微小血管からの酸素放出動態の2次元イメージングに関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06557002
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 前田 信治 愛媛大学, 医学部, 教授 (50036464)
• 研究分担者: 立石 憲彦 愛媛大学, 医学部, 助手 (90236555)
• キーワード: 微小循環 / 酸素輸送 / 赤血球 / ヘモグロビン / 2次元イメージング / コンピュータ画像 / 画像処理

研究概要

本研究は、組織における微小血管内の血流動態をビデオカメラで観察し、一方では画像処理装置を用いて微小血管内から組織への酸素の移動にともなう血液の酸素飽和度のダイナミックな変化を2次元のイメージ画像として捕らえることにある。このことによって組織における微小循環動態と酸素移動との関係を明らかにする。昨年度の研究により、微小血管内を流れる血液の酸素飽和度の変化を2次元画像として得るための計算ソフトの開発ならびに基礎実験に成功した。
本年度は、さらに測定精度を高める目的で、微小血管網を顕微鏡で観察するにあたって用いる干渉フィルターの波長について検討を行った。波長の異なる6枚の干渉フィルターを用いることで十分の精度が得られることを確信した。干渉フィルた-を通して得られた6枚の画像を画像処理装置を用いてデジタル化し、1画像、512×480点、をコンピュータに取り込み、各点の吸光度(赤血球内の酸素化型ヘモグロビン量+脱酸素化型ヘモグロビン量+散乱量)の重回帰分析を実行することにより、微小血管を流れる血液のヘモグロビン量ならびに酸素飽和度の2次元イメージを作成した。これまで方法論を確立するためにウサギ腸間膜の微小血管網を用いて実験したきたが、本年度で方法論はほぼ確立した。微小血管内を流れる赤血球の酸素飽和度は、微小血管の上流域から下流域に向かうにつれて酸素飽和度の低下するのが観察された。腸間膜の表面を酸素分圧の低い等張液を流すことによって酸素飽和度の著明な低下がみられた。さらに、ファーレウス効果、すなわち微小血管領域におけるヘマトクリットの低下を2次元イメージとして明瞭に表示することができた。これらのことによって循環動態と酸素の放出動態の関連をさらに定量的に表示することができ、この方面の研究の進展が期待できるものと考える。
さらに、本年度は本研究と関連した基礎実験として、微小血管と毛細ガラス管内での赤血球の流動挙動の差異、微小血管壁の弾力性と赤血球流動挙動との関連性について興味ある知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] Tateishi, N., et al.: "Spectrophotometric analysis of oxygen release at single microvessel level." “Progress in Microcirculation Research" Ed. by H. Niimi, et al.231-234 (1994)
• [文献書誌] Tateishi, N., et al.: "Flow dynamics of erythrocytes in microvessels of isolated rabbit mesentery: Cell-free layer and flow resistance." J. Biomechanics. 27. 1119-1125 (1994)
• [文献書誌] Soutani, M., et al.: "Quantitative evaluation of flow dynamics of erythrocytes in microvessels: Influence of erythrocyte aggregation." Am. J. Physiol.268. H1959-H1965 (1995)
• [文献書誌] Tateishi, N., et al.: "Plane imaging of oxygen saturation of flowing erytrhocytes in microvascular networks." Biorheology. 32. 285 (1995)
• [文献書誌] Tateishi, N., et al.: "Oxygen release from single microvessels in hypoxic condition." “Adaptation of Tissue Oxygen Transport to Hypoxia" Ed. by Takahashi, E. and Yamaguchi, K.25-30 (1995)
• [文献書誌] Tateixhi, N., et al.: "Plane imaging of oxygen saturation of flowing erythrocytes in microvascular network." Microcirc. Annu. 1995. 195-196 (1995)