A longitudinal MRI study on human fetal brain development

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ウィーン市立総合病院で撮像された胎児期の脳の構造画像(MRI T2)、及び全身運動画像（SSFP法を用いたcine MRI）を対象とし、脳の形態発達と胎動の発達に関する分析を進めた。また、ウィーン医科大学・ウィーン市立総合病院に滞在し、cineMRI胎動データに紐付けされた在胎週数、症状、予後等のデータの収集を新たに行った。皮質の形態とネットワークの発達の原理を明らかにするために、皮質に対して放射方向と接線方向に働く機構についての仮説を立てた。皮質は、脳室帯で産生された神経細胞が放射状に脳表面側に移動することで成長する。そこで、脳室帯から皮質表面へ向かう放射状線維の数が、脳室帯での細胞産生速度の空間的勾配に依存するというプロトマップ仮説に加え、脳室―皮質間のマクロな幾何形状にも依存するという幾何形状仮説を検討した。胎児の脳構造画像データ上で仮想的に放射状線維密度を求めるシミュレーションを行い、皮質の成長パターンに与える要因を検証することが可能になった。一方、連合線維は、投射線維や交連線維よりやや遅れ、サブプレートと脳室下帯の境界において接線方向に形成される。そこで、連合線維の形成に関するサブプレート接線方向ネクサス仮説を検討した。脳表のあらゆる２点間の測地線を求め、測地線の通過密度を求め、主要な白質線維束と比較することが可能になった。これらより、胎児期の脳のマクロな幾何形状が皮質及びネットワークの発達に及ぼす影響を検証することが可能になった。胎児の体幹運動の特徴を定量化するため、撮像されたデータから、胎動が多く見られたケースを選択した。体幹の輪郭をフレームごとにマニュアルでトレースした。頭部から尾部を9つのセグメントに等分割し、隣り合うセグメントのなす角度を求め、それらの時系列を得た。これより体幹の協調動作を定量化し、児の週齢や予後との関連を調べることが可能になった。