Novel quantitative perfusion imaging of the brain using diffusion imaging with phase-contrast

本研究は、独自に開発した磁気共鳴イメージング（MRI）による血流・水分子拡散同時測定法と位相コントラスト法を組み合わせることによって、簡便かつ短時間で局所脳血流量（rCBF：regional cerebral blood flow）の定量画像を取得する手法（DIP：diffusion imaging with phase-contrast）の確立を目指す。本手法は急性期脳梗塞や脳腫瘍などの中枢神経系疾患の診断や治療効果判定に役立つと考えられ、放射線被ばくのない非侵襲的な脳血流測定法として広く普及することが期待される。DIP法では、脳実質の拍動が拡散係数の過大評価やアーチファクトの原因となるため、算出したrCBFの定量性が低下することが課題であった。この課題に対して、速度補正拡散傾斜磁場を使用すれば、脳実質の速度運動によって生じる位相分散を再収束させ、アーチファクトを低減可能であると考えた。そこで令和4年度は、DIP法に速度補正拡散傾斜磁場を加えたmodified DIP（mDIP）法を開発し、健常ボランティアにおいて検討した。mDIP法のrCBF画像は、従来のDIP法において脳実質の一部にみられたアーチファクトが低減し、arterial spin labeling（ASL）と同様のrCBF画像を取得できた。脳の灰白質では、mDIP法における拡散係数の計算精度はDIP法よりも有意に高かった。また、mDIP法とASL法のrCBFには灰白質で強い正の相関がみられた（R＝0。86）。さらに、mDIP法によって算出した灰白質と白質のrCBFは[15O]-H2O PETを用いて評価した文献値と概ね一致した。以上の結果より、mDIP法は脳の拍動によるアーチファクトを低減し、DIP法よりも正確にrCBFを定量可能であるといえる。

本研究は、独自に開発した磁気共鳴イメージング（MRI）による血流・水分子拡散同時測定法と位相コントラスト法を組み合わせることによって、簡便かつ短時間で局所脳血流量（rCBF：regional cerebral blood flow）の定量画像を取得する手法（DIP：diffusion imaging with phase-contrast）の確立を目指す。本手法は急性期脳梗塞や脳腫瘍などの中枢神経系疾患の診断や治療効果判定に役立つと考えられ、放射線被ばくのない非侵襲的な脳血流測定法として広く普及することが期待される。DIP法では、脳実質の拍動が拡散係数の過大評価やアーチファクトの原因となるため、算出したrCBFの定量性が低下することが課題であった。この課題に対して、速度補正拡散傾斜磁場を使用すれば、脳実質の速度運動によって生じる位相分散を再収束させ、アーチファクトを低減可能であると考えた。そこで令和4年度は、DIP法に速度補正拡散傾斜磁場を加えたmodified DIP（mDIP）法を開発し、健常ボランティアにおいて検討した。mDIP法のrCBF画像は、従来のDIP法において脳実質の一部にみられたアーチファクトが低減し、arterial spin labeling（ASL）と同様のrCBF画像を取得できた。脳の灰白質では、mDIP法における拡散係数の計算精度はDIP法よりも有意に高かった。また、mDIP法とASL法のrCBFには灰白質で強い正の相関がみられた（R＝0。86）。さらに、mDIP法によって算出した灰白質と白質のrCBFは[15O]-H2O PETを用いて評価した文献値と概ね一致した。以上の結果より、mDIP法は脳の拍動によるアーチファクトを低減し、DIP法よりも正確にrCBFを定量可能であるといえる。