光散乱係数の補正による骨格筋有酸素能力の評価

通过光散射系数校正评价骨骼肌有氧能力

• 批准号: 19K11450
• 负责人: 木目 良太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K11450/
• 关键词: 光散乱強度; 近赤外線時間分解分光法; 皮下脂肪層; 自転車運動; 散乱係数; 前腕掌握運動; 脂肪ファントム; 近赤外線分光法; 骨格筋; 皮下脂肪; 光学特性; 脂肪組織; 筋有酸素能; 光散乱係数; 磁気共鳴分光法; 皮下脂肪厚

運動時における光強度の変化は散乱ではなく吸収に依存していることが既に分かっていることから、実験開始前に光散乱強度を標準化することで、筋組織酸素濃度の定量的計測が可能になると考えられる。散乱強度の標準化をするために「シリコン」を用いた基礎的な実験を繰り返し実施したが、脂肪ファントムを装着しているにも関わらず散乱係数が減少するという意外な結果が得られた。今年度は、その原因を追及する作業と散乱係数をコントール出来るか否かについて検討した。その結果、脂肪ファントムの厚さが散乱係数に影響を与えていることを突き止め、近赤外線時間分解分光法（TRS）の測定用プローブ内に脂肪ファントムを埋入させると、脂肪ファントムの装着により散乱係数が増加した。しかしながら、脂肪ファントムの脂肪量を増やすとファントムが固まりにくくなることで適切な厚さにスライスしにくくなってしまった。逆に脂肪量を減らすとスライス厚が厚くなることで光路長が変化し、測定領域が変わってしまい、脂肪ファントムによる散乱補正を当該期間中に実施することが非常に困難な状況になってしまった。そこで、散乱係数がほぼ同じで有酸素能力の異なる被験者を集めることでTRSシグナルにおける光散乱強度を標準化し、固定負荷運動時における筋酸素動態の相違について調べた。有酸素トレーニング（TR）群とコントロール（CON）群を対象に、中強度の自転車運動を6分間実施し、運動時における組織酸素飽和度（StO2）および血液量（tHb）の変化について調べた。その結果、CONに比べてTRの方が有意にStO2およびtHbが増加し、これらの増加量（ΔStO2、ΔtHb）と最高酸素摂取量（VO2peak）はそれぞれ有意な相関関係が確認された。以上の結果から、散乱係数を標準化することで、固定負荷運動時における血管拡張機能が計測出来る可能性が示唆された。

Exercise に お け る light intensity の variations change は scattered で は な く suction 収 に dependent し て い る こ と が に points both か っ て い る こ と か ら, be 験 に prior to the start of the scattered light intensity を standardized す る こ と で, muscle tissue acid concentration の quantitative measuring が may に な る と exam え ら れ る. Scattered intensity の standardized を す る た め に "シ リ コ ン" を with い た based な be 験 を Qiao り return し be applied し た が, fat フ ァ ン ト ム を containing し て い る に も masato わ ら ず が reduce the coefficient of scattered す る と い う unexpected results な が ら れ た. Our は, そ の を after reason and す る homework と scattered coefficient を コ ン ト ー ル out る か no か に つ い て beg し 検 た. そ の results, fat フ ァ ン ト ム の thick さ が scattered coefficient に を and え て い る こ と を tu き check め, nearly bare outside time breakdown spectrometry (TRS) の determination with プ ロ ー ブ fat within に フ ァ ン ト ム を embedment さ せ る と, fat フ ァ ン ト ム の containing に よ り scattered coefficient が raised plus し た. し か し な が ら, fat フ ァ ン ト ム の fat を raised や す と フ ァ ン ト ム が solid ま り に く く な る こ と で appropriate な thick さ に ス ラ イ ス し に く く な っ て し ま っ た. Inverse に fat を minus ら す と ス ラ イ ス が thick thick く な る こ と で long light path が が - し, determination of field variations わ っ て し ま い, fat フ ァ ン ト ム に よ る package を scattered when the period of に be applied す る こ と が condition very difficult に な に な っ て し ま っ た. そ こ で, scattered coefficient が ほ ぼ with じ で acid element ability の different な る by 験 を set め る こ と で TRS シ グ ナ ル に お け る scattered light intensity を standardized し, fixed load exercise に お け る muscle acid element dynamic の conceives に つ い て adjustable べ た. With acid element ト レ ー ニ ン グ (TR) group of と コ ン ト ロ ー ル (CON) group of を like に polices, the strength の six points since を planning car movement between be し, sports に お け る organization acid saturation (StO2) お よ び blood volume (considered) の variations change に つ い て adjustable べ た. そ の results, CON に than べ て TR が の party intentionally に StO2 お よ び considered が raised し, こ れ ら の rights added amount (Δ StO2, Δ considered) と highest acid element, take quantity (VO2peak) は そ れ ぞ れ intentionally な phase masato が masato department confirmed さ れ た. の above results か ら, standardized coefficient of scattered を す る こ と で, fixed load exercise に お け る vascular function of company, zhang が meter measured が る possibility in stopping さ れ た.

项目成果

Limited muscle oxygen diffusive transport during exercise in humans

人体运动过程中肌肉氧扩散运输有限

• DOI: 10.1117/12.2550671
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proc. SPIE
• 作者: Kime;R.;T. Endo;R. Tanaka;S. Fuse;M. Kuroiwa;Y. Kurosawa;T. Hamaoka.
• 通讯作者: T. Hamaoka.

Reduced Scattering Coefficient During Incremental Exercise Is Constant Without Being Affected by Changes in Muscle Oxygenation or Hemodynamics.

增量运动过程中散射系数的降低是恒定的，不受肌肉氧合或血流动力学变化的影响。

• DOI: 10.1007/978-3-030-48238-1_17
• 发表时间: 2021
• 期刊: Advances in Experimental Medicine & Biology
• 作者: Endo T;Kime R;Fuse S;Murase N;Kurosawa Y;Hamaoka T.
• 通讯作者: Hamaoka T.

Changes in Optical Path Length Reveal Significant Potential Errors of Muscle Oxygenation Evaluation during Exercise in Humans.

光路长度的变化揭示了人类运动期间肌肉氧合评估的显着潜在错误。

• DOI: 10.1249/mss.0000000000002530
• 发表时间: 2021
• 期刊: Med. Sci. Sports Exer.
• 作者: Endo T;Kime R;Fuse S;Murase N;Kurosawa Y;Hamaoka T.
• 通讯作者: Hamaoka T.

筋酸素消費量の測定法とその限界

肌肉耗氧量的测量方法及其局限性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kime;R.;T. Endo;R. Tanaka;S. Fuse;M. Kuroiwa;Y. Kurosawa;T. Hamaoka.;木目良太郎，遠藤祐輝，田中璃己，布施 沙由理，黒岩 美幸，黒澤 裕子，浜岡 隆文
• 通讯作者: 木目良太郎，遠藤祐輝，田中璃己，布施 沙由理，黒岩 美幸，黒澤 裕子，浜岡 隆文

Skeletal Muscle Deoxygenation and Its Relationship to Aerobic Capacity During Early and Late Stages of Aging.

衰老早期和晚期骨骼肌脱氧及其与有氧能力的关系。

• DOI: 10.1007/978-3-030-48238-1_12
• 发表时间: 2021
• 期刊: Advances in Experimental Medicine & Biology
• 作者: Takagi S;Kime R;Murase N;Niwayama M;Sakamoto S;Katsumura T.
• 通讯作者: Katsumura T.