Visualization of Neurofluid Dynamics based on Magnetic Resonance Q-space Imaging

本年度はまずQSI法による水分子の微速流の定量性の限界を探るため，流体ファントムを新たに作成して実験を行なった．容積型微速流ポンプを用いて内径6mmのチューブ内に24から71μm/sの平均流速を持つ生理食塩水の層流を作った．9.4T縦型MRI を使い，独自に最適化した3D-DW-STE-EPIシーケンスにて横断面を撮像した．MPG強度を9通りに変化させ，スピンエコー法及び誘発エコー法により信号を収集した．得られた画像の各ボクセルにおいて，自作ソフトを用いてq空間を求め，これを逆フーリエ変換して変位確率分布（プロパゲータ）を得て，さらにそれをMPGの時間間隔で除することにより速度に変換した．一連の作業をチューブ内の全てのボクセルについて行ない，直径方向の速度プロファイルを，理論的な層流のプロファイルと比較したところ，両者の相関係数は0.99であり，QSI法が10μm/s以下の速度まで定量化できることを示した．次にQSI法をマウス脳実質に対して空間6軸（±x, ±y, ±z）に適用し，速度ベクトルマップを求めた．実験は本学動物実験委員会の承認を得て行なった．個体数N = 5とし，対象部位は視床付近とした．イソフルランによる全身麻酔下にて動物を専用器具にて装置内に設置して撮像した．麻酔の管理ならびに呼吸性・心拍動性のCSFの動きや血流との区別のため，呼吸及び心電をモニタした．ファントム実験と同様のデータ処理で水分子の±10μm/s以下の微速流マップを求めた．また動物の心停止後でも同様に微速流マップを求めた.この結果，5頭のマウスのいずれにおいても，速度分布が得られると共に，その分布が生きている状態でのみ見られ，心停止後では消失することがわかった．このことから得られた速度分布が生理的活動による水分子の動きであることが明らかとなった．

本年度はまずQSI法による水分子の微速流の定量性の限界を探るため，流体ファントムを新たに作成して実験を行なった．容積型微速流ポンプを用いて内径6mmのチューブ内に24から71μm/sの平均流速を持つ生理食塩水の層流を作った．9.4T縦型MRI を使い，独自に最適化した3D-DW-STE-EPIシーケンスにて横断面を撮像した．MPG強度を9通りに変化させ，スピンエコー法及び誘発エコー法により信号を収集した．得られた画像の各ボクセルにおいて，自作ソフトを用いてq空間を求め，これを逆フーリエ変換して変位確率分布（プロパゲータ）を得て，さらにそれをMPGの時間間隔で除することにより速度に変換した．一連の作業をチューブ内の全てのボクセルについて行ない，直径方向の速度プロファイルを，理論的な層流のプロファイルと比較したところ，両者の相関係数は0.99であり，QSI法が10μm/s以下の速度まで定量化できることを示した．次にQSI法をマウス脳実質に対して空間6軸（±x, ±y, ±z）に適用し，速度ベクトルマップを求めた．実験は本学動物実験委員会の承認を得て行なった．個体数N = 5とし，対象部位は視床付近とした．イソフルランによる全身麻酔下にて動物を専用器具にて装置内に設置して撮像した．麻酔の管理ならびに呼吸性・心拍動性のCSFの動きや血流との区別のため，呼吸及び心電をモニタした．ファントム実験と同様のデータ処理で水分子の±10μm/s以下の微速流マップを求めた．また動物の心停止後でも同様に微速流マップを求めた.この結果，5頭のマウスのいずれにおいても，速度分布が得られると共に，その分布が生きている状態でのみ見られ，心停止後では消失することがわかった．このことから得られた速度分布が生理的活動による水分子の動きであることが明らかとなった．