The development of intraoperative real-time monitoring to evaluate brain tissue oxygen saturation during a neurosurgical procedure

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本研究では、脳神経外科手術の際に使用している手術用顕微鏡にRGBカメラを接続し、得られた画像を解析することで、脳表の酸素飽和度をリアルタイムに画像化し、脳酸素飽和度の変化を観察することで、脳神経外科手術に伴い生じうる、脳の血流低下に伴う脳虚血や、脳血管のバイパス術後の血流上昇に伴う過灌流などののリスクを推測し、より安全な脳神経外科手術が提供できるようなモニタリング法を開発し、その信頼性を検証することが目的である。連携研究者である東京農工大学のグループが開発したRGBカメラで撮像した分光反射率画像から脳組織酸素飽和度を推定する方法を臨床応用している。術中、顕微鏡下術野にみられる脳表のRGB画像から拡散反射分光法によりR、G、Bそれぞれの拡散反射スペクトル、分光吸収、分光反射率を取得することでR、G、Bの応答値を算出する。脳組織の酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化ヘモグロビン濃度を推定するために必要なR、G、Bの組み合わせを事前に光伝搬モンテカルロシミュレーションを用いてシミュレーションし重回帰式を作成し、従回帰係数を算出しておくことで、R、G、B応答値から、各ピクセル毎の酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘモグロビン濃度を算出し、脳組織酸素飽和度を計算し、リアルタイム動画で測定結果を画像化し、特定の関心領域の数値表示も可能なシステムを作成し、既存の組織酸素飽和度プローブによる脳組織酸素飽和度及びレーザードップラープローブによる脳血流との比較、検証を行った。令和4年度は令和3年度に引き続き、脳動脈瘤症例を中心として、バイパス症例や脳血管奇形などを含め約50例の症例を蓄積し、それらの脳組織酸素飽和度のデータを解析している。