| 研究課題/領域番号 |
13671479
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
脳神経外科学
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| 研究機関 | 国立循環器病センター研究所 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| 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 |
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| 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10μm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、生体計測に応用可能な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。
低干渉性の近赤外光源(SLD:波長813及び940nm)を用いた干渉光学系をベンチトップに組みこむことによりin vivo計測可能なOCTシステムを構築した。in vitro及びin vivo実験により、その空間分解能は16×14,8x17μm^2([深さ]x[横]方向)程度、ラット脳皮質での観察可能な深さは0.7-1mm程度であることを確認した。
脳賦活時における大脳皮質の信号変化を探るため、後肢を電気刺激し、その前後の体性感覚野の皮質断層像をOCTシステムにより計測した。その結果、非刺激時において脳軟膜微小血管は硬膜の有無によりその走行が大きく異なることが分かった。また感覚刺激した場合には、硬膜を除去した群では刺激開始後数秒から脳表が数10μm上昇すること、この変化は脳表から100μm以内で起こっていること、硬膜を残した群では脳表の上昇は見られず、脳表から200-300μm内部の信号強度の増大が認められた。これらの変化の原因は脳賦活時の反応性充血によると考えられる。
更に、血管内の血球成分からのドップラ信号を捉えることで血流速度分布の計測可能性を確かめた。OCTのサンプルビームをラット脳軟膜微小血管に照射し、参照鏡を繰り返し掃引することによって、血管の深さ方向直径に沿ったOCT信号をサンプリングした。時間周波数解析した結果、直径数10-200μmの軟膜細動静脈における血流速度分布及びその時間変化が計測可能であった。細動脈の血流速度は心拍動に伴い大きく変動したが、その分布形状はポアズイユ分布を示した。これは、微小血管における血液流れが層流で準定常的な流れであると予想されることと一致する。本成果は、OCT法が脳皮質における血流の3次元情報を高い時間分解能で提供しうることを示している。
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