高速度ビデオカメラを用いた心臓不整脈現象の高空間・時間分解能光マッピング計測

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680825
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐久間 一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (50178597)
• 研究分担者: 児玉 逸雄 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (30124720)
• キーワード: 光学的膜電位計測法 / スパイラルリエントリー / 不整脈 / 高速度ビデオカメラ

研究概要

高輝度青緑色LED(NSPE-510S,日亜化学)72個をリング状に配置し,定電流駆動回路で駆動した。イメージインテンシファイア(Image Intensifier,I.I.)を搭載した高速度ビデオカメラ(Fastcam-ultima-UV,Photron)を用い,撮影用レンズ(Micro-Nikkor 105mm f/2.8D,Nikon最短撮影距離0.314[m])の前部に660[nm]のカットオフ波長を持つロングパスシャープカットフィルタを透過した放射蛍光を観測した。最短撮影距離にて14[mm]xl4[mm]の領域が撮影可能であり,解像度は256x256である。通常は1125[fps]にて撮影を行ない,撮影速度1125[fps]の条件下では,4500[ms]の間の連続記録が可能であった。S/N比は2.35,背景蛍光に対する信号振幅の割合ΔF/Fは12.6[%]であった。この間の膜電位信号振幅の減衰は小さかった。空間解像度0.1[mm]で心室頻拍時の心臓興奮波面の移動を観測することが可能であり,スパイラルリエントリ中の脱分極面・再分極面のマッピングや,スパイラルのコアの同定も可能であった。さらに高速度VTR2台の高速度DVCRを用いることでウサギ摘出心の、膜電位の伝播の様子を広領域にわたって光学計測する実験システムを開発した。膜電位感受性色素(Di-4-ANEPPS)で染色したウサギLangendorff灌流心に電気刺激を加えることで誘発したスパイラル・ウェーブを2台のカメラによって撮影し、得られた画像を幾何学変換を用いてから画像正規化処理を施し、合成された画像を連続再生することで動画を得ることを試みた。映像中に観察される基本刺激から生まれた興奮波面やリエントリ現象等は、2台のカメラ撮影領域の境界付近でも、一連の現象として振る舞う様子を観察できた。

研究成果

• [文献書誌] YAMAMOTO Mitsuru,HONJO Haruo,NIWA Ryoko,SAKUMA Ichiro,HAYASHI Hideharu,KODAMA Itsuo.: ": Analysis of epicardial activation patterns during DC-shock induced ventricular tachycardia"Environmental Medicine. 44. 32-34 (2000)
• [文献書誌] 山本充,本荘晴朗,三嶋晶,佐久間一郎,丹羽良子,柴田仁太郎,林秀晴,児玉逸雄: "スパイラルリエントリーに対するdisopyramideの作用:高速ビデオカメラ記録システムによる解析"心電図(Japanese Journal of Electrocardiology). 20. 469, (2000)
• [文献書誌] 荒船龍彦,三島晶,正宗賢,佐久間一郎,土肥健純,柴田仁太郎,本荘晴朗,児玉逸雄: "高速度DVCRを用いた心臓活動電位マッピング"医用電子と生体工学. 38(特別号). 195 (2000)
• [文献書誌] 三島晶,佐久間一郎,本荘晴朗,山本充,丹羽良子,児玉逸雄,柴田仁太郎: "高速度デジタルビデオカメラレコーダ(DVCR)と光ファイバモジュールを組み合わせた心臓興奮光学マッピングシステム"Japanese Circulation Journal. 64(Suppl.1). 691 (2000)
• [文献書誌] 山本充,本荘晴朗,丹羽良子,林秀晴,児玉逸雄,佐久間一郎,柴田仁太郎: "多形性心室頻拍におけるdisopyramideとE-4031の作用:活動電位光シグナル多点同時計測による解析"Japanese Circulation Journal. 64(Suppl.1). 450 (2000)
• [文献書誌] 三島晶,荒船龍彦,小林英津子,佐久間一郎,土肥健純,本荘晴朗,児玉逸雄,柴田仁太郎: "発光ダイオード光源を用いた高速度心活動電位光マッピングシステム"医用電子と生体工学. 38(秋季特別号). 146 (2000)
• [文献書誌] A.Mishima,T,Arafune,K.Masamune,I.Sakuma,T.Dohi,N.Shibata,H.Honjo,and I.Kodama: "A High-speed Digital Video Imaging System to Record Cardiac Action Potentials"Proc.SPIE. 4158. 215-220 (2000)