急性頭 蓋内圧亢進時の脳循環動 態に 関す る研究
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(2) 862. 久. 山. 秀. 幸. を閉 塞 した ガ ラス 管 内 に挿 入 し,生 体 内 で漏 電 せ ぬ. gelatin. よ う留 意 した.次. の 両 者 を 約8mm離. い で,こ の 光検 出 器 を脳 表 に密 着. filter No‑55)付. させ 二 脳 を照 射 した際 の 脳 組 織 内 光 吸 収 量 の 強 度. た.さ. (optical absorptioh,以 下OAと. のpolyethylene. な お,OA測. 略す)を 測 定 した‑. 定 に 際 して は,光. 源 の 明 る さ,増 幅 器. の 感 度 な ど を一 定 にす る よ うに 注 意 し たが,測 定 部 位 に よ り多少 の動 揺 は さけ 難 いた め, OAの. ち に,こ. た.な お, OAの. 使 用 し,こ. の シ リ コ ン ゴ ム の 側 方 に 外 径1.3mm tubeま. た はpolyetylene. 装 着 し,圧transducer(Statham. balloonを. P‑37A)を. 介 し頭. 蓋 内 圧 を も 同 時 測 定 で き る よ う 工 夫 し た(図2).. 強 度 は,. 電 圧 の 絶 対 値 で は な く,光 源 をon‑offし た ときの 電 圧 差 に対 す る割合(relative. きphotodiodeを. して シ リ コ ン ゴ ム に て 一 体 と し. Measurement of Cerebral by Photoelectric Method. intensity)と して表 現 し. Blood Volume. 測 定 に お い て,透 過 光,散 乱 光,. 反 射 光 の い ず れ を用 い るべ きか が 問 題 とな る の で, 基 礎 実 験 用 と して これ らの3種 類 の光 を 各 々 区 別 し て 測 定 し比 較 検 討 で き る よ うglass fiberと 光検 出器 を分 離 して 使 用 で き る よ うに した もの を作 りsensor Aと. し た(図1)‑こ. sensorと. れ に対 し,反 射 光 専 用 検 出 用. して 光 源 とphotodiodeを‑体. Measurement of by Photoelectric Transmitted. Cerebral Method. 化 し た もの. Blood Volume. Light. 図2. 上 図:著. sensor. 者 の 考 案 した反 射光 検 出用. (sensor. 下 写 真:左 sensorに. B)の. 模 式 図.. はsensor. Bの. 装 着 し たopen. 受 光 面 を 示 し,本 tipのpolyethylene. tube(←)ま た はpolyethylene に て 頭 蓋 内 圧 も 測 定 で き る.. Photodiodeま 増 幅 器(日. た はphototransistorの 本 光 電RDU‑5)を. (National. Pen. Rectigraph. Type. 2.実 図1. 上 図:. 過 光,散. Sensor. Aを. 用 いて脳 組織 内 の透. 乱 光 お よび 反 射 光 を検 出す る方 法 を. Recorder 8S)に. balloon(〓). 光 起 電 力 は直 擁. 介 し,ペ ン 書 き直 流 記 録 器 VP‑6521Aま. た は三 栄 測 器,. て 連 続 記 録 し た‑. 験 動物. 体 重10kg前. 後 の 雑 種 成 犬41頭 を 用 い,以. 下 表1の. ご. と く実 験 を行 な っ た.. 示 す 模 式 図. 下 写 真:. photodiode(SBC‑255),ガ. ラス 管 内 に. 挿 入 し たphototransistor(pr‑100),. glass. III.装 1.. を 示 す.. In VltrOに i)実. を 作 成 しsensor. Bと. し た‑Sensor. 小 電球 を,光 検 出 に はgelatin. Bの. filter(Kodak. 置 に 関 す る基 礎 実 験. fiber. 光 源 に は微 W. ratten. (1)脳 す る実 験. お け る基 礎 実 験. 験 方法 組 織 お よび 血 液 中 に お け る光 の散 乱 に 関.
(3) 急 性 頭 蓋 内 圧 亢 進 時 の 脳 循 環 動 態 に 関 す る研 究 表1. 863. 実 験 目 的 お よ び 方 法. 脳 組 織 お よ び血 液 中 に お け る光 の 散 乱 状 態 と それ に対 す るヘ マ トク リ ッ ト値 の 影 響 を検 索 す る 目的 で 以 下 の 実 験 を行 な っ た. 実 験 動 物(No. 1)に. 塩 化 カ リウム 飽 和 溶 液20説 を. 静 脈 内 投 与 し,屠 殺 した 後,全 脳 を注 意 深 く取 出 し, 前 額 断 を加 え た.次 い で,脳 表 に 微 小 電 球 を密 着 さ せ,そ の 上 を黒 布 で 覆 い, Kodak Speed. Ektachrome. Filmを 使 用 した カ メ ラ(Nikon. High. F)に て脳 組. 織 内に お け る光 の散 乱 状 態 を撮 影 記 録 し た(図3). 次 に,実 験 動 物(No. 2)の 血 液1002を. 大 腿 動 脈 よ り採 血 した. 容 量100meの ガ ラス ビー カー 内へ 入 れ,. ヘ パ リン1000単 位 を加 え た 後 よ く攪 拝 し た.プ ロ ジ ェ ク ター ラ ン プ に接 続 したglass fiberを そ の先 端が 血 液 表 面 下2mmの. 深 さ に て 光 軸 が 血 液 表 面 と平 行 に. な る よ う固定 し,血 液 中 に お け る光 の 散 乱 状 態 を脳 組 織 に お け る と同様 な 方 法 で 写 真 撮 影 し た(図4). さ らに,血 液 に順 次,生 理 的 食塩 水 を加 え,ヘ マ ト ク リ ッ ト値 を51%か. ら38%,. 24%,. 14%,. 7%,. 5. %へ 変 化 させ た と きの光 の散 乱 状 態 を も検 討 し た. (2)脳. 組 織 の光 学 特性 に 関 す る実 験. 図3. 脳 組織 内 に お け る光 の 散 乱 の 観 察 方 法.. 脳 表 上 の微 小 電球 に て 脳 を照 射 し,脳 の切 断 面 に到 達 した光 を写 真 撮 影 した.. 脳 組 織 内の 血 液 量 を正 確 に 検 出 す るに は,脳 組 織 に お いて は吸 収 さ れ に く く,ヘ モ グ ロ ビ ンに の み 特. そ こ で,血 液 を含 ま な い脳 組 織 自体 に特 有 な.吸収 ス. 異 的 に 吸 収 され る波 長 の光 を用 い る こ とが 望 ま しい.. ペ ク トル が 存 在 す るか 否 か を検 討 した ,.
(4) 864. 久. 実 験 動 物(No. 3)を(1)と. 山. 秀. 幸. 同様 な方. 法 で 屠 殺 した 直 後,両 側 総 頸 動 脈 に 外 径2mmのpolyethylene 入 し,さ. tubeを. 挿. らに 両 側 外 頸 静 脈 を切 断 開. 放 し た. 170cm水 柱 の 加 圧 下 に生 理 的 食 塩 水1000meに て 全 脳 を脱 血 灌 流 後, 脳 を摘 出 し10%ホ ル マ リン 中 で2週 間 固定 した.次. い で,パ ラ フ ィ ン包. 埋 の 後,光 が 透 過 す る の を十 分 把 握 で きる 厚 さ8〜12kの. 脳組 織標 本 を. 作 成 し,未 染 色 の状 態 で そ の 吸収 ス ペ ク トル を分 光 々度 計(島 津 製作 所 UV‑200)に. て 測定 した.. (3)血. 図4. 液 量 と透 過 光 の 関 係 に 関. 血 液 に よ る光 吸収 の 強 度 をみ る た. 血 液 量 と透 過 光 の 関 係 を検 索 した.. 液量 と透 過 光 の 関 係 を検 索. 右 図:血 液 中に お け る光 の散 乱 の 観 察 方 法. glass fiberの 先 端 を ビー カー 内 の 血 液 表 面 下2mmに,光 軸. し た. 実 験 動 物(No. 2)の. が 血 液 表 面 に 平 行 に な る よ う設 置 し,血 液 面 を写 真. 大腿動脈 よ り. 撮 影 し た.. 採 血 し た 血 液100meを 容 量100meの ガ. 図5. ラ ス ピー カー 内 の 血 液 を ビー カー の. す る光 量 を,血 液 中 のphotodiodeに て その位 置 をビ ー カー の内側 底 面 よ り1mm毎 上 昇 させ な が ら測 定 し,. す る実 験. め に,血. 中図:ガ. 外 側 底 面 よ りglass fiberに て 照 射 し,血 液 内 を透 過. 脳 組織 内 で は,光 は 光 源 を 中心 と して 半 円 状 に. 散 乱 した(実 験 動 物No. 1).. ラ ス ビ ー カ‑に 攪 拝 し た.プ fiberに. 入 れ,ヘ. パ リ ン1000単. 位 を加 え よ く. ロ ジ ェ ク ター ラ ン プ に 接 続 し たglass. て,ビ ー カ ー の 外 側 底 面 を 照 射 し,血. 透 過 す る 光 量 を,血. 液内 を. 液 中 に 設 置 し たphotodiodeに. て,そ の 位 置 を ビー カ ー の 内側 底 面 よ り1mm毎 上 昇 させ なが ら測 定 した(図4). ii)実 験 結 果 (1)脳. 組 織 お よ び 血 液 中 に お け る光 の 散 乱.
