超偏極希ガスのMRI/MRSによる新規肺機能診断法の開発に関する研究

超极化惰性气体MRI/MRS肺功能诊断新方法的开发研究

• 批准号: 17689037
• 负责人: 木村 敦臣
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17689037/
• 关键词: 超偏極希ガス; MRI; 換気; 拡散; 局所肺機能; 肺機能診断法; MRS; 肺機能; 連続フロー型; 超偏極希ガス製造装置

本研究では、感度不足というMRI及びMRSに固有の問題を乗り越えるべく、連続フロー型超偏極希ガス製造装置を開発し、飛躍的に感度の増強された^129XeのMR信号の連続観測を可能とした。感度向上ついては、平成19年度に「低圧(0.1気圧)条件下で偏極操作を行うことにより、偏極率即ち信号強度が4倍程度も向上する」という興味深い結果を得た。即ち、偏極率として約20%、信号強度として約2万倍の感度増強を達成した。この連続フロー式製造時におけるフロー量は、約100ml分、即ち約6l/時間まで可能とした。本装置を使用してマグネット内のマウスに定常的に超偏極希ガスを供給することにより、肺におけるMRIにて、肺胞内に存在するガスに由来する信号を飛躍的に高効率に確認することが可能となった。さらに、最適化したMRI撮影法を組み合わせることにより、マウス肺画像をサブミリ秒(0.1秒)で取得することに成功した。この成果を元に、世界で初めて自発呼吸下での呼吸時相同期撮像に成功し、最大吸気位および最大呼気位のMRI画像から換気・拡散に関する機能パラメータをマッピングすることができた。この機能画像は、換気量および換気率、ガス交換効率を可視化するものであり、これらの画像から、肺の局所機能変化を定量化することを可能とした。本手法を健常マウスのみならず、肺気腫モデルマウスについても適用し、病態が惹起する局所肺機能変化を明瞭かつ定量的に可視化することに成功し、本手法が新たな肺機能診断法となり得ることを示唆した。

In this study, the inherent problems of MRI and MRS due to insufficient sensitivity are discussed. The development of a new type of ultrapolarization-type production equipment and the enhancement of sensitivity due to the possibility of continuous measurement of MR signals of 129Xe are discussed. Sensitivity up, Heisei 19 year "low voltage (0.1 gas pressure) conditions, polarization operation, polarization rate, that is, the signal intensity up to 4 times the level", interesting deep results. That is, the polarization ratio is about 20%, the signal intensity is about 20,000 times, and the sensitivity is increased. The production time is about 100ml, i.e. about 6l/time. The device is used to confirm the presence of a constant ultra-polarization signal in the lung, MRI, and intracellular signals, and to determine the presence of a high frequency signal. In addition, optimization of MRI imaging method was successfully performed in 0.1 seconds. The results of this study include: respiratory phase synchronization imaging at the beginning of the world, successful MRI imaging at the maximum inhalation level and maximum exhalation level. The function of the image is visualized, the transformation quantity is quantified, and the transformation efficiency is quantified. This technique is a new diagnostic method for lung function. It is suitable for lung function diagnosis, and it is effective for lung function diagnosis.

项目成果

Effect of reduced pressure on the polarization of 129Xe in the production of hyperpolarized 129Xe gas:: Development of a simple continuous flow mode hyperpolarizing system working at pressures as low as 0.15 atm

• DOI: 10.1002/cmr.b.20117
• 发表时间: 2008-08-01
• 期刊: CONCEPTS IN MAGNETIC RESONANCE PART B-MAGNETIC RESONANCE ENGINEERING
• 影响因子: 0.9
• 作者: Imai, Hirohiko;Fukutomi, Junko;Fujiwara, Hideaki
• 通讯作者: Fujiwara, Hideaki

Hyperpolarized ^129Xe Phase Selective Imaging of Mouse Lung at 9.4T Using a Continuous Flow-Type Hyperpolarizing System.

使用连续流型超极化系统在 9.4T 下对小鼠肺进行超极化 ^129Xe 相选择成像。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Magn Reson Med Sci. 7
• 作者: Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya
• 通讯作者: Wakayama Tetsuya

MR Imaging of Mouse Lung Using Hyperpolarized ^3He : Image Acquisition and T_1, Estimation under Spontaneous Respiration

使用超极化 ^3He 对小鼠肺进行 MR 成像：图像采集和 T_1，自主呼吸下的估计

• 发表时间: 2006
• 期刊: Magn. Reson. Med. Sci. 5
• 作者: Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya;Imai Hirohiko;Hideaki Fujiwara;Hideaki Fujiwara;Hirohiko Imai
• 通讯作者: Hirohiko Imai

Hyperpolarized ^129Xe MRI of the Mouse Lung at a Low Xenon Concentration Using a Continuous Flow-Type Hyperpolarizing System.

使用连续流型超极化系统在低氙浓度下对小鼠肺进行超极化 ^129Xe MRI。

• 发表时间: 2008
• 期刊: J Magn Reson Imag 27
• 作者: Wakayama Tetsuya

^3He T_1 in Mouse Lung Estimated from Washout Curve Analysis Under Spontaneous Respiration. Use of SF_6 Gas at Thermal Equilibrium to Evaluate Respiratory Term

^3He T_1 在小鼠肺中根据自主呼吸下的冲洗曲线分析估算。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14
• 作者: Wakayama Tetsuya;Wakayama Tetsuya;Imai Hirohiko;Hideaki Fujiwara
• 通讯作者: Hideaki Fujiwara