機能的MRIの新手法に基づく高時空間分解能化と統合解析に関する研究

基于新功能MRI方法的高时空分辨率及集成分析研究

• 批准号: 11J05348
• 负责人: 永原 静恵
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J05348/
• 关键词: 機能的磁気共鳴画像法; ブロッホ方程式; スピンロック撮像法; 神経磁場計測; 脳機能計測; Bloch方程式; スピンロックシーケンス; 拡散強調磁気共鳴画像法; 脳機能計計測; 水分子制限拡散; 統合解析

現在, 脳機能計測には神経活動に付随して生じる血流・代謝変化を脳活動の指標とするfMRI (functional Magnetic Resonance Imaging)手法が広く一般的に用いられているが, 時間分解能及び空間分解能が不十分であると考えられている. そこでfMRIの新手法のうち脳神経磁場の影響を直接MR画像に反映するfMRI手法に向け, スピンロックシーケンスを用いた手法について検討を行った. スピンロックシーケンスはスピンエコーシーケンスの前に90°RFパルス, スピンロックパルス, -90°RFパルスからなるスピンロックモジュールを付加した撮像方法である. このスピンロックパルスの大きさを撮像したい脳神経磁場の周波数と同じラーモア周波数を持つように調整することで, 両者の間に二次的な磁気共鳴現象を発生させ, MR信号を変化させることができる. すなわち, 振動磁場が生じる場合にのみMR信号を低下させ, その信号変化を脳活動の指標とすることができる.本研究では, スピンロックシーケンスを用いた脳機能計測手法実現に向けて, MR撮像時の磁化の挙動を示したBloch方程式を基に, スピンロックシーケンスを用いた撮像の際の磁化の挙動を実験室座標系にて視覚化した. また, 視覚化の際作成した磁化の挙動を計算するシミュレータを用い, 外部より印加される振動磁場がMR信号に与える信号変化量を見積もった. さらに, 振動磁場を発生させるループコイルファントムを内包するファントムを対象とし, 実際の撮像も行った. 二次的な磁気共鳴現象によりMR信号が低下することを確認するだけでなく, t検定を用いた統計解析を行うことで200pT程度の微小な振動磁場が検出可能であることを示した. この結果は, 賦活する脳神経細胞近傍ではヒトの脳神経磁場が数百pT程度であることを考えると, スピンロックシーケンスを用いた神経磁場依存fMRIの実現可能性を示唆するものである.

Now, 脳 function measuring に は 経 activity に pay with god し て raw じ る metabolism, blood flow - the を の 脳 activity index と す る fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging) technique が hiroo く general に with い ら れ て い る が, Time can decompose and び space decomposition can が not very で あ る と exam え ら れ て い る. そ こ で fMRI の new gimmick の う ち 脳 god 経 field の affect を MR portraits に directly reflect す る fMRI technique to け に, ス ピ ン ロ ッ ク シ ー ケ ン ス を with い た gimmick に つ い て 検 line for を っ た. ス ピ ン ロ ッ ク シ ー ケ ン ス は ス ピ ン エ コ ー シ ー ケ ン ス の に 90 ° before RF パ ル ス, ス ピ ン ロ ッ ク パ ル ス, - 90 ° RF パ ル ス か ら な る ス ピ ン ロ ッ ク モ ジ ュ ー ル を plus し た like method of で あ る. こ の ス ピ ン ロ ッ ク パ ル ス の big き さ を pinch of like し た い 脳 の 経 magnetic field cycle for god と with じ ラ ー モ ア cycle for を hold つ よ う に adjustment す る こ と で, who struck between の に secondary magnetic 気 な resonance phenomenon を 発 raw さ せ, MR signal を variations change さ せ る こ と が で き る. す な わ ち, vibration magnetic field が raw じ る occasions に の み MR low signal を さ せ, そ の signal variations change を の 脳 activity index と す る こ と が で き る. This study で は, ス ピ ン ロ ッ ク シ ー ケ ン ス を with い た 脳 function measuring technique be am に to け て, when MR pinch of like の magnetization の 挙 dynamic を shown し た Bloch equation を に, ス ピ ン ロ ッ ク シ ー ケ ン ス を with い た pinch of the event as の の magnetization の 挙 dynamic を be 験 chamber coordinate system に て visual 覚 change し た. ま た, See 覚 change の international made し た magnetization の 挙 dynamic を calculation す る シ ミ ュ レ ー タ を い, external よ り Inca さ れ る に が MR signal and vibration magnetic field え る signal - momentum を see product も っ た. さ ら に, vibration magnetic field を 発 raw さ せ る ル ー プ コ イ ル フ ァ ン ト ム を insourcing す る フ ァ ン ト ム を like と seaborne し, be international の pinch of line like も っ た. Secondary magnetic 気 な resonance phenomenon に よ り MR low signal が す る こ と を confirm す る だ け で な く, t set 検 を with い た statistical parsing line を う こ と で 200 degree of pt の tiny な vibration magnetic field が 検 makes possible で あ る こ と を shown し た. こ は の results, 経 cells activating す る 脳 god nearly alongside で は ヒ ト の 脳 god 経 magnetic が hundreds of pT degree で あ る こ と を exam え る と, ス ピ ン ロ ッ ク シ ー ケ ン ス を with い た god 経 magnetic field dependent fMRI の possibility be presently を in stopping す る も の で あ る.

项目成果

DW-fMRIに向けた撮像パラメータに関する検討-神経細胞内外を考慮した3次元制限拡散シミュレーション-

DW-fMRI成像参数研究 - 考虑神经元内部和外部的3D限制扩散模拟 -

• 发表时间: 2011
• 期刊: 第39回日本磁気共鳴医学会大会講演抄録集
• 作者: 永原静恵;笈田武範;小林哲生
• 通讯作者: 小林哲生

機能的MRIに向けたスピンロック撮像法による振動磁場検出に関する検討

功能性MRI自旋锁成像振荡磁场检测研究

• 发表时间: 2014
• 期刊: 電子情報通信学会技術研究報告
• 作者: 大野 哲生;佐藤大地，鎌田啓吾，伊藤陽介，小林哲生;上野雅仁，永原静恵，伊藤陽介，小林哲生
• 通讯作者: 上野雅仁，永原静恵，伊藤陽介，小林哲生

神経磁場計測のためのspin-lock sequenceを用いたMRI手法に関する基礎的検討

利用自旋锁序列进行神经磁场测量的MRI方法的基础研究

• 发表时间: 2013
• 期刊: 電子情報通信学会技術研究報告
• 作者: 永原静恵，上野雅仁;小林哲生
• 通讯作者: 小林哲生

Bloch simulations towards direct detection of oscillating magnetic fields using MRI with spin-lock sequence

• DOI: 10.1109/embc.2013.6609687
• 发表时间: 2013-07
• 期刊: 2013 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)
• 作者: S. Nagahara;Tetsuo Kobayashi

Simulation studies on appropriate imaging parameters for DW-fMRI using 3D and 2-compartment models

使用 3D 和 2 室模型对 DW-fMRI 适当成像参数进行模拟研究

• 发表时间: 2012
• 期刊: Proceedings of 2012 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
• 作者: Shizue Nagahara;Takenori Oida;Tetsuo Kobayashi
• 通讯作者: Tetsuo Kobayashi