(5) 急性頭蓋 内圧 亢進 時の脳循環動態 に関す る研 究 脳 組 織 内 で は,光 は光 源 を 中心 に半 円状 に 散 乱 し た(図5).血. 液 中 に お い て も光 は,光 源 を中 心 に 半. 比 例 定 数 を α と す れ ば,. 865 I=I0e.cαdの. 関 係 式.が 成. 立 し た.. 図6 血 液 中 に お いて,光 は 光 源 を 中心 と し て 半 円 状 に 散 乱 し,こ の散 乱 光 はヘ マ トク リ ッ ト値 が 小 さ くな るに つ れ増 強 した. 円 状 に 散 乱 し,こ. の 散 乱 光 は 血 液 の ヘ マ トク リ. ッ ト値 が 小 さ くな る ほ ど 強 く な っ た(図6). (2)脳. 組織の光学持性. 脳 組 織,ヘ (gelatin. モ グ ロ ビ ン,各. filterと. 種 フ ィル タ ー. 赤 外 フ ィ ル タ ー)の. ス ペ ク トル お よ びphotodiodeの を 示 し た も の が 図7で. 透 光. 感 度 特性. あ る.な. お,こ. モ グ ロ ビ ン の 透 光 ス ペ ク トル は,上. こで ヘ 代 ら監 修. に よ る 血 色 素 の 生 理 と 臨 床26)よ り転 載 し た も の で あ る. 脳 組 織 自体 に は,特 存 在 し な か っ た. と680mμ. 別 な 吸 収 ス ペ ク トル は. gelatin. 以 上 を,ま. filterは520mμ. 前後. た 赤 外 フ ィ ル タ ー は680. mμ 以 上 の み の 波 長 の 光 を透 過 し た.一. 方,酸. 化 ・還 元 ヘ モ グ ロ ビ ン の 吸 光 曲 線 は520mμ よ び680mμ. お. 図7 脳 組 織,ヘ モ グロ ビ ン,各 種 フ ィル タ ー の透 過 率 お よ びphotodiodeの 感 度特 性 を示. 以 上 の 波 長 域 で は ほ ぼ 一 致 し た.. す.な (3)血. 液 量 と透 過 光 の 関 係. 血 液 量 と透 過 光 と の 間 で は,溶. お,ヘ モ グロ ビ ンの 透 光 スペ ク トル は. 上 代 ら26)のデ ー タ よ り転 載 し た もの で あ る 。 液におい て. 溶 液 層 の 厚 さ と 濃 度 と の 間 に 成 立 す るLam‑. 2.. bert‑Beerの. 脳 組 織 内OAを. ち,厚. さdの. 法 則 が 成 立 し た(図8).す. なわ. 溶 液 層 に 照 射 し た 光 の 強 さ をI0,. 通 過 し た 光 の 強 さ を1と. し,溶. 液 の 濃 度 をc,. In vivoに お け る 基礎 実 験 よ り的 確 に検 出 し う る測 定 方 法 と. 光 の 波 長 域 を検 索す る 目的 で 以 下 の 実 験 を行 な った. i)実. 験 方法.
(6) 866. 久. 山. 秀. 幸. で 固 定 し,外 部 か らの 光 を遮 断 す る ため 頭 部 を黒布 で 覆 っ た.次 い で,右 上 腕 動 脈 よ り生 理 的 食塩 水3 meま た は0.25%. indocyanine. し,透 過 光,散. 乱 光,反 射 光 の う ち,い ず れ が 最 も. 鋭 敏 に脳 組 織 内OAの. green溶 液0.5meを 注 入. 変 化 を表 現 し うるか を検討 した.. 次 に,実 験動 物No. 5, 6を 用 い,上 記 と同 様 な 実 験 設 定 の下 に,光 の 波 長 域 を変 え,右 上 腕 動 脈 よ り生 理 的 食塩 水3meをone. shotで 注 入 した さい のOA. の 変 化 を透 過 光 と反射 光 を検 出す る こ とに よ り検 討 し た.光 の 波長 域 を 変 え るに は 白色 光 の他 に 各種 フ ィル ター(赤. 外 フ ィル ター のKenko. R68, gelatin. filter,光 洋 製520mμ. 干 渉 フ ィ ル ター)を 用 い,各 々. の 光 に つ い て, OAの. 基 線 が 安 定 した こ とを確 認 した. う え で生 理 的 食塩 水 を5〜7回. くりか え し注 入 した.. ii)実 験 結 果 右 上 腕 動 脈 よ り生 理 的 食塩 水 を注 入 す る と脳 組 織 内OAは 図8. OAは. 血 液 量 と透 過 光 との 関係. 減 少 し, indocyanine. greenを. 注 入す ると. 増 加 し,こ れ らの 変 化 は透 過 光,散. 乱 光,反. 射 光 の い ず れ を検 出 し て も ほ ぼ 同 様 な 変 化 を示 した 体 重10kg前. 後 の 雑 種 成 犬 を 用 い(表1),. hydrochloride. 5‑10 mg/kgの. 気 管 内 挿 管 を 行 な っ た.次 lorideに. て 非 動 化 し,室. い でsuccinylcholine. (図9).. ch‑. 内 空 気 を用 いた レ ス ピ レー. タ ー(ACOMA製respirator. AR‑300)に. 調 節 呼 吸 に 保 っ た,ま. 内 へ 点 滴 注 入 した 三実 験 動 物No. 4の 径2mmのpolyethylene. Injections of Saline Solution and Indocyanine Green Into the Right Brachial Artery. て生理 的. た 実 験 中 の 輸 液 と し て,生. 的 食 塩 水 を一 定 の 速 度(1.5m1/min)で. し,外. ketamine. 筋 肉 注 射 に よ る 麻 酔 後,. 理. 一 側 大腿 静脈 右上 腕動 脈 を露 出. tubeを,先. 端 が腕頭 動. 脈 内 で 総 頸 動 脈 分 岐 部 近 く に 位 置 す る よ う 挿 入 し た. 次 い で,頭. 部 を 東 大 脳 研 型 脳 定 位 固 定 装 置 に 固 定 し,. 頭 部 正 中 に 皮 膚 切 開 を加 え,側. 頭 筋 を 剥 離 した の ち,. 両 側 前 頭 部 に そ れ ぞ れ 直 径1,2cmの. 穿 孔 を,ま. た,右. 頭 頂 部 か ら 正 中 部 に か け,幅1.5cm長. さ3cmの. 長方形. の 開 頭 を 行 な っ た.脳 い,透. 過 光,散. し た.透. 過 光 は,両. 頭 部 にglass. 組 織 内OAはsensor. 乱 光,反. Aを. 側 前 頭 部 の 硬 膜 を切 開 後,左. fiberを,右. 光 が 通 過 す る 脳 実 質 の 厚 さ は 約1cmに 乱 光 は 硬 膜 を 切 開 後,先. た 直 径1mmのglass. fiberをfalxに. fiberと. 図9. 右 上 腕 動 脈 よ り生 理 的 食 塩 水 を 注 入す. る と脳 組 織 内OAは. 減 少 し,. indocyanine. greenを 注 入 す る と 脳 組 織 内OAは こ れ らの 変 化 は 透 過 光,散 乱 光,反. 増 加 し, 射光の い. ず れ を 検 出 し て も 同 様 な 変 化 を 示 し た(実. 験. 動 物No. 4).. な る よ う留 意. 端 が 直角 に 屈 曲 し 平 行 に5mm挿. 光 検 出 器 を そ れ ぞ れ8mm離. に 密 着 さ せ て 測 定 し た(図1).な. ず. の 際,. 入 し,. 脳 表 上 に 設 置 し た 光 検 出 器 に て 測 定 し た.反 glass. 前. 前 頭 部 に 光 検 出 器 を,い. れ も 脳 表 に 密 着 す る よ う 設 置 し 測 定 し た.こ. し た.散. 用. 射 光 をそ れ ぞ れ 区 別 し測 定. 射光は. し,脳. お, glass. 表上. fiberと. 光 検 出 器 は 両 者 の 距 離 が 変 わ らな い よ う と もに 頭 蓋 外. 次 に,右. 上 腕 動 脈 よ り生 理 的 食 塩 水3meを. た 際 のrelative て,白. intensityは,頭. 色 光 で は5.2±0,5%の. ィ ル タ ー 光5,3±0,8%, 520mμ. 注入 し. 頂 部 の 反射 光 に お い 変 化 率 を示 し,赤. gelatin. 外フ. filter 7,5±0‑9%,. 干 渉 フ ィ ル ター 光20,4±4.9%で,. 520mμ. 干. 渉 フ ィ ル タ ー 光 が 最 も大 き い 変 化 率 を 示 し た.ま た,.
