生体内水分子の拡散に基づいた細胞膜機能のイメージングに関する研究

基于生物体内水分子扩散的细胞膜功能成像研究

• 批准号: 18790878
• 负责人: 今江 禄一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18790878/
• 关键词: MRI; 拡散; 生体内水分子; 細胞膜機能; 制限拡散; 非侵襲; ラット; 可視化; 有限差分法

本研究では,磁気共鳴イメージング(magnetic resonance imaging:MRI)装置より非侵襲的に得られる拡散強調画像(diffusion weighted imaging)を用い,生体組織の微視的構造および細胞膜機能と拡散MRI信号との関係を明らかすることを目的とし,実際に健常ラットの脳細胞膜透過率の評価を行った.過去の拡散MRIの研究では,主に生体内水分子の実効的な拡散係数の計測に焦点が向けられ,細胞膜透過率や微小構造がどのように拡散MRI信号へ影響を及ぼすかについては十分に明らかにされていない.細胞膜透過率および微小構造による拡散MRI信号への寄与を,定式化もしくは数値解析により予測することが可能となれば,細胞膜透過率や細胞の形状などの未知のパラメータが評価可能と期待できる.それで我々は,有限差分法を用いた数値解析により,生体内水分子の細胞膜透過率や細胞内拡散係数が拡散MRIの信号にどのように影響するのかを明らかにするとともに,高い解析精度を得るための条件を明らかにした.さらに,細胞膜透過率が未知の試料について,拡散MRI測定結果と数値解析の比較をもとに,膜透過率を推定する手法を提案し,培養した白血球を用いてその手法の有効性を示した.続いて,4.7TMRIシステムを用いて健常ラットの脳の拡散MRI信号を収集し,収集された実験値と数値解析結果とを比較し,健常ラットの脳細胞膜の透過率を推定した.本研究では,生体組織中の細胞膜透過率を非侵襲的に評価しているため,試料作成および測定環境に起因する諸問題は生じにくいという利点があった.本法の細胞膜機能評価法は今までにない評価法であり,現在のCTやMRIでは抽出なし得なかった生体内水分子の細胞膜透過率が計測可能であり,本法の有用性は高いと考えた.

In this study, magnetic resonance imaging (magnetic resonance imaging:MRI) devices are used for non-invasive imaging (diffusion weighted imaging) images, and tissue-based micro-TV cell membrane machines are capable of transmitting MRI signals to improve the accuracy of cell membrane transmission. In the past MRI study, the calculation of the concentration of water molecules in vivo shows that the focus is in the direction of concentration, and the membrane permeability is very small. The effect of MRI signal on the dispersion of cell membrane is very clear. The cell membrane permeation rate is very small. The MRI signal is sent to you, and the number of parameters is analyzed. It is possible that the membrane permeability is different. The cell permeability is unknown. In this paper, we use the finite difference method to analyze the cell membrane permeability of water molecules in vivo, the cell membrane permeability of water molecules in vivo, the intracellular dispersion of MRI signals, the effect of the signal, the accuracy of the analysis and the accuracy of the analysis. The cell membrane permeability is unknown. The results of MRI determination are analyzed. The membrane permeability is presumed. The technique is proposed, and the white blood cell culture is used to show sexual evidence. In this paper, the results of the analysis of MRI signal sets and the number of 4.7TMRI signals were analyzed, and the cell membrane permeation rate was estimated in comparison with each other. The transmission rate of cell membrane was estimated in this paper. In this study, the cell membrane permeation rate of non-invasive tissue samples was used to determine the cause of the environment. This method is used to determine the membrane permeation rate of water molecules in vivo by CT MRI extraction. It is possible to calculate the cell membrane permeability of water molecules in vivo.

项目成果

Estimation of cell membrane permeability of the rat brain using diffusion magnetic resonance imaging

使用扩散磁共振成像估计大鼠大脑的细胞膜通透性

• 发表时间: 2007
• 作者: Imae T;et. al.
• 通讯作者: et. al.

生体内水分子の磁化拡散シミュレーションにおける離散化誤差を最小とする条件

体内水分子磁化扩散模拟中最小化离散误差的条件

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本応用磁気学会誌 31
• 作者: Ryohei Nakayama;et. al.;Ryohei Nakayama;Ryohei Nakayama;中山 良平;Ryohei Nakayama;Ryohei Nakayama;中山 良平;中山 良平;中山 良平;T. Imae;今江禄一
• 通讯作者: 今江禄一