ヒト胎児用超高分解能MRIの開発と標準胎児脳高精細アトラスの構築

人类胎儿超高分辨率MRI研制及标准胎儿脑高清图谱构建

• 批准号: 21H01333
• 负责人: 寺田 康彦
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01333/
• 关键词: 超高分解能MRI; ヒト胚子・胎児; 脳の神経発達機; 脳の神経発達機構; ヒト胎児脳アトラス; MRI; 超高分解能

脳は複雑な構造と機能をもち，その神経発達のメカニズムには未解明な部分が多い．特に妊娠初期の胚子期，胎児期では，主要な器官の原基が次々と急速に形成され，異常発生の確率も高まるため，その神経発達機構を解明することがきわめて重要である．形態観察には，非侵襲的に3次元的な観察が可能な，磁気共鳴画像（MRI）装置が主に用いられている．これまで1204体の3次元MRI画像データベースが作成された．しかし，このMRIデータベースの画像は空間分解能が低く，10μm程度の小さな構造が描出されず，構造解析に必要な解剖学的特徴点を見つけることが困難であった．そのため，脳内部の中枢神経系の解剖学的特徴点や超微細構造が，いつどこで出現し，どのように成長するのか，それらが発生学上どの程度重要なのかということがわかっていなかった．そこで本研究では，世界最高レベルの空間分解能（10μm）をもつMRIを開発し，先天異常標本解析センターに所蔵される貴重なヒト胎児標本を用いて，成長段階ごとの三次元構造を観察することを目的としている．本年度は，上記の目的を達成するため、世界最高レベルの超高精細MRIの開発を行った。9.4T磁場用の高感度の高周波プローブを新たに開発し、撮像シーケンスの開発やスパースモデリングとの複合化により、撮像視野1cmで空間分解能10μmを達成した。今回は、撮像試験試料として、比較的若い成長段階のカーネギーステージ１６のヒト胚子標本を用いた。今後は、後の成長段階の大きな試料を対象とした高周波プローブの開発や撮像シーケンスの最適化を行う。さらに様々な成長段階の試料の横断的な撮像を行う。

脳 は complex 雑 な tectonic と function を も ち, そ の god 経 発 da の メ カ ニ ズ ム に は not interpret な part が い more. Special に の embryo stage, the early pregnancy fetal stage where で は, main organs な の primordium が times 々 と に rapidly forming さ れ, abnormal 発 raw の probabilistic も high ま る た め, そ の god 経 発 of institutions を interpret す る こ と が き わ め て important で あ る. Form 観 examine に は, noninvasive に three yuan な 観 examine が may な, portrait 気 magnetic resonance (MRI) device が main に with い ら れ て い る. Youdaoplaceholder2 れまで1204 body <s:1> 3D MRI image デ タベ タベ スが スが is made された. MRI デ し か し, こ の ー タ ベ ー ス の portraits can が low く は space decomposition, small degree of 10 microns の さ な tectonic が trace さ れ ず, tectonic analytical に な anatomy necessary 徴 point を see つ け る こ と が difficult で あ っ た. そ の た め 脳 internal の central 経 god is の が 徴 point や ultra micro structure of anatomy, い つ ど こ で し, ど の よ う に growth す る の か, そ れ ら が 発 learn birth ど の degree important な の か と い う こ と が わ か っ て い な か っ た. そ こ で this study で は, the world's highest レ ベ ル の space decomposition can (10 microns) を も つ open MRI を 発 し, congenital abnormal specimen parsing セ ン タ ー に 蔵 by さ れ る precious な ヒ ト tire where the specimen を with い て, growth Duan Jie ご と の three yuan structure を 観 examine す る こ と を purpose と し て い る. This year, するため, the above-mentioned goals of を were achieved するため, and the world 's highest レベ レベ <s:1> <s:1> ultra-high precision MRI imaging was developed を and った. Degree of 9.4 T magnetic field with の Gao Gan の high frequency プ ロ ー ブ を new た に open 発 し, pinch of like シ ー ケ ン ス の open 発 や ス パ ー ス モ デ リ ン グ と composite の に よ り, pinch of vision like 1 cm で space decomposition to 10 microns を reached し た. This は, pinch of as test sample と し て, comparison, if い growth Duan Jie の カ ー ネ ギ ー ス テ ー ジ 16 の ヒ ト soaks the specimen を with い た. Future は, の after growth Duan Jie の big き な sample を like と seaborne し た high frequency プ ロ ー ブ の open 発 や pinch of like シ ー ケ ン ス の optimization う を line. The な image of the transverse section of the さらに sample 々な of the growth segment of the <s:1> test material <e:1> is を row う.

项目成果

Bloch simulation of the 3-point Dixon method on biological systems

生物系统 3 点 Dixon 方法的 Bloch 模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Katsumi Kose;Ryoichi Kose;Yasuhiko Terada
• 通讯作者: Yasuhiko Terada

MR microscopy of human embryo at high isotropic spatial resolution

高各向同性空间分辨率的人类胚胎 MR 显微镜

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuyuki Makihara ;Kazuki Kunieda ;Shigehito Yamada ;Katsumi Kose ;and Yasuhiko Terada
• 通讯作者: and Yasuhiko Terada

MR マイクロスコピー用 double helix dipole 型 RF コイルの開発

开发用于 MR 显微镜的双螺旋偶极型射频线圈

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Etou;S. Hiura;S. Park;J. Takayama;A. Subagyo;K. Sueoka;A. Murayama;國枝和輝，村上雄斗，寺田康彦
• 通讯作者: 國枝和輝，村上雄斗，寺田康彦

Multi-coil CS reconstruction using deep learning under parallel imaging constraints

并行成像约束下使用深度学习的多线圈 CS 重建

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoki Miyasaka;Satoshi Funayama;Daiki Tamada;Utaroh Motosugi;Hiroyuki Morisaka;Hiroshi Onishi;Yasuhiko Terada
• 通讯作者: Yasuhiko Terada

Initial study of DTI of a chemically fixed human fetus

化学固定人类胎儿 DTI 的初步研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Mari Minami;Shigehito Yamada;Yasuhiko Terada
• 通讯作者: Yasuhiko Terada