(7) 急性頭 蓋内圧亢進時の脳 循環動 態に関す る研 究 前 頭 部 の 透 過 光 に お い て も,干 relative. intensityが. 渉 フ ィル ター 光 の. 最 も 大 き か っ た(表2).し. か し,. 干 渉 フ ィ ル ター 光 は 脳 組 織 内 で は 減 衰 し や す く,増 表2. 幅 器 の感 度 を μVのrangeに. す るu要 が あ るため, OA. 透 過 光 の 間 にLambert‑Beerの は,極. た 血液 量 と. 法 則 が成 立 した こ と. くわ ず か な 血 液 量 の 変 化 を も比較 的 大 き な光 intensity. の 変 化 と して表 示 し う る可能 性 を示 して い る. In vivoの 実 験 で は,透 過 光,散 乱光,反 に 同様 の変 化 を示 し, OAは. っ た. 3.小. 出す る こ とが で き る も の と思 わ れ た.ま. 各 種 フ ィ ル タ ー 光 とrelative. の 基 線 変 動 が 著 し く長 時 間 の 連 続 測 定 は 困難 で あ. 867. 射光 と も. いず れ の 光 を 検 出 して. も と らえ うる こ とが わ か った.し か し,こ の うち透. 括. 脳 組 織 中 で も血 液 中 で も光 は 光 源 を中 心 と して 半. 過 光 と散 乱 光 を実 際 に 検 出 す るに は,イ. ヌ の脳 の 形. 円 状 に散 乱 し,し か もヘ マ トク リ ッ ト値 が 低 下 し た. 態 か ら測定 部 位 が 前頭 部 か 大 脳 縦 裂 周 辺 部 に 限 られ. 場 合 にお い て も脳 組 織 内OAは,透. て しま うの に 反 し,反 射 光 を用 いれ ば あ ら ゆ る部 位. 過 光,散 乱 光,. 反 射 光 の いず れ を 用 い て も検 出 し えた,光 検 出 器 に gelatin filterを 用 い れ ば,680mμ. 以 上 の波 長 の光 を. の 脳 表 でOAの. 測 定 が 可 能 とな る.. 以 上 の結 果 を総 括 した 上 で,以 下 のin vivoの. 実. よ く透 過 す る.こ の 波長 域 の光 は 脳 組 織 を よ く透 過. 験 で は特 別 な場 合 を除 き, sensor Bを 用 い,も っ ぱ. し,血 液 に は吸 収 さ れや す い 上 に27),photodiodeの. ら 反射 光 を検 出 す る こ とに よ りOAを こ のsensor. 分 光 感 度 特 性 も650mμ で 最 も高 い こ とか ら(図7), この フ ィル ター を用 い れ ば安 定 した 状 態 でOAを. 検. さ2mmの. 測 定 した .. Bで は,微 小 電 球 とphotodiodeを. 厚. シ リ コ ン ゴム で 一 体 とし て あ る た め,光 源.
(8) 868. 久. の 温 度 上 昇 も 少 な く,ま. た 容 易 に 硬 膜 下 腔 へ 挿 入 し,. 脳 表 へ 密 着 さ せ る こ と が で き る.そ 動 や 動 揺 に よ りsensorと た り,脳. の た め,脳. の 搏. 脳 組 織 と の 間 に ず れ を生 じ. 損 傷 を 生 ず る こ と な く 測 定 を行 な う こ とが. 可 能 で あ り,脳. へ の 圧 迫 や 光 源 と光 検 出 器 の 固 定 方. 法 に よ っ て 生 ず るartifactを し た が っ て,頭 OAを. 山. 最 小 限 に と ど め え た.. 蓋 内 圧 亢 進 時 に も比 較 的 安 定 し て. 本. 実. 幸. 動 脈 へpolyethyiene た.ま. tubeを 挿 入 し動 脈血 圧 を測定 し. た右 上 腕 動 脈 にcannulationし,下. 閉 塞 時 の 血 圧 測 定 と して使 用 し た.さ 腿 静 脈 に もcamulationし,生. り静 脈 内 投 与 し た. 次 に,頭 部 を 固定 装 置 に 固 定 し,右 頭 頂 部 にburr. 験方法. i)実. (図10).な. (1)実. 験 動 物,麻. 酔 方 法,呼. お 穿 孔 部 は,Adhesive(Kerr製,. Pem‑. 吸 管 理 お よび 輸 液. 後 の 雑 種 成 犬 を 用 い(表1),. に 述 べ た と同 様 な 麻 酔 方 法,呼. 吸 回数 と同 時 記 録 した. lastic)を 塗 布 し,ポ リサ ル フ ァイ ド系合 成 ゴム(GC製,. 験 動 物 な らび に 測 定装 置. 体 重10kg前. Bを 硬 膜 下 腔 に. 測 定 した.脳 血 流 は左 頭 頂. 部 に て 測 定 し,頭 蓋 内 圧,呼 1.実. らに,一 側 大. 入 を行 な う と と もに,必 要 に 応 じ各 種 薬 剤 を こ れ よ. 挿 入 し,脳 組 織 内OAを. 験. 行 大動 脈. 理 的 食 塩 水 の点 滴 注. holeを 穿 ち,硬 膜 を切 開後sensor. 連 続 記 録 す る こ と も 可 能 で あ っ た. IV. 秀. IIIの2のi). 吸 管 理,輸. 液方法 に. よ っ た. (2)局. 所脳 血流量測定. 局 所 脳 血 流 量 の 測 定 は, corder. CTE. 202)を. heat. 用 い,. clearance法(Shin‑. thermocouple. 左 頭 頂 部 に 作 成 し た 直 径2mmの 通 し脳 表 よ り5mmの beは. 深 さ に 刺 入 固 定 し た.こ. 外 径0.6mmと. 少 な く,か. 非 常 に 細 く,刺. (3)血. 入 に よ る脳 損 傷 も. 液 ガ ス分 析 装 置 製 のBMS3,. systemとPHM72, 用 い,実. MK2. MK2 Digital. Blood. Micro‑. Acid.Base. Ana‑. 験 動 物 よ り動 脈 血 を 採 取 後,直. 動 脈 血 中 の 酸 素 分 圧(PaO2),炭 pHを. のpro‑. つ 連 続 測 定 で き る 利 点 が あ る.. Radiometer社. lyzerを. probeを. 穿 頭 孔 か ら硬 膜 を 穿. ちに. 酸 ガ ス 分 圧(PaCO2),. 測 定 し た. (4)頭. 蓋内圧測定. 右 頭 頂 部 硬 膜 下 腔 へ 挿 入 し たsensor 皮 的 に 大 槽 内 へ 刺 入 し た22ゲ‑ジ (Statham. P‑37A)を. B,ま. たは経. (5)血 圧 測定 一 側 大 腿 動 脈 ま た は 上 腕 動 脈 内 へ 外 径2mmのpol‑ yethylene. tubeを. Meas.製MPU)を (6)呼. 挿 入 し,圧transducer. (Toyo. 介 し 測 定 し た.. 呼 吸 回 数 の 測 定 に は,. Surflex F)を 充 て んす る こ とに よ り頭 蓋 内 腔 をwa‑ ter tightに 閉鎖 後,頭 部 を黒布 で 覆 った. す べ て の 生理 的 条件 が 安 定 した の ち,脳 血管 床 容. (首 に巻 い た 血 圧 測 定 用cuffを 約50mmHgま. 吸 回数 測 定 thermistor. respirometer. 吸 用 ピ ッ ク ア ッ プE‑068)を. こ のthermistor. probeをrespiratorの. 用 い,. 呼 気 流 出 口に. る),. 2分 間 の10%炭. 酸 ガス 吸 入,. で加 圧す. 3分 間 の過 呼 吸,. 開 胸 後 の下 行 お よび 上 行 大 動 脈 の 鉗 子 に よ る 閉塞, Papaverine. hydrochloride. (3.0mg/kg),. Arfonad(0.5. mg)の 静 脈 内 投 与 を行 ない,そ の と きの 脳組織 内OA. 接 続 し測 定 し た. 血 管 床 容 積 お よび 脳 組 織 中水 分 量 の 脳 組. らNo.36の30頭. の 変 化 に つ い て 検 討 し た. さ らに,脳 血 管 床 容 積 が 変 動 した と きの 脳表 血 管. 織 内 光 吸 収 量 に お よぼ す影 響 実 験 動 物No. 7か. 実験方法の模式 図. 積 の 変動 を きた す 各種 負 荷 試 験 とし て,頸 静 脈 圧 迫. (三 栄 測 器 製,呼. ii)脳. 図10. 針 に 圧transducer. 接 続 し 測 定 し た.. を 用 い た.一. 側大腿. を観 察 す るため に,実 験 動 物Na31,. 32, 33を 用 い,.
