電流による核磁気緩和促進効果に関する研究

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研究代表者らが現在までに行った研究により,サンプル中に直流または低周波交流電流を流すと,電流密度に応じて核磁気緩和時間が短縮すること,その効果により磁気共鳴画像上で電流の流れている部分は信号強度が変化することが明らかとなった.本研究の目的は,この現象のさらなる解明を理論と実験の両面から進めること,さらにこの現象を応用して生体の電流密度分布や導電率分布,脳神経活動のイメージングのための新しい手法を確立する事である.画像上の信号強度の変化は電流密度に依存するため,サンプル各部の信号強度の変化を測定すれば,電流密度を推定する事が可能である.この手法の適用例として,本研究では新しい浮腫の検出法の開発を試みた,生体組織中に形成された浮腫は正常な組織より導電率が小さく,組織に電流を流すと浮腫が形成された部位は電流密度が周囲より小さくなる.電流密度画像は従来の画像診断法より早期かつ高感度での浮腫の検出を可能にする事が期待できる.評価実験として人工的に脳梗塞を生じさせたラットを用い,従来の画像診断法と診断能を比較した.脳の活動部位では神経細胞の集団が電流ダイポールを形成する.頭部を模したファントムの中央により線対または同軸ケーブルを挿入し,先端に微小な電流ダイポールを形成させる.電流を流した状態で電流分布画像を取得し,画像から電流ダイポールの検出を行った.また微弱なダイポールに対する感度限界を評価した.ラットおよび人体に微弱な電気刺激を与え,それと同時に脳断面の電流密度分布画像を撮像した.感覚に対応する脳の部位(体制感覚野)に信号強度の変化が現れることを確認した.