脳NIRS（近赤外分光法）を使用して脳の血流動態を測定する際、注意しなければならないことの一つに「体動」があります。
NIRSは、頭部に装着したセンサーから近赤外光を照射し、血液中のヘモグロビンの変化などを測定する装置です。
そのため、測定中に頭を動かしたり、姿勢を変えたりすると、測定結果に影響が生じる場合があります。
今回は、弊社のブレインアクティビティモニターHb133を使用し、測定中に前屈動作を行った際の波形の変化を紹介します。
- NIRS測定中の体動について
NIRS測定では、頭部に装着したセンサーと測定部位との位置関係が重要になります。
測定中に頭部や身体を動かすと、次のような影響が生じる可能性があります。
センサーと頭皮との接触状態が変化する
センサーの位置や角度が変わる
頭皮や頭部周辺の血流状態が変化する
体動に伴う生理的な血流変化が生じる
これらの影響によって、測定されるOxy-HbやStO₂などの値が変動することがあります。
したがって、測定波形に大きな変化が現れた場合には、それが脳活動に伴う変化なのか、体動などによる影響なのかを考える必要があります。
- 実際に前屈動作を行ったときの測定結果
以下は、Hb133で測定中に前屈動作を行った際の画面です。
画面上段には、左右の測定チャンネルの波形が表示されています。
赤色の波形はOxy-Hb（酸素化ヘモグロビン）の変化を示しています。また、紫色の波形はStO₂の変化を示しています。
画面下段には、加速度センサーによる体動の情報を表示しています。
測定画面を見ると、前屈動作を行ったタイミングに合わせて、Oxy-Hbの波形に大きな変動が現れていることが分かります。
一方、StO₂にも変化が見られます。
このように、体を動かしたタイミングとNIRSの測定値の変化を同時に確認することで、体動が測定結果に影響している可能性を把握することができます。
- 加速度センサーの情報とNIRS波形を比較する
今回の測定で注目したいのは、NIRSの測定波形だけでなく、加速度センサーの情報も同時に確認できる点です。
NIRSの測定値が変化した際に、加速度センサーにも変化が現れていれば、そのタイミングで身体が動いた可能性を考えることができます。
例えば、次のような確認ができます。
・Oxy-Hbが急激に変化したタイミング
・加速度センサーに変化が現れたタイミング
・体動の前後で波形がどのように変化したか
これらを比較することで、測定値の変動が体動と関連している可能性を検討できます。
ただし、加速度センサーは体の動きを検出するものであり、測定波形の変化が体動によるアーチファクトであることを単独で証明するものではありません。
また、前屈動作そのものによって生理的な血流変化が生じる可能性もあります。
そのため、測定結果を解釈する際には、測定条件やセンサーの装着状態なども含めて確認することが重要です。
- NIRS測定時に体動の影響を少なくするためには？
安定した測定データを取得するためには、測定中の体動をできるだけ少なくすることが大切です。
具体的には、次のような点に注意します。
① 測定姿勢を安定させる
椅子や机などを利用し、測定中に頭部や身体が大きく動かない姿勢を確保します。
② センサーの装着状態を確認する
測定開始前に、センサーが適切な位置に装着されているか、頭皮との接触状態に問題がないかを確認します。
③ 測定中の動作をできるだけ統一する
実験課題によって身体を動かす必要がある場合には、動作のタイミングや大きさをできるだけ統一します。
④ 体動情報も参考にする
加速度センサーの情報を確認し、測定波形の変化と体動のタイミングを比較します。
- まとめ
今回は、脳NIRS測定中に前屈動作を行った際のOxy-HbやStO₂の変化を、実際の測定画面を使って紹介しました。
今回の例から分かるように、NIRSでは測定中の体動に伴って測定値が大きく変動する場合があります。
測定結果を正しく解釈するためには、Oxy-Hbなどの波形だけを見るのではなく、体動のタイミングやセンサーの装着状態なども併せて確認することが重要です。
弊社のブレインアクティビティモニターHb133・Hb134では、脳の血流動態を可視化することができます。
NIRS測定に関するご質問や、製品の使用方法についてご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。