(9) 急性頭 蓋内圧亢進時 の脳循環動 態に関す る研究 左 頭 頂 部 に直 径 約3cmの. 開 頭 を行 な い,硬 膜 を切 開. を用 い,右 前 頭 々 頂 部 を 大 き く開 頭 し,硬 膜 を切 開. 反 転 後,上 記 と同様 な 負 荷 試 験 を行 な っ た さい の 脳. 後sensor. 表 を手 術 用 顕 微 鏡 に て10倍 に拡 大 し観 察 した.. こ のsensorの. なお,い ず れ の場 合 も各 種 負荷 試 験 は, 30分 以 上. 869. Bを 脳 表 に設 置 し,そ の上 を黒 布 で覆 っ た, 脳 に対 す る圧 を上 昇 させ るた め に, sen.. sor上 に 順 次10 g,20 g,40 gの 錘 を置 き,こ の と きの. の 間隔 を お い て 各 生 理 的 パ ラ メー ター が安 定 し たの. OAを. を確 認 後 行 な っ た.. meの 静 脈 内 投 与 に よ る心 停 止 後, sensor上. にそ れ ぞ. れ20gと40. つ いて も. 次 に,実 験 動 物Na34,. 35, 36を 用 い,脳 組織 内OA. と脳 組 織 中水 分 量 の 関 係 を 検 索 す る た め に, 20% mamitol. 150meを10〜15分. た と き生 ず るOAの. 間 で静 脈 内 に 点 滴 注 入 し. 変 化 を測 定 した.. 測 定 した.次 い で,塩 化 カ リウ ム 飽 和 溶 液20. gの 錘 を設 置 し た場 合 のOAに. 検 討 した. さ ら に,sensor下 の 差 に よ り,OAの. iii)血 流 量 お よび ヘ モ グ ロ ビ ン 酸化 度 の 血 液 光. 吸収 量 に お よぼ す 影 響. 索 し た.実 験 動 物No.40,41の. 2分 間 の10%炭. 物No.37, 38を 用 いた.右 総 頸 動 脈 を露 出 し,血 管 径. drochloride(20mg)投. が 変 らな い よ う注 意 し て,直 径1mmのglass. (図11).. fiberの. 血 管 壁 に密 着 固定 した. gelatin. 2.実. filterまたは赤 外 フ ィル ター を透過 した光 をこのglass fiberを 介 し総 頸 動 脈 へ 照 射 し,そ の透 過 光 を対 側 に (Sensor A)で 検 出 した(図10).. Bを,右. hole 前頭. 部 で は 脳 回上 に,右 頭 頂 側 頭 部 で は 脳 溝 上 に 設 置 し,. 生 ず る 血 液光 吸 収 量 の 変 動 を検 索 す る た め に 実 験 動. お い たphotodiode. 右 頭 頂 部 にburr. を穿 ち,硬 膜 を切 開 後2個 のsensor. 脳 血 流 量 とヘ モ グ ロ ビ ン酸 化 度 が 変化 した場 合 に. 先端 とphotodiodeを. 面 の 脳 回,脳 溝 な どの脳 表 形 態 測 定 値 が い か に 変 化 す る か を検. 酸 ガ ス吸 入 な らび にPapaverine 与 時 のOAを. hy‑. 同 時 記録 した. 験結 果. i)脳. 血 管 床 容積 お よび 脳 組 織 中水 分 量 の 脳 組. 織 内光 吸収 量 に お よぼ す 影 響 脳 組 織 内OAは,心. 搏動 な らび に 呼 吸 運 動 と一 致. 次 い で, 10%炭 酸 ガ ス を2分 間吸 入 し,そ の と きの. した 変 動 を示 し,頭 蓋 内圧 と もよ く同 期 して 変 化 し. 総 頸動 脈 内OAに. た,頸 静 脈 を圧 迫 す る と,脳 血 流 量 は 減 少 し たが,. 脳 組織 内OA,頭. つ い て検 討 した.な お,脳 血 流 量, 蓋 内圧 お よび血圧 は, IVの1のii)と 同. OAと. 頭 蓋 内 圧 は 増 加 し た(図12).10%炭. 図11. 右 前 頭 部 と右 頭 頂 側 頭 部 の2. か 所 にsensor 10%炭. 酸 ガ ス吸. Bを. 設 置 し(左. 酸 ガ ス 吸 入 とPapaverine. drochlorideの. 図), hy‑. 静 脈 内 投 与 を行 な う と,. い ず れ のsensorで. 測 定 し たOA. 同 様 な 変 動 を 示 し た(右. 図,実. も 験動. 物No. 40).. 様 な 方 法 に よ り同 時 記 録 し,血 液 ガ ス 濃 度 は 大 腿 動. 入 で は,脳 血 硫 量,頭 蓋 内 圧, OAは. 脈 よ り採 血 し血 液 ガ ス分 析 装 置 に て 測定 した.. 吸 入 を 中 止 す る と も との レベ ル に復 した.過 呼 吸 で. iv) Sensor下. 面 の 脳 組 織 圧 お よび脳表 形態 の 脳. 組 織 内 光 吸収 量 に お よぼ す 影 響 Sensor下 面 の脳 組 織圧 が 上 昇 した ときのOAの. はOAと. と もに 増加 し,. 頭 蓋 内圧 は 減 少 し,過 呼 吸 中 止 に よ り過 呼. 吸 前値 に復 帰 した(図13).下 灌 流圧 を上 昇 す る とOAは. 行 大 動 脈 を閉 塞 し,脳 増 加 し,閉 塞 を解 除 す る. 変 化 を検 討 す る 目的 で,生 体 脳 と死 体 脳 に お い て. と次 第 に 閉 塞 前 の レベ ル に も ど っ た .上 行 大動 脈 の. sensor Bを 脳 表 に あ て 圧 迫 を加 えた,実 験動 物N0.39. 閉塞 と同 時 にOAは. 急 激 に減 少 し,閉 塞 を解 除 す る.
(10) 870. 久. 山. 秀. 幸. 図12. 脳 組 織 内OAは,心. 搏 動,呼 吸. 運 動 と一 致 した 変 動 を示 し,頭 蓋 内 圧 と も同 期 して 変 化 した(左 図,実 験 動 物No. 7)頸. 静 脈 を圧 迫 す る と脳 血 流 は. 減 少 した が, OAと. 頭 蓋 内圧 は 増加 し. た(右 図,実 験 動 物No. 8).. 図13. 10%炭. 流 量.. OA,頭. 図,実. 酸 ガ ス 吸 入 に よ り,脳. 験 動 物No.15),過. は 減 少 し た(右. 図14. 血. 蓋 内圧 は と もに 増 加 し(左. 図,実. 呼吸 ではそれ ら 験 動 物No. 12).. 下 行 大 動 脈 を閉 塞 す る と脳 血 流. 量, OA,頭. 蓋 内 圧 は増 加 し(左 図,. 実 験 動 物No.21),上 行 大 動 脈 の 閉 塞 に よ りそ れ らは 減 少 し た(右 図,実 験 動 物 No.22)..
