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。

大脑具有复杂的结构和功能，其神经发育机制中有许多不清楚的部分。尤其是在怀孕早期的胚胎和胎儿时期，主要器官的原始迅速形成一个接一个地形成，增加了异常的可能性，因此阐明神经发育机制非常重要。磁共振成像（MRI）设备主要用于形态观察，这允许进行非侵入性的三维观察。到目前为止，已经创建了1,204个3D MRI图像数据库。但是，此MRI数据库中的图像具有低空间分辨率，并且未描绘出约10μM的小结构，因此很难找到结构分析所需的解剖学特征点。因此，尚不清楚大脑内中枢神经系统的解剖学特征点和何时出现，它们的成长方式以及它们在胚胎学上的重要性。因此，本研究旨在开发具有世界上最高水平的空间分辨率（10μM）的MRI，并使用在先天性异常样品分析中心中存储的有价值的人胎儿标本观察每个生长阶段的三维结构。今年，为了实现上述目标，我们开发了世界上最高水平的超高定义MRI。开发了一种新的高度敏感的高频探针，为9.4T磁场开发了，通过开发成像序列并将其与稀疏建模结合，可以使用1 cm的成像场实现10μM的空间分辨率。这次是卡内基第16期的人类胚胎标本，是一个相对年轻的生长阶段，被用作成像测试样品。将来，我们将开发高频探针并在后来的生长阶段优化大型样本的成像序列。另外，在生长的各个阶段进行样品的横截面成像。

项目成果

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

Clinical evaluation of super-resolution for brain MRI images based on generative adversarial networks

• DOI: 10.1016/j.imu.2022.101030
• 发表时间: 2022-01-01
• 期刊: Informatics in Medicine Unlocked
• 作者: Terada, Yasuhiko;Miyasaka, Tomoki;Onishi, Hiroshi
• 通讯作者: Onishi, Hiroshi

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

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

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