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

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。