(11) 急性頭蓋内圧亢進 時の脳 循環動態 に関す る研 究 と一 過 性 の増加 後 次 第に もとに復 した(図14). verine hydrochlorideを す る が, OAと. Papa‑. 投 与 す る と血 圧 は 多 少 低 下. 頭 蓋 内圧 は 増 加 し, Arfonadの. 静 注 で は 急 激 な血 圧 低 下 と と もにOAと. 点滴. 頭 蓋 内圧 は. 減 少 し た(図15).. 吸 収 量 にお よ ぼす 影 響 2分 間 の10%炭 17mmHg増. 酸 ガ ス 吸 入 に よ り, PaCO2は15‑. 加 し, PaO2は5‑7. mmHg減. 少 し た.そ の. 結 果,脳 血 流 量 は増 加 した が 総 頸 動 脈 内OAは. いず. れ の フ ィル ター を用 い て も変 化 しな か っ た(図18). iii) Sensor下. 各 種 負 荷 試 験 に よ る脳 表 血 管 の 変 化 とし て は,上 行 大 動 脈 の 閉 塞 時 に脳 表 の 蒼 白化 が み られ,脳 血 管 は 狭 小 とな っ たが(図16),他. の 負 荷 試 験 で は 明確 な. 与 で は全 例 に お いて,頭 蓋 内圧 は 次. 第に 低 下 す るがOAは. 面 の 脳 組 織 圧 お よび脳 表 形 態 の脳. 組 織 内 光 吸 収 量 にお よ ぼす 影響 Sensor B上 の錘 を大 き くす る につ れ,生 体 脳 で は OAは. 変 化 は 認 め られ なか っ た. Mannitol投. 871. 減 少 したが,死 体 脳 で は変 化 しな か っ た(図. 19).. ほ とん ど変 化 し なか っ た(図. 次 に,脳.回 と脳 溝 上 にsensor. 17).. 酸 ガス吸 入 とPapaverine ii)血 流 量 お よ びヘ モ グ ロ ビ ン酸 化 度 の 血 液 光. Bを 設 置 後,ユ0%炭. hydrochlorideの. な っ た が,そ の い ず れ も 同様 なOAの. 投 与 を行. 変 化 を示 し た. (図11).. Intravenous. Administration. of. Papaverine. and. Arfonad. 図15. Papaverine. 脈 内 投 与 で,脳. hydrochlorideの 血 流 量, OA,頭. は と も に 増 加 し(左 図,実 Arfonadの. 静. 蓋 内圧. 験 動 物No. 24),. 点 滴 静 注 で 減 少 し た(右. 図,. 実 験 動 物No. 30).. Effect on. of. Optical. Mannitol Absorbance. 図17. Mamitolの. 点滴 静 注で頭 蓋 内圧. は次 第に低 下す るが,脳 組織 内OAは ぼ一 定 で あ った(実 験 動 物No.35).. ほ.
(12) 872. 久. 図16. 山. 秀. 幸. 上行 大 動 脈 の 閉 塞 前(上 写 真,実 験 動 物No.32). お よび 閉塞 後(下 写 真)の 脳 表.閉 塞 後,脳 表 の 蒼 白 化が み られ,脳. 血 管 は 狭 小 と な っ た..
(13) 急性頭 蓋内圧亢進 時の脳循環動態 に関す る研 究. 図18. 873. 10%炭. 酸 ガ ス の 吸 入 に よ りPa‑. CO2は15‑17mmHg増 7mmHg減. 加 し, PaO2は5‑. 少 し た.こ. 脳 組 織 内OA,頭. の 際,脳. 血 流 量,. 蓋 内 圧 は 増 加 し た が,. 総 頸 動 脈 のOAは,. gelatin. filterと 赤. 外 フ ィル ター の いず れ を用 い て 検 出 し て も 変 化 は み ら れ な か っ た(実. 験動物. No.37).. 図19. 生 体 脳 で はsensor. B上. 重 さが 増 大 す る に従 いOAは. の錘 の 減 少 した. が(左 図,実 験 動 物No.39),死 体 脳 で は OAは. 変 化 しな か っ た(右 図,実 験動. 物No.39).. V. 考. 脳 血 流 量 の み な らず 脳 血 液 量 を も実 際 に 測 定 す る こ. 1928年, WblffとForbes28)は. 察. とが 重 要 とな る.し か し,種 々 の脳 血 液 量 測 定 法 が. 骨 窓法 を用 い,頭 蓋. 内 圧 亢 進 時 の 脳 表 血 管 径 を観 察 す る こ とに よ り脳 血 管 床 の 変 化 を調 べ た.つ づ い て, 1937年, Fog29) 30). これ まで に 報 告 され て き たが(表3),い. まだ 理 想 的. な 方 法 は ない とい って も過 言 で は な い. 従 来,脳 血 液 量 の 測 定 方 法 と して は, radioisotope. は 同 じ く骨 窓 法 に て ネ コ の脳 表 血 管径 を観 察 し,. を用 い る方 法 が その 主 流 を な して きた が,そ れ 以 外. epinephrine投 与,腹 部 大 動 脈 圧 迫 な どに よ り,血 圧. に, colloidal silverを 動 物 の 静 脈 内 に投 与 し,そ の. を上 昇 させ る と軟 膜 小 動 脈 は収 縮 す る が,脱 血 し血. 脳 組 織 内濃 度 を定 量 す る方 法32)や脳 組 織 内 の ヘ モ グ. 圧 を低 下 させ る と拡 張 す る こ と を認 め た.こ れ よ り. ロ ビ ン量 を比 色 計 に て 測定 す る方 法33)など も報 告 さ. 彼 は,血 圧 の 上 昇 お よ び下 降 に対 す る 軟 膜 小動 脈 の. れ て い る.し か し,こ れ ら の 方 法 で は,断. 収 縮 拡 張 反 応 が 生 理 的 条件 下 に お い て も脳 血 流 を一. artifactの た め 測 定値 の ば らつ きが 大 き く,し か も 同. 定 に保 つ う え で重 要 な役 割 を果 た して い る こ と を指 摘 し た.一 方, Langfitt31)は,サ. ル に 作 成 した 頭 蓋. 内圧 亢 進 の各 時 期 に お い てnorepinephrineを. 投与 し. 一 個 体 で脳 血 液 量 を 反復 測 定 で きな い欠 点 が あ る. rical impedance法34)や. 超音 波減 衰 法35)なども試 み ら. れ て い る.し か し, impedance値. し.た.そ の結 果,頭. 示 す る と考 え る ものや36),脳 内水 分 量,電. 管 緊張 は低 下 し,増 加 した 血 液 量 は さち に 頭 蓋 内圧. .. ま た経 時 的 に脳 血 液 量 を測 定 す る方 法 と して, elect. た と きの 頭 蓋 内圧 の変 化 か ら脳 血 管 の 緊 張 度 を検 討 蓋 内圧 が 高 度 に 上 昇 す る と脳 血. 頭 時の. は,脳 血 流 量 を 表 解質な ど. の変 化 に よって も大 き く影 響 され る とす る報 告37)38)39). を上 昇 させ る と報 告 した.こ の よ うに 生 理 的 状 態,. もあ る.さ. 病 的状 態 を とわ ず脳 循 環動 態 を検 討 して ゆ く上 で は,. 吸 お よび 血圧 変 動 な ど に よ る脳 実 質 の動 きに 基 づ く. らに は, impedanceの. 搏 動 性 変 動 は,呼.
