要

最終年度に当たる本年度は、昨年度設計・試作したスリットレーザスキャン蛍光(燐光)生体顕微鏡及び蛍光(燐光)寿命測光装置、更に生体内光学特性の検当から最も適当と判定した酸素感受性燐光プローブ(Pd-meso-tetra(4-carboxy phenyl)porphyrin)を用いて、動物実験を行い、試作システム全般の検討を行った。
動物実験では、麻酔下の家兎の下腿骨格筋であるTenuissimus筋を用いた。中心栄養血管を残して筋をほぼ全長に剥離し、ハロゲンランプに結合したプリズムよりなる透過光観察台にのせ、微小循環の生体顕微鏡を行った。細動脈、中心毛細血管、細動脈の位置を確認したあと、筋組織周囲の灌流により燐光プローブを組織に浸透させた。Dye-laser(Laser Photonics社、LN300C)より、厚さ40μmのスリット状に集光された波長530nmのパルスレーザ(パルス巾5ns、20Hz)を、毛細血管走行に垂直方向に入射角50°で、筋表面から照射した。これにより励起され、発光した燐光(705nm)を、光学フィルターを介してストリークカメラに導入し、2次元フォトンカウンティングを行うことにより、4μm間隔の組織点からの燐光寿命を計測した。あらかじめ定量化した当該プローブのStern-Volmer関係を用いて、燐光寿命を組織酸素分圧に換算し、毛細血管走向に直交する組織内の酸素分圧分布が計測しえた。
以上のin vivo実験による検証により、試作した測定システムを用い、骨格筋毛細血管網間の組織内酸素分圧分布が、μmオーダの空間分解能で計測しうることが判明し、当研究課題の開発目的はほぼ完了したと考えられる。今後は、本システムを応用して、種々な生理的条件に於ける酸素分圧分布の解析を行い、別途検討中の理論モデルし比較・検討することにより、組織酸素供給機構の解明を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] M.Shibata,A.Kamiya,et al: "A new flourescent microscopy for tomographic observation of microcirculation by using dual slit laser illumination" Microvascular Research. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] K.Baba,A.Kamiya,et al: "Capillary-tissue arrangement in the skeletal muscle optimiged for oxygen transport in all mammals" Microvascular Research. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 神谷 暸: "血流に対する血管内皮細胞と微小循環系の適応" 医用電子と生体工学(BME). (発表予定). (1995)
• [文献書誌] A.Kamiya: "Control of the transcapillary permeability" Microcirculation Annual. 10. 31-33 (1994)
• [文献書誌] T.Kawamura,A.Kamiya,et al: "A new intravital microscopic system for measurement of tissue oxygen tension distribution in micron order" Physics in Medicine & Biology. 39. 146 (1994)
• [文献書誌] M.Shibata,A.Kamiya,et al: "レーザ蛍光顕微鏡による実質臓器内の微小循環計測" 日本レーザ医学会誌. 15. 21-26 (1994)
• [文献書誌] A.Kamiya,J.Ando: "Endothelium-Derived Factors and Vascular Functions" Elsvier Science Publishers B.V., 103-112 (1994)
• [文献書誌] A.Kamiya,J.Ando: "Clinical Biomechanics and Related Researches" Splinger-Verlag Tokyo, 255-271 (1994)