運動負荷における温度及び血流解析によるMRI骨格筋代謝イメージング

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本研究では磁気共鳴イメージング（MRI）を使用して下肢骨格筋の代謝イメージングの開発を目的とする。MRIは骨格筋の全体像を把握する事に加えて、下肢血管の形態評価や血流測定には定評があり広く臨床で応用されている。そこで血流評価に加え、MRIで温度が測定可能であることに着目し、運動負荷をかけた場合の血流と温度を同時評価する代謝イメージングの可能性を検証した。令和4年度は人体への応用を目指し、ファントムを用いて温度イメージングの確立を検証した。MRI室内で温度計測が可能な光ファイバー温度計による実測温度とMRI画像から取得された温度推定値を比較し、温度計測画像の妥当性を確かめた。下肢骨格筋に運動負荷をかけながら、温度と血流の変化を捉えるためには時間分解能が必要とされる。そこで高速に温度計測が可能な位相差による温度計測法を検証したが、温度に対する感度が低いことが示唆された。ファントムによる基礎実験を踏まえ、ボランティア撮像による検証も行った。運動負荷による経時的変化を捉える温度測定が困難であることを考慮し、血流変化を反映するT2* mapを用いた運動負荷における骨格筋イメージングを行った。まずは速筋線維が優位とされる下腿前脛骨筋をターゲットとした背屈運動による撮像を考案した。しかし、一般的なMRIに付属する固定具では背屈運動時に固定が出来ずMRI画像の劣化が大きく、背屈運動の指示だけでは主観的な運動負荷に偏りが出ることが判明した。そこでMRIから得た下腿の3次元データを利用して３Dプリンタによる運動負荷量を調整できる下腿固定具を作製した。また連続的な背屈運動ではなく4kgの加重負荷をかけた背屈運動を維持することでアーチファクトを低減した画像が得られるという知見を得た。この固定補助具と背屈運動法を変更したことでMRIの画質が向上し、運動負荷をかけながらT2*値の計測が可能となった。