(14) 874. 久 表3.脳. 山. 秀. 幸. 血 液 量 測 定 方 法 に 関 す る諸 家 の報 告. artifactに 他 な ら な い とす る報 告40)さ え もみ られ,. ま た,. impedance法. 時 間 の 積 よ り血 液 量 を 求 め るcentra1. に よる脳 血 液 量 測 定 に は な お 疑 問 の 多. radioisotopeを. い と こ ろ で あ る.超 音 波 減衰 値 に 関 し,高 木35)は種. cipleも. 々 の 負 荷 試 験 の 結 果,超. 方 法 と て,局. 音 波 減衰 が 頭 蓋 内 圧 と同 期. 利 用 し て,脳. 血 流 量 と脳 循 環 volume. prin‑. し ば し ば 用 い ら れ て い る が8) 10)11)15)42),こ 所 表 示 性 に 問 題 が あ る 上 に,脳. の. 血流量. して 変動 し た こ とか ら,脳 血 液 量 を表 示 して い る と. と 脳 循 環 時 間 が 同 時 に 求 め ら れ な い こ と や,使. 結論 した が,い ず れ の 負荷 試 験 に お い て も超 音 波 減. る 放 射 性 医 薬 品 の 分 配 係 数 も病 的 脳 組 織 で は 事 実 上. 衰 値 は 脳 血 流 の 変 動 と も同期 して お り,し か も脳 血. 明 ら か に さ れ て い な い な ど の 問 題 が あ る43).近. 管拡 張 時 に は,受 信 器 の 周波 数 帯域 の 超 音 波 が 脳 血. 臨 床 例 の 脳 血 液 量 をnoninvasiveに. 流 の 増加 に よ リラ 見減 少 したか の よ うに表 示 さ れ う. し て,. る こ と を考 えれ ば,超 音 波減 衰 値 は 血 流 の 変 化 を反. い る 方 法17) 18)19)も 報 告 さ れ て い る.し. 映 して い る可 能 性 が 強 い41).Radioisotopeに. の 方 法 で は 高 価 な機 器 を要 す る う えに 使 用 さ れ る ヨ. よ り局. x‑ray. 用す. 年,. 測 定 す る方 法 と. fluorescence法42)やCT‑scamerを. 用 か し,こ. れ ら. 所 脳 血 液 量 の 変 化 を連 続 測 定 す る場 合 に は, back. ー ド造 影 剤 が 破 綻 し た 血 液 脳 関 門 よ り容 易 に 血 管 外. scatterの た め 局 所 表 示 性 が 十 分 で ない とい う欠 点が. へ 漏 出 す る こ と44)45),必. ず し も常 に 一 定 の 血 中 濃度. を 保 ち え な い こ と44),一. 過 性 に 血 圧 や 脳 血 流 量 を変. あ げ られ る.さ ど のplasma. ら に, 131I‑human serum. albuminな. tracerを 用 い る と,脳 血 管 の 透 過 性 が. 亢 進 した 際 に 血 管 外 漏 出 を生 じるこ とも問題 とな る6).. 化 さ せ る こ と46),連 点 も あ げ ら れ る.. 続 測 定 が で きな い こ とな ど の 欠.
(15) 急性頭蓋 内圧 亢進 時の脳循環動態 に関す る研究 1938年,. Matthes47)は,オ. ス ラム ラ ン プ を指 に 装. 875. 織 容 積 は 増加 し,血 液 量 も 多 くな るた め,血 液 量 の. 着 し,そ の 透 過 光 を脈 波 曲 線 と して, galvanometer. 変 化 もよ り と らえ や す くな る.し か し反 面,光 検 出. に て 記録 した.ま. 器 に到 達 す る光 量 は 減 少 す る ため,増. た,同 年, Hertzman20) 21)は セ シ. 幅器の感度 を. ウ ム 光 電 管 を用 い,身 体 各 部 の 透 過 光 あ る い は 反 射. 著 し く上 げ ね ば な らな くな る,そ の 結果, noiseの 混. 光 量 を測 定 す る こ とに よ り,そ の 部 の血 液 量 の 変動. 入 が 増 え, SN比(目. 的 信 号 の 全 雑 音 に 対 す る比)は 基 線 が 動 揺 す る ため 測 定 は極 め. を記 録 し た.こ の よ うに 血 液 量 の 変 化 を吸 光 量 の 変. 小 さ くな り, OAの. 化 と して 電 気 的 に描 記 し う る光 電 法 は,赤 血球 中 の. て 困難 とな る.こ の よ うに,光 電 法 で は感 度 よ く血. ヘ モ グ ロ ビ ン 自体 をindicatorと. 液 量 を測 定 す る こ と と,安 定 して 記 録 を とる こ とは. して い るため,特 殊. な薬 剤 や 高 価 な機 器 を必 要 とせ ず,組 織 内 血 液 量 を. 互 いに 相 反 す る.今 向 の 著 者 の 装 置 では,こ. 連 続 測 定 し うる 利 点 が あ る.光 電 法 の脳 血 液 量 測 定. の 条 件 を とも に満 足す る 光 源 と光 検 出器 との 間 の 距. へ の 応 用 は, 1962年 木 村,黒 岩 ら48)の報 告 に始 ま る.. 離 と して は8mmが 最 適 で あ っ た.先 に 述 べ た冨 田 ら. 彼 ら は直 径0.4mmの ガ ラス 円 柱2本 を定 位 的 に脳 組 織. の 方 法 では,微 小 電 球 が 直接 脳 組 織 に 接 触 して お り,. 内へ 刺 入 後,一. しか も血 液 量 測 定 を行 な う脳 実 質 の 厚 さは2mmで. 方 の ガ ラス 円 柱 よ り照射 した光 を他. 方 の ガ ラ ス 円柱 内 の硫 化 カ ド ミウ ム(Cds)光. の両者. あ. 伝導セ. る.こ の ため,著 者 の方 法 に較 べ れ ば 測 定 部 脳 組 織. ル に て検 出 し, 1mm3以 下 の 脳 組 織 内 の血 液 量 を も測. の 温 度 は 上 昇 しや す く,脳 循 環 動 態 を も変 化 させ う. 定 し うる とし た.し か し,光 の 減 衰 を生 じや す い ガ. る可 能 性 が あ る50)51).. ラ ス 円柱 を用 い た光 学 系 で は,わ ず か1mm3の 脳 組 織 内 の 血液 量 を測 定 す る の は 極 め て 困難 と思 わ れ る.. 本 装 置 に て 脳 血 液 量 を 測定 す る に 際 して は,ヘ マ トク リッ ト値 が 小 さ くな る と赤 血球 に よ る光 の 吸 収. さ らに,こ の方 法 で は 光 の 変 化 に 対 す るCdsの 応 答. あ るい は 散 乱 が 減 少 す る ため,反 射 光 の検 出 に よ り. 時 間 も十 分 に速 い とは い えず,ま. OAを. た,ガ ラ ス 円柱 を. 測 定 す る こ とが 困 難 に な るの で は な か ろ うか. 頭 蓋 外 で 固 定 して い る ため,そ の 先 端 が 脳 を圧 迫 し. との 疑 問 が 生 じ る.し か し,基 礎 実 験 に お い て 脳 組. た り,呼 吸性 の動 揺 に よ り脳 との 間 にず れ を生 ず る. 織 中 の み な らず 血 液 中 で もヘ マ トク リ ッ ト値 に か か. 可能 性 もあ る.冨 田 ら49)は外 径700μ の微 小 電球 を脳. わ らず,光 は 光 源 を中 心 に半 円状 に散 乱 した.す な. 表 下2mmの. わ ち,ヘ マ トク リッ ト値 が 減 少 し た 際 に お い て も脳. 脳実 質 内 に 埋 め 込 み,そ. 上 のphotodiodeで. の透 過 光 を脳 表. 検 出 して い る.し か し,こ の 方 法. 組 織 内OAは. 透 過 光,散 乱 光,反 射 光 の い ず れ を用. で も脳組 織 に 損 傷 を生 ず る こ とや 光 源 とphotodiode. い て も検 出 可 能 との 結 果 を え た.血 液 を含 まな い 脳. が 固 定 さ れ て い な い た め 種 々 の 条 件 下 で は,そ の 間. 組 織 に は 特 有 な 吸 収 ス ペ ク トル が 存 在 せ ず(図7),. の 距 離 が 変動 し う る恐 れ も あ る.. in vivoの 実 験 で色素 または生 理 的 食 塩 水 の 注 入 に よ. こ れ ま で の報 告 で は 脳 組 織 中の 血 液 量 は3〜4重. り,脳 組 織 内OAが. 脳 内 血 液 の 光 吸 収 量 と と もに 変. 量%と い わ れ て い る10)11)12)17).し たが っ て,光 電 法. 動 した こ とは(図9),生. に よ りこ の わ ず か な 脳 血 液 量 の 変 化 を安 定 した状 態. ク トル が 血液 の光 学 特 性 に 基 づ くもの で あ る こ と を. 体 脳 で認 め ら れ る 吸収 ス ペ. で感 度 よ く測 定 す る た め に は,光 源 と光 検 出器 の 間. 示 唆 して い る27)52).し た が って 脳 血 液 量 を 的確 に 検. に 存 在す る脳組 織 容積 を可 能 な限 り大 き く し,し か. 出す る に はヘ モ グ ロ ビ ンに よ り特 異 的 に吸 収 さ れ る. も脳 組織 に は 吸収 され に く く,ヘ モ グ ロ ビ ン に の み. 波 長 の光 を用 い る こ とが 必 要 で あ る.こ こ でヘ モ グ. 特 異 的 に 吸収 さ れ る 波 長 の 光 を用 い,で き るだ け 明. ロ ビ ン は酸 化ヘ モ グ ロ ビ ン と還 元 ヘ モ グ ロ ビ ン で 異. る い光 源 で光 検 出 器 へ 到 達 す る光 量 を 多 くす る こ と. な っ た 吸収 スペ ク トル を示 す た め,も. しヘ モ グロ ビ. が重 要 で あ る.し か し,明 る い光 源 を用 い れば,脳. ン の酸 化 度 に影 響 され に くい 光 を選 ぶ とす れ ば, 520. 組 織 が加 熱 さ れ る恐 れ もあ る.著 者 の 予 備 実 験 で は,. mμ, 550mμ, 570mμ お よび680mμ. glass fiberを 用 い て脳 組 織 を照 射 した 場 合 に は 照 射. 光 を用 い るべ きで あ る(図7).こ. 野 の 温度 上 昇 は0.5℃ 以 下 で あ っ たが,微 小 電 球 で は. mμ, 550mμ, 570mμ な どの可視 領域 の光 は実 際 の 測. 約5℃. 定 に 際 しSN比. も上 昇 した.し か し,こ の 微 小 電 球 をエ ポ キ. 以 上 の 波長 域 の れ ら の うち, 520. が 小 さ く,使 用 困難 で あ っ た 。 しか. シ 系樹 脂 とシ リ コン ゴム に て つ つ み,直 接 脳 組 織 に. し, gelatin filterと赤 外 フ ィル ター を用 いれ ば, 680. 触 れ な い よ うにす る と光 源 直 下 の 脳 組 織 で もその 温. mμ 以 上 の 波 長 の光 を よ く透 過 し,し か も この 波 長. 度 上 昇 は2℃ 以 下 に と どめ え た.次 に,光 源 と光 検. 域 の光 は 血 液 に 吸 収 され や す く,脳 組 織 を も よ く透. 出器 の距 離 が 大 き くな れ ば,そ の 間 に 存 在 す る脳 組. 過 す る とい う53).さ らにphotodiodeの. 分 光 感度 特.
