1999 Fiscal Year Annual Research Report
生体の不均一構造を考慮した近赤外組織酸素モニタの開発と筋代謝の定量評価
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11558100
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山本 克之 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川初 清典 北海道大学, 体育指導センター, 助教授 (80026822)
工藤 信樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30271638)
清水 孝一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125322)
浜岡 隆文 東京医科大学, 医学部, 講師 (70266518)
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| Keywords | 近赤外光 / 組織酸素モニタ / 筋組織 / 脂肪層 / モンテカルロシミュレーション / 組織光学特性 |
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| Research Abstract |
生体の不均質構造を考慮した定量的な近赤外光組織酸素計測法の実現のために,以下の検討を行った.
・脂肪層による筋組織測定感度低下の補正法:前腕及び大腿を対象とした2種の実測とモンテカルロシミュレーションを行い,両者がよく一致することを確認した上で,シミュレーション結果から脂肪厚と測定感度の関係を表す実験式を求め,それを補正曲線として用いる補正法を考察した.あらかじめ脂肪厚を測定しておき,測定値に補正係数を乗ずる簡便な手法であるため,リアルタイムで脂肪層の影響補正が可能となった.
・ファントム実験による酸素濃度算出式の検討:各研究グループにより異なる酸素濃度算出式は,定量化において大きな問題点となってきているため,筋組織を模擬したファントム(Intralipid溶液に血液を希釈)を用いて理論的・実験的検討を行った.光拡散理論より酸素濃度算出式を導出し,その妥当性をファントム実験で検証した結果,血液による吸収係数変化が±25%以内であれば、理論式とよく適合(誤差±15%以内)することが示された.
・補正法を適用した定量計測法の妥当性の検証:装置は大型ではあるが優れた代謝計測法である磁気共鳴スペクトル法(MRS)を用いて,開発した補正法の有効性を検証した.被験者10名について阻血試験を行い,近赤外分光法とMRSにより前腕の筋酸素消費量を計測した.近赤外分光法の測定値に対して我々の開発した補正法を適用し脂肪層の影響補正を行うことにより,MRSの測定値と良い相関(r=0.75)が認められ(補正前:r=-0.26),本手法の有効性が確認された.
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Research Products
(7 results)
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[Publications] M. Niwayama: "Quantitative measurement of muscle oxygenation by NIRS : Analysis of the influence of a subcutaneous fat layer and skin"Proceedings of SPIE. 3597. 291-299 (1999)
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[Publications] 邵 軍: "近赤外組織酸素計測における酸素濃度算出式の理論的および実験的検討"電子情報通信学会 技術研究報告. MBE99-26. 15-21 (1999)
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[Publications] L. Lin: "In vivo determination of the optical properties of muscles without the influence of a subcutaneous fat layer"Proceedings of the first joint BMES/EMBS conference. 1091 (1999)
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[Publications] M. Niwayama: "Quantitative muscle oxygenation measurement using NIRS with correction for the influence of a fat layer : Comparison of oxygen consumption rates with measurements by other techniques"Proceedings of SPIE. 3991(in print). (2000)
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[Publications] 山本 克之: "近赤外分光組織酸素計測の基礎と応用"第12回電気学会全国大会 講演論文集. (印刷中). (2000)
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[Publications] 山本 克之: "近赤外光組織酸素モニタによる筋代謝の測定"計測と制御. 39(4)(印刷中). (2000)
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[Publications] L. Lin: "Influence of a fat layer on muscle oxygenation measurementusing NIRS"Frontiers in Medicine and Biological Engineering. 10(1)(in print). (2000)
