光学血液動力学的イメージングのためのダイナミック・ウインドケッセル・オートレギュレーション:低周波血液動力学的振動から微循環,酸素拡散,血管のオートレギュレーションを定量化

科学分野:

• 神経科学は神経科学である.
• バイオメディカルエンジニアリング
• 生理学 生理学とは

背景:

• ヘモダイナミックベースの神経イメージングは,機能的な脳の研究に不可欠です.
• コーヘラント・ヘモダイナミクス・スペクトロスコーピー (Coherent hemodynamics spectroscopy, CHS) は,光ベースのヘモダイナミクス振動を用いて,脳の微循環と血管の自己調節を定量化しています.
• 既存の方法は,包括的な自己規制の評価のためにさらに精細化する必要があります.

研究 の 目的:

• マイクロ循環,酸素拡散,および血管の自己調節の非侵襲的な定量化のためのダイナミックなウィンドケッセル自己調節モデルを導入する.
• 血圧の変動に対する動脈管血管運動の反応を組み込む.
• 無次元自動調節増益指数 (n) を使用して自動調節能力を定量化します.

主な方法:

• 低周波振動 (LFO) を分析したダイナミックなウィンドケッセル自己調節モデルを開発した.
• モデルをWK-PIPE CHSに統合し,光学血液動力学的イメージングを行いました.
• 5人の健康なヒトの被験者に対して,可視構造光を用いて,ペースで呼吸するときにモデルを検証した.

主要な成果:

• このモデルは,マイクロ循環と動脈の血流量/体積のLFO応答を正確に再現した.
• 局所組織酸素拡散率 (α=0.179 ± 0.049 s−1) を成功裏に定量化しました.
• 定量化された血管の自己調節 (n = 4.68 ± 0.59) で,下位の"n"は自己調節障害を示す.

結論:

• ダイナミック・ウィンドケスル・オートレギュレーションは,血管のオートレギュレーションを評価するためのメカニズム的な枠組みを提供します.
• 脳血管と心臓血管の健康をモニタリングする可能性を秘めています.
• 光学血動力学的イメージングによる脳血管および心血管機能障害の早期発見を可能にします.