(16) 876. 久. 山. 秀. 幸. 性 が650mμ で最 も高 く,こ れ はgelatin filterと赤 外. 表 に 圧 迫 す る とOAは. 減 少 した が,死 体 脳 で は 変 化. フ ィ ル ター の透 光 波 長 域 に 近 い た め,こ れ らの フ ィ. しな か っ た(図19).こ. れ は 生 体 脳 のsensor下 に おい. ル ター を用 い る と安 定 し た状 態 でOAを. て,脳 血 管 が 圧 迫 さ れ 虚 脱 を き たす け れ ど も58),死. 検出す るこ. とが で き た.. 体 脳 で は 血 管 が す で に 虚 脱 して い る ため 脳 組織 圧 の. In vitroの 実 験 で は,血 Lambert‑Beerの. 液 量 と透 過 光 と の 間 に. 法 則が 成 立 した こ とか ら,ご くわ ず. 影 響 の み を反 映 して い る もの と考 え ら れ た.こ の こ とか らOAは. 脳 組 織 圧 よ り も脳 血 管 床 の変 化 を反 映. か な 血液 量 の 変 化 を も比 較 的 大 きな 光 の 変 化 と して. して い る もの と思 わ れ た.さ. 表 示 し う る こ とが 確 認 で きた.し か しLambert‑. 作 用 を有 す る炭 酸 ガ ス 吸 入59), Papaverine. Beerの. chloride投 与59),頸 静 脈 圧 迫 で増 加 し,脳 血 管 の 収. 法 則 は,溶 液 中 で 溶 質分 子 間 に 相 互 作 用 の な. い 条 件下 に お い ての み 成 立 す る と い う.と in vivoの 条 件 下 で は 血 液 のshear. rateに. こ ろが. よって 血. らにOAは. 脳血管拡張 hydro‑. 縮 を生 ず る過 呼 吸59)に よ り減 少 し た.し か も そ の増 減 は 頭 蓋 内圧 と同期 した変 動 を示 して い た.従 来,. 液 の 光 学 的 密 度 が変 化 し う る こ と54)56), sensor Bで. Monro‑Kellie's. は 透 過 光 を測 定 して い な い こ と24)25)など の理 由 で,. 圧 は 頭 蓋 内の 三 構 成 要 素 で あ る脳 組 織,脳 脊 髄 液,. sensor. 脳 血 管 床 内血 液 の そ れ ぞ れ が 占め る容積 の 総 和 とし. Bで 測 定 した光 量 と血 液 量 との 間 に は必 ず し. もLambert‑Beerの. doctrineに もみ られ る よ うに,頭 蓋 内. 法 則 は 適 用 で き な い.こ の た め. て 表 現 され る60).こ れ ら三 者 の う ちで 比 較 的 短 時 間. 検 知 さ れ た光 起 電 力 の 変 化 か ら は,血 液 量 の相 対 値. に その 容 積 変 化 を生 ず る もの は 髄 液 量 と脳 血 液 量 で. は求 め え て も絶 対値 を求 め る こ とは む ず か しい.し. あ る.し か し,脳 血 管 床 容 積 の 変動 を きた す 各 種 負. か し,脳 血 液 量 測 定 実 験 に際 し 同 時 に 脳 表 血 管 を観. 荷 試 験 の 結 果,頭 蓋 内圧 とOAが. 察 して み る と,脳 表 血 管 径 に あ ま り変化 を認 め な い. こ とと,先 に述 べ た頸 静 脈 圧 迫 の 実 験 結 果 か ら,本. よ うな 負 荷 試 験 で もOAは. 法 に よ り測定 しえ たOAは. 明 らか に 変 動 し,光 電 法. を応 用 し た本 装 置 で は確 か に わ ず か な 脳 血 液 量 の 変 化 を も大 き なOAの. 同 期 して 変化 した. 脳 血 液 量 を表 現 して い る. もの と結 論 して もさ しつ か え な か ろ う.. 変 化 と して と らえ う る もの と思. VI結. わ れ た.. 語. In vitroに お い て は,血 流 速 度 の 急 激 な 変化 に よ. 局 所 脳 血 液 量 を経 時 的 に 観 察,記 録 す る こ と を 目. り血 液 の 光 学 的 密 度 が 変化 す る との 報告 もみ られ る. 的 と して,光 電 法 を 利 用 した 脳 血 液 量 測 定 装 置 を試. が52)53)55),今 回 のin vivoの 実 験 で は,10%CO2吸. 作 し, in vitroお よびin vivoの 基 礎 実 験 に て,装 置. 入 に よ り脳 血 流 量 は増 加 して も,頸 動 脈 内 透 過 光 に. の 感 度,安 定 性 の面 で は一 応 満 足 し う る結 果 を え た.. は 変 化 を認 め なか っ た.こ の こ とは,生 体 内 で は 急. 本 法 の短 所 と して は, ①.脳. 激 か つ 著 明 な血 流 の変 動 が な い 限 り, OAは. で きな い こ と, ②.外. 血 流の. 影 響 を あ ま り受 け な い こ と を意 味 して い る.ま た本 装 置 に よ り血 液 量 を 測 定す る際 に は,主. と して 小 動. 脈,毛 細 血 管,小 静 脈 な どの 赤 血球 のaggregation. 血液量の絶対値が測定. 部 の光 を遮 閉 しな け れ ば な ら. な い こ と, ③.脳 深 部 の 血 液 量 は 測 定 困 難 で あ る こ とな どの 問題 をな お残 して い る.し か し,長 所 とし て は, ①.特 殊 な施 設,高 価 な 機 器 を必 要 と し な い. を比 較 的 生 じに くい 血 管57)を対 象 と して い る ため,. こ と, ②.血. 測 定 中に 血 液 の光 学 的密 度 が 変 化 す る こ と も少 な く,. 単 に局 所 脳 血 液 量 を連 続 的 に 測 定 で き る こ と, ③.. これ に 基 づ くartifactは 入 りに くい もの と思 われ る.. 生 理 的 食塩 水 また は 色 素 の 注 入 に よ り循 環 時 間 も求. In vivoに お け る各 種 負 荷 試 験 で は,脳 血 液 量 と脳 血 流 量 は と もに 平行 して 変 化 す る こ と も 多 いが,頸. 色素 自体 をindicatorと. め うる こ と, ④.こ. して 比 較 的 簡. の 装 置 で は さ ら に頭 蓋 内圧 も同. 時 に 測定 で き る こ とな どの 特 徴 が あ げ られ る.今 後,. 静 脈 圧 迫 で は脳 血 流 量 が 減 少 す るに もか か わ らず 脳. 頭 蓋内圧 亢進 時 の脳循 環動 態 を研究 し て ゆ く うえ で も. 血 液 量 は増 加 す る.こ の 時OAが. 使 用 で き る有 用 な 方 法 と考 え られ る.. こ とか ら, OAは. 増 加 した(図12). 脳 血 流 量 よ り もむ し ろ脳 血 液 量 の 稿 を終 るに臨み,御 懇 篤な る御指 導 と御鞭撻 を賜 った. 変 化 を表 現 して い る もの と考 え られ た. 本 装 置 で 測定 した 脳 組 織 内OAは,今. 回の 実 験 で. を頂 いた松 本皓先生 に謝 意 を表 します.ま た本研 究 に御. 検 討 した 範 囲 で は, sensor下 面 の 脳 構 築(図11),脳 組 織 中 水分 量 お よび 頭 蓋 内 圧(図17)が. 変 動 して も. ほ ぼ 一 定 で あ っ た.ま た,生 体 脳 でsensor. Bを. 恩師 西本詮教 授に深 謝す る とと もに,終 始 多大 な御指 導. 脳. 協 力頂い た秋岡達郎 先生,二 宮一 彦先生,西 本健先生, 藤 本俊一郎先 生 ならびに 岡山大学 理学部 山下 信彦先生 に.
