Oxygen and pH imaging of malignant tumors using electron paramagnetic resonance

使用电子顺磁共振对恶性肿瘤进行氧和 pH 成像

• 批准号: 22H00200
• 负责人: 平田 拓
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00200/
• 关键词: 電子スピン共鳴; 腫瘍; 酸素分圧; pH; イメージング; 細胞外pH; スペクトル; 可視化; 細胞外酸性化; 電子スピン

腫瘍モデルマウスの酸素分圧およびpHイメージングを実施するための要素技術として、スペクトル空間イメージング法がある。このイメージング法は、各位置（三次元画像では各ボクセル）における電子スピン共鳴の一次微分吸収スペクトルを再構成する計測法である。電子スピンのスペクトル情報から酸素分圧やpHの値を推定し、それらの情報を三次元データとして可視化する。本研究課題では、腫瘍モデルマウスの酸素分圧と細胞外pHの複合イメージングを実現するために、(i)計測感度の向上、(ii) 4次元データの代数的逐次近似再構成（ART）法の高速アルゴリズムの検討と実装、(iii) 磁気共鳴イメージング（MRI）による形態画像との酸素分圧およびpH画像の重ね合わせ、を目標とした。(i) 計測感度向上（信号対雑音比SNR）については、受信システムの雑音特性を明らかにするためにノイズの電力密度特性を取得した。また、フーリエ領域において雑音が電子スピン共鳴のスペクトル情報（高調波）をマスキングする次数を明らかにした。(ii) 3次元および4次元のスペクトル空間イメージングを行うために、ART法による画像再構成アルゴリズムのFortran 95による実装とOpenMPによる並列化を行った。その結果、64x64x64の3次元空間と768点のスペクトル情報で構成される4次元スペクトル空間データの再構成計算をできるようにした。(iii) 研究代表者の研究室に 1テスラ・マウス用MRI（Aspect Imaging、M3）を導入（リース）し、腫瘍モデルマウスの形態画像を取得できるようにした。酸素分圧およびpH画像との重ね合わせはまだ未実施であるが、導入したMRIにおいて腫瘍モデルマウスのルーチン計測を行う手技を獲得した。

The acid content and pH value of the solution are determined by the method of the solution. The measurement method of electron resonance and first order differential absorption reconstruction at each position (three-dimensional image) Electronic information from the acid component to the pH value is estimated, and the information from the three-dimensional visualization. This research topic includes: (i) measurement of sensitivity;(ii) high-speed detection of 4-dimensional reconstruction (ART);(iii) reconstruction of morphological image of acid and pH; and (iv) objective. (i)Measurement sensitivity up (signal-to-noise ratio SNR) to obtain the noise characteristics of the signal receiving system The number of times the electronic resonance occurs is greater than the number of times the electronic resonance occurs. (ii)3-D, 4-D, 3-D, 4-D, 4-D, 4- The result is 64 x 64 x 64 3 dimensional space and 768 points of information. The reconstruction of 4 dimensional space is calculated. (iii)The research representative's laboratory uses MRI (Aspect Imaging, M3) to import and select morphological images. The measurement of acid concentration and pH was carried out by MRI.

项目成果

スペクトル空間EPRイメージングにおける高速撮像の試み

光谱空间EPR成像高速成像的尝试

• 发表时间: 2022
• 作者: 大場光紗;平田拓
• 通讯作者: 平田拓

スペクトル空間EPRイメージングにおける高速撮像の試み －原理の検証－

光谱空间EPR成像高速成像的尝试 - 原理验证 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 大場光紗;平田拓
• 通讯作者: 平田拓

EPR分光による腫瘍モデルマウスの酸素分圧・pH・リン酸濃度の同時計測実験

EPR光谱法同时测量肿瘤模型小鼠氧分压、pH和磷酸盐浓度实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 石村太智;平田拓
• 通讯作者: 平田拓

シングルポイントイメージング法によるT2*の可視化と均一度の評価

使用单点成像方法实现 T2* 可视化和均匀性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 原田依奈;松元慎吾;平田拓
• 通讯作者: 平田拓

マグネットシステムの温度変化による磁場シフトを補正した緩和時間計測法の評価

评估可校正磁体系统温度变化引起的磁场偏移的弛豫时间测量方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒澤星帆;松元慎吾;平田拓
• 通讯作者: 平田拓