研究課題
本研究では、ヒトの筋細胞膜の特性を生体内で非侵襲的に評価する手法の開発を目指し、Multi-Frequency Bioelectrical Impedance Spectroscopy(MF-BIS)によって得られる信号情報のうち、Phase angleが最大となる周波数から求められるCapacitanceに筋細胞膜の電気的特徴が含有されていることを用い、MF-BISを用いて筋細胞膜の生物物理学特性の加齢変化を非侵襲的に評価する方法を開発することを目的とした。MF-BIS法では、交流電流の性質と、生体内の電気特性との関係から、Resistance成分とReactance成分が求められ、ベクトル平面図で電気的特徴を評価することができる。1）平成25、26年度には、MF-BIS法による筋細胞膜電気的特性が若齢者と高齢者、自立高齢者と要介護高齢者、心疾患患者の長期入院等の集団でどのように異なるかを、これまでに蓄積しているデータベースから多数例による比較を行なった。2）一方、筋細胞膜は筋収縮に伴って形状が変化し、生物物理学的特性が変化することより、本課題では基礎研究として、自転車運動を用いての等尺性運動（コンセントリック・エキセントリック収縮、ダイナミックな反復運動）中・後の計測にもチャレンジした。平成26年には、漸増負荷等尺性運動におけるMF-BISが筋細胞内外液の変化を捉えることを確認し、平成27年度には、NIRS、EMG、MMG、超音波画像、動作解析との比較により相互妥当性の検証を行った。これらより、年齢や健康状態の異なる集団の電気特性プロットも、運動中の電気特性プロットも、2次元平面上にきれいな広がりを持って分布することが明らかになった。このベクトル平面図上の値から、電気特性パラメータを得たうえで、筋細胞膜の生物物理学的特性を非侵襲的に推定するモデルを作成した。
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