(17) 急性頭 蓋内圧亢進 時の脳 循環動態 に関す る研 究. 第36回 日本脳神 経外科 学会総 会,第20回 脳循 環代謝研 究. 心 か ら厚 くお礼 申 し上 げ ま す. な お,本. 論 文 の 要 旨は,第52回. 会,第19回 日本神 経学 会総 会にお いて 発表 した.. 日本 医 科 器 械 学 会 大 会,. 文 1.. Evans, J. P. and Scheinker, I. M.: 2,. 306-314,. 877. 献. Histologic studies of the brain following head trauma.. J. Neurosurg.. 1945.. 2.. Langfitt, T. W., Weinstein, J. D., Sklar, F. H., Zaren, H.A. and Kassell, N. F.: Contribution of intracranial blood volume to three forms of experimental brain swelling. Johns Hopkins Med. J. 122, 261 -270 , 1968.. 3.. Langfitt, T. W., Tannanbaum, experimental 稔:急. head injury.. H. M. and Kassel, N.F.:. 4.. 前 田. 5.. Nylin, G., Hedlund, S. and Regnstrom, O.:. 1966.. 性 脳 腫 脹 の 発 生 機 序 お よ び 治 療 に 関 す る 実 験 的 研 究.日. cytes in healthy man. 6.. The etiology of acute brain swelling following. J. Neurosurg. 24, 47-56,. Circ. Res. 9 , 664-674,. Sklar, F. H., Burke, E.F. Jr. and Langfitt, T.W.: labeled red blood cells and RISA.. 外 会 誌,. Studies of the cerebral. 73,. circulation. 93‑103,. 1972.. with labeled erythro-. 1961. Cerebral. blood volume:. J. Appl. Physiol. 24. 79-82,. Values obtained. with 51Cr-. 1968.. 7.. Risberg, J., Lundberg, N. and Ingvar, D.H.: Regional cerebral blood volume during acute transient rises of the intracranial pressure (plateau waves). J. Neurosurg. 31, 303-310, 1969.. 8.. Smith, A. L., Neufeld, G.R., Ominsky, A. J. and Wollman, H.: ral blood flow, mean transit. 9.. 蓮 尾 道 明:急 23,. time, and vascular volume.. 性 頭 蓋 内 圧 上 昇 時 の 脳 循 環 動 態:特. 1517‑1526,. Effect of arterial. CO2 tension on cereb-. J. Appl. Physiol. 31, 701-707,. 1971.. に 脳 血 流 と 脳 血 管 床 内 血 液 量 の 変 動 に つ い て.脳. と 神 経,. 1971.. 10. Mathew, N. T., Meyer, J. S. and Otto, E.O.: Increased hypertension. Neurology, 25, 646-649, 1975.. cerebral. blood volume. in benign intracranial. 11. Grubb, R. L.Jr., Raichle, M. E., Phelps, M.E. and Ratcheson, R. A.: Effects of increased intracranial ssure on cerebral 385-398,. blood volume, blood flow, and oxygen utilization. in monkeys.. J. Neurosurg.. pre43,. 1975.. 12. Kuhl, D.E., Reivich, M., Alavi, A., Nyary, I. and Staum, M. M.: ned by three-dimensional. reconstruction. of radionuclide. Local cerebral blood volume determi-. scan data.. Circ. Res. 36, 610-619,. 1975.. 13. Lofgren, J. and Zwetnow, N. N.: Intracranial blood volume and its variation with changes in intracranial pressure, In Intracranial Pressure III, ed. J.W. F. Beks, D.A. Bosch, and M. Brock, SpringerVerlag, Berlin-Heidelberg-New 14. Voigt, K. and Greitz, T.: phy.. Am. J. Roentgenol.. 15.. 青 山. 喬:脳. 16.. 竹 山 英 二,上. York, pp. 25-28,. 1976.. Cerebral blood volume alterations 126, 582-592,. during fractional. 硬 塞 症 例 の 非 閉 塞 部 位 に お け る 脳 循 環 に 関 す る研 究.脳. と 神 経,. 野 一 郎,高. RI静. 血 管 床 量 左 右 差 の 検 討.脳. 良 英 一,馬 と 神 経,. 場 元 毅,神 30,. 保. 853‑859,. 実,喜. 多 村 孝 一:. brain scan.. 1207‑1214,. 1976.. 注 法 に よ る脳 循 環 時 間 お よ び 脳. J. Am. Med. Assoc. 243, 1154-1155,. in man; computer. axial tomography.. analysis. of. 1975.. 18. Ladurner, G., Zilkha, E., Iliff, L. D., Du Boulag, G.H. and Marshall, J.: bral blood volume by computerized. 28,. 1978.. 17. Penn, R. D., Walser, R. and Ackerman, L.: Cerebral blood volume a computerized. pneurhoencephalogra-. 1976.. Measurement. of regional. cere-. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 39, 152-158,. 1976. 19. 北 野 郁 夫,賀 来 素 之,松 角 康 彦: Computer処. 理 に よ るCT. scanの 局 所 脳 血 液 量 の 測 定‑そ. の 批 判 と対 策.
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(20) 880. 久. Studies during 1.. on acute. Measurement by. 山. cerebral. of regional. (Director:. Surgery,. hypertension cerebral. a photoelectric. of Neurological. 幸. hemodynamics. intracranial. Hideyuki Department. 秀. blood. volume. method. KUYAMA Okayama. University. Medical School,. Professor A, Nishimoto). The cerebral blood volume (CBV) is an important parameter of cerebral hemodynamics. However, measurement of CBV has been difficult. We have devised a photoelectric method for measurement of regional CBV. The sensor of the apparatus was made of three components; a microlamp, a photodiode to which an infra-red filter was attached, and a polyethylene balloon, or polyethylene catheter with its tip open for intracranial pressure (ICP) measurement. These were pasted with silicon rubber. The sensor was applied to the brain surface to measure the intensity of the optical absorption (OA) of hemoglobin in the brain tissue. OA remained nearly constant despite various alterations in cerebral blood flow (CBF), brain tissue pressure, and water content of the brain. Both OA and ICP increased during vasodilatation induced by CO2 inhalation, compression of the jugular veins, or intravenous injection of Papaverine hydrochloride. Both decreased during vasoconstriction induced by hyperventilation or severe arterial hypotension. These results suggest that OA reflects changes of CBV. The disadvantages of this method are that the absolute CBV and the CBV in the deeper brain tissues can not be measured and that the operative field has to be kept dark. However, this method has several advantages; (1) Regional CBV is continuously measured without radionuclide or other specific indicators. (2) This method does not require a skilled technique. (3) The cerebral transit time can be measured by injection of saline or other indicators into the right brachial artery. (4) This device can also measure ICP..
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