内因性光学イメージング法を応用した新しい非侵襲術中脊髄機能モニタリング法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13877238
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 佐藤 容子 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 四宮 謙一 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20111594) ; 佐藤 勝重 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
• Keywords: 光学的計測法 / 内因性光学シグナル / イメージング / 脊髄外科 / 術中計測 / 脊髄機能

Research Abstract

脊髄の外科手術において、腫瘍と正常組織との境界がどこにあるのかという問題や、脊柱管狭窄症、後縦靱帯骨化症、椎間板ヘルニアなどに対する除圧術のさい、脊髄の機能をどう評価するかという問題は、脊髄の機能温存を図るうえで極めて重要な問題である。これまでは、放射線学的検査や電気生理学的検査を中心に診断が行われ、また術中機能診断も電気的測定法を用いて行われてきたが、これらの方法は、空間分解能あるいは時間分解能が不十分であり、特に術中電気診断法については、空間分解能に著しく劣るという欠点がある。
近年、ニューロン活動にともなって生じる光学的変化から、神経活動を光学的にモニターし、画像化する方法が開発され、脳機能の研究に新しい局面が開かれてきている。神経活動の光学的計測法には、膜電位感受性色素を用いて外因性の光学的シグナルとして膜電位を計測する方法と、脳代謝活動に伴う内因性の光学的変化から神経活動をモニターする方法とがあり、従来の電気生理学的手法の限界を補う方法として神経系の機能解析に広く用いられるようになってきている。
本研究では、内因性光学イメージング法をヒト脊髄に応用して、脊髄外科手術中に神経機能をイメージ画像として非侵襲的にモニタリングし、その機能評価を行うことができる、新しい光学的術中機能診断法を開発することを試みる。
本年度はまず、内因性光学イメージング用手術顕微鏡の開発を行った。具体的には、Zeiss株式会社の技術陣の協力のもと、手術用顕微鏡の改良、すなわち、キセノンあるいはタングステンハロゲン光源の出力の強化・安定化、防振対策、干渉フィルター用ホルダーの製作、CCDカメラのコネクターの改良などを行い、術中内因性光学イメージングシステムを完成させた。

Research Products

• [Publications] Momose Sato Y. et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem"Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)
• [Publications] Momose Sato Y. et al.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the deveIoping CNS"Neuroscicnce. 102. 245-162 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "MultipIe-site OPtical recording reveaIs embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord"European Journal of Neuroscience. 13. 1547-1558 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "Optical imaging of spreading depoIarization waves triggered by spinaI nerve stimulation in the chick embryo : Possible mechanisms for large-scule coactivation of the CNS"European Journal of Neuroscience. 14. 809-820 (2001)
• [Publications] Yazawa I. et al.: "Developmental changes in triaI-to-trial variations in whisker barrel responses studied using intrinsic optical imaging : Comparison between normal and de-whiskered rats"Journal of Neurophysiology. 86. 392-401 (2001)
• [Publications] Sato K. et al.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem"NeuroReport. 12. 95-98 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CAl : Long-term analysis using optical recordin"NeuroReport. 12. 987-991 (2001)
• [Publications] Sato K. et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)
• [Publications] Sato K. et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagel motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. (in press). (2002)
• [Publications] 佐藤 容子: "自律神経系の機能的解析における光学的計測法の適用"自律神経. 38. 270-278 (2001)
• [Publications] 佐々木 真一: "末梢神経刺激により脊髄に誘発されたニュートロン応答の内因性光学イメージング"脊髄電気診断学. 23. 38-42 (2001)
• [Publications] 佐藤勝重: "ブレインサイエンス・レビュー2001"医学書院. 292 (2001)