パラ水素誘起偏極13C MRIによる感染後遺障害の非侵襲イメージング技術の開発

使用仲氢诱导偏振 13C MRI 开发感染性后遗症非侵入性成像技术

基本信息

批准号：
22K18435
负责人：
松元慎吾
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

新型コロナ禍において、“持続する嗅覚・味覚障害、心筋炎、うつ病・不安障害”が社会問題となっているが、組織における感染後遺障害の診断法は確立されていない。本課題では、ミトコンドリア代謝変容と局所炎症に伴う細胞死を、超高感度13C 核磁気共鳴画像（MRI）により特異的に検出することで、組織に残る感染後遺障害を非侵襲的に可視化する分子イメージング技術の確立を目指し、研究を進めている。初年度である令和４年度は、まず擬感染症モデルにおいても後遺障害が起きるのかを検証した。血中の炎症性サイトカイン濃度は発症3日でピークに達し、２週、４週後では正常値に戻ったのに対し、脳と肝臓では２週以降も持続する代謝マーカーの変容が確認された。一方、心臓ではLDH-Aが若干上昇するものの２週以降にも顕著に持続するバイオマーカーは無かった。脳のドーパミン神経の活性マーカーが２週後以降も減少が見られたことから、うつや不安障害の評価指標として夜間の活動量を計測・解析するシステムを構築した。後遺障害モデルの確認と並行して、脳の超偏極13C MRI代謝イメージングの高感度&高分解能化を目指し、マウス頭部測定用1H/13C RFコイルの作成およびテンソル分解・低ランク近似によるノイズ除去と撮像中の超偏極信号の減衰を補正するk空間フィルタを組みあせた複合画像処理の開発を進め、従来よりも3-5分の１の低い代謝物濃度もしくは信号雑音比においても、2mmの空間分解能でマウス頭部の3D（2D空間+代謝スペクトル）の超偏極13C MRIが撮像可能であることを確認した。同一個体で超偏極13C MRIとPET/SPECT画像を取得し、多変量画像解析を行うことを指向し、両者の画像融合システムを構築した。これらの研究成果の一部は、令和５年６月末を目処に論文投稿すると共に、９月の国際学会および国内学会での発表を予定している。

在Covid-19大流行期间，“持续的气味和味觉障碍，心肌炎，抑郁症和焦虑症”已成为一个社会问题，但没有确定的方法可以诊断组织中的永久性感染障碍。在这一主题中，我们正在进行研究，目的是建立一种分子成像技术，该技术使用超敏感的13C核磁共振成像（MRI）专门检测与线粒体代谢转化和局部炎症相关的细胞死亡，从而非侵入性地可视化组织中残留的残留感染。在2022年的一年中，我们首先检查了即使在模拟传染病模型中是否发生永久残疾。血液炎性细胞因子水平在3天发病时达到峰值，并在2和4周时恢复到正常水平，而在大脑和肝脏中，确认了2周后持续存在的代谢标记的变化。另一方面，尽管LDH-A的心脏略有上升，但没有生物标志物的剩余时间明显超过2周。两周后大脑的多巴胺神经的主动标记显示出降低，建立了一个系统来测量和分析夜间活动，作为抑郁症和焦虑症的评估指标。与确认永久损害模型的同时，我们旨在实现高灵敏度和大脑超极化13C MRI代谢成像的高度分辨率，并开发了一种复合图像处理，涉及为鼠标头部测量创建1H/13C RF线圈，并结合张力分解和较低的差异和稳定性的差异和稳定性，并将其组合到较低的情况下，并将其组合起来。我们确认，即使在比以前低3-5的代谢物浓度或信噪比下，也可以以2 mM的空间分辨率将小鼠头部的超低13c MRI成像，即使以代谢物浓度或信号 - 噪声比率也是如此。我们为这两个图像构建了一个图像融合系统，旨在从同一个人中获取超极化的13C MRI和PET/SPECT图像，并旨在进行多元图像分析。其中一些研究结果将于2023年6月底提交，并将在9月在国际社会和家庭社会上提交。