光コヒーレンス断層法による脳微小血管及び神経細胞の3次元構築の解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13671479
• 研究機関: 国立循環器病センター
• 研究代表者: 関 淳二 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (20163082)
• 研究分担者: 高見沢 計一 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室員 (10163312) ; 中山 泰秀 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (50250262)
• キーワード: 光コヒーレンス断層法 / 大脳皮質 / 微小循環 / 神経循環カップリング / 血流調節 / ドップラ偏移 / 機能的コラム構造 / 3次元構築

研究概要

光コヒーレンス断層法(OCT)は、強い光散乱性のために通常の顕微鏡では観察出来ない生体組織において、数mmの深さにわたる断層像を10ミクロン程度の空間解像度で観察する事を可能にする。本研究では、光コヒーレンス断層システムを構築し、大脳皮質における微小血管や神経細胞の3次元構築を解析することにより神経活動と循環との空間的時間的なカップリングを解明することを目的とする。
微小血管や神経細胞の3次元構築をin vivoに解析可能とするため、低干渉性の近赤外光源(SLD:中心波長810nm、スペクトル幅20nm)と光ファイバを用いたマイケルソン型干渉光学系をベンチトップに組むことにより光コヒーレンス断層システムを構築した。本装置を用いて、ラットの腸間膜や脳における微小血管や組織構築の断層像を取り込むことで、本手法の空間解像度及び有効性を探った。その結果、本装置の空間分解能は横方向および深さ方向にそれぞれ14、16ミクロン程度であった。また、いずれの組織においても700ミクロン程度の深さまで可視化可能であり、脳軟膜を走行する直径100-200ミクロンの微小血管を確認することが出来た。また、波長940nm、スペクトル幅70nmのより低干渉性の光源を用いた場合、深さ方向解像度が6ミクロン程度、ラット脳皮質における可視化可能な深さが1mm程度までに達することが確かめられた。また、脳軟膜細動脈を含む断面からのOCT信号には血流からのドップラ信号が重量されていることが確認されたことから、本手法により脳皮質における血流分布の3次元情報が得られると期待される。

研究成果

• [文献書誌] Satomura Y, Seki J, Seiyama A, Yanagida T: "Optical coherence tomography system developed for the study of microcirculation"Microcirculation Annual. 17. 157-158 (2001)
• [文献書誌] Noguchi T, Seki J, et al.: "Effects of vitamin E and sasamin on hypertension and cerebral thrombogenesis in stroke-prone spontaneously hypertensive rats"Hypertens Res. 24. 735-742 (2001)
• [文献書誌] Seki J: "Pulse wave propagation in microvessels studied by a dual laser-Doppler anemometer microscope"Proc 7th World Cong Microcirculation. 553-557 (2001)
• [文献書誌] 関淳二: "光ファイバLDA顕微鏡による微小血管における脈波の計測"日本機械学会2001年度年次大会講演資料集(VII). 390-391 (2001)
• [文献書誌] Sasaki Y, Yamamoto E, Seki J, Yamamoto J: "Ginkgo Biloba extract (EGB761) inhibits thrombus formation by He-Ne laser beam in cerebral vessels of stroke-prone spontaneously hypertensive rats"Microcirculation Annual. 17. 67-68 (2001)