2000 Fiscal Year Annual Research Report

生体の不均一構造を考慮した近赤外光組織酸素モニタの開発と筋代謝の定量評価

Research Project

Project/Area Number	11558100
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	山本克之北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	浜岡隆文東京医科大学, 医学部, 講師 (70266518) 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)
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
Research Abstract	生体の不均一構造を考慮した定量的な近赤外光組織酸素濃度計測法に関し,本年度は以下の成果を得た. 1.運動選手を対象とした筋代謝の評価ノルディック複合ナショナルチームの選手(13名)を対象に高地トレーニング(2700m)の効果を近赤外組織酸素計測で評価し,運動負荷後の酸素濃度回復速度が高地トレーニング開始後,6日目で約16%,11日目で約20%上昇していることを見いだした.3名を除くと,血中ヘモグロビン濃度と酸素濃度回復速度が比較的よく相関しており,高地トレーニングによるヘモグロビン濃度の増加が回復速度の上昇に関与している可能性が示唆された. 2.筋組織酸素濃度画像化システムの開発と評価当初の計画をさらに進展させ,200チャネルの受光系を有する組織酸素濃度画像化システムの試作を行った.大腿部にプローブを配置し,膝伸展・屈曲運動時の筋組織酸素濃度分布の画像化を試みたところ,伸展・屈曲運動に対応した筋の使い分けや運動後のhyperemiaを明瞭に画像化することができ,筋組織酸素濃度を時空間パターンとして捉える手法が筋代謝評価の有力な手段となり得ることを検証できた. 3.不均一構造を考慮した筋組織光学特性の決定開発中の計測法の精度・誤差を検討するために,皮膚層や脂肪層の影響を考慮した筋組織光学特性の決定を試みた.ピコ秒パルスレーザとストリークカメラを用いた時間分解法およびモンテカルロシミュレーションにより,ヒト筋組織を対象に等価散乱係数と吸収係数を求めたところ,脂肪層の影響を考慮した場合としない場合では筋の等価散乱係数が大きく異なることを明らかにすることができた.

Research Products

(14 results)

All Other

All Publications (14 results)

[Publications] 庭山雅嗣: "NIRSによる筋組織酸素計測における脂肪層の影響補正-31P-NMRおよびPETによる筋酸素消費量との比較-"セラピューティックリサーチ. 21(6). 1520-1523 (2000)
[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Quantitative muscle oxygenation measurement using NIRS with correctionfor the influence of a fat layer : Comparison of oxygen consumption rates with measurements by other techniques"Proceedings of SPIE. 3911. 256-265 (2000)
[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Development of 200-channel mapping system for tissue oxygenation measured by near-infrared spectroscopy (Invited Paper)"Proceedings of SPIE. 4082. 48-56 (2000)
[Publications] Jun SHAO: "Determination of a quantitative algorithm for the measurement of muscle oxygenation using CW near-infrared spectroscopy - Mean optical pathlength without the influence of the adipose tissue -"Proceedings of SPIE. 4082. 76-86 (2000)
[Publications] Ling LIN: "Influence of a fat layer on muscle oxygenation measurement using near-IR spectroscopy : quantitative analysis based on two-layered phantom experiments and Monte Carlo simulation"Frontiers Med.Biol.Eng.. 10(1). 43-58 (2000)
[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Quantitative measurement of muscle hemoglobin oxygenation using near-infrared spectroscopy with correction for the influence of a subcutaneous fat layer"Rev.Sci.Instrum.. 71(12). 4571-4575 (2000)
[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. 283-286 (2000)
[Publications] 庭山雅嗣: "ノルディック複合選手の高所レトーニングにおける筋組織酸素運搬機能の改善効果に関する定量評価-近赤外光を用いた筋組織酸素計測法の応用-"日本オリンピック委員会スポーツ医・科学研究報告. 9. 16-19 (2000)
[Publications] 木幡大輔: "近赤外光を用いた筋組織酸素濃度のマッピング"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-33. 33-38 (2000)
[Publications] 前川和也: "空間分解近赤外分光法を用いた筋組織酸素濃度計測における介在組織の影響"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-34. 39-44 (2000)
[Publications] 山本克之: "超音波と光による生体機能イメージング(特別招待論文)"電子情報通信学会技術研究報告. MI2000-34. 19-23 (2000)
[Publications] 山本克之: "近赤外分光組織酸素計測の基礎と応用"平成12年電気学会全国大会講演論文集. 1153-1156 (2000)
[Publications] Jun SHAO: "Theoretical and experimental studies on linear and nonlinear algorithms for the measurement of muscle oxygenation using CW near-infrared spectroscopy"Optical Engineering. (in press). (2001)
[Publications] Katsuyuki YAMAMOTO: "Functional imaging of muscle oxygenation using a 200-channel CW-NIRS system"Proceedings of SPIE. 4250 (in press). (2001)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

生体の不均一構造を考慮した近赤外光組織酸素モニタの開発と筋代謝の定量評価

Principal Investigator

山本 克之 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)

Research Products

[Publications] 庭山雅嗣: "NIRSによる筋組織酸素計測における脂肪層の影響補正-31P-NMRおよびPETによる筋酸素消費量との比較-"セラピューティックリサーチ. 21(6). 1520-1523 (2000)

[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Quantitative muscle oxygenation measurement using NIRS with correctionfor the influence of a fat layer : Comparison of oxygen consumption rates with measurements by other techniques"Proceedings of SPIE. 3911. 256-265 (2000)

[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Development of 200-channel mapping system for tissue oxygenation measured by near-infrared spectroscopy (Invited Paper)"Proceedings of SPIE. 4082. 48-56 (2000)

[Publications] Jun SHAO: "Determination of a quantitative algorithm for the measurement of muscle oxygenation using CW near-infrared spectroscopy - Mean optical pathlength without the influence of the adipose tissue -"Proceedings of SPIE. 4082. 76-86 (2000)

[Publications] Ling LIN: "Influence of a fat layer on muscle oxygenation measurement using near-IR spectroscopy : quantitative analysis based on two-layered phantom experiments and Monte Carlo simulation"Frontiers Med.Biol.Eng.. 10(1). 43-58 (2000)

[Publications] Masatsugu NIWAYAMA: "Quantitative measurement of muscle hemoglobin oxygenation using near-infrared spectroscopy with correction for the influence of a subcutaneous fat layer"Rev.Sci.Instrum.. 71(12). 4571-4575 (2000)

[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. 283-286 (2000)

[Publications] 木幡大輔: "近赤外光を用いた筋組織酸素濃度のマッピング"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-33. 33-38 (2000)

[Publications] 前川和也: "空間分解近赤外分光法を用いた筋組織酸素濃度計測における介在組織の影響"電子情報通信学会技術研究報告. MBE2000-34. 39-44 (2000)

[Publications] 山本克之: "超音波と光による生体機能イメージング(特別招待論文)"電子情報通信学会技術研究報告. MI2000-34. 19-23 (2000)

[Publications] 山本克之: "近赤外分光組織酸素計測の基礎と応用"平成12年電気学会全国大会講演論文集. 1153-1156 (2000)

[Publications] Jun SHAO: "Theoretical and experimental studies on linear and nonlinear algorithms for the measurement of muscle oxygenation using CW near-infrared spectroscopy"Optical Engineering. (in press). (2001)

[Publications] Katsuyuki YAMAMOTO: "Functional imaging of muscle oxygenation using a 200-channel CW-NIRS system"Proceedings of SPIE. 4250 (in press). (2001)

山本克之北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10088867)