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

基于磁共振 Q 空间成像的神经流体动力学可视化

• 批准号: 22K12789
• 负责人: 黒田 輝
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12789/
• 关键词: CSF; Neurofluid; QSI; MRI; Glymphatic System

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．

This year, QSI method is used to explore the quantitative limit of water molecular flow. Volume-type micro-velocity MRI is optimized independently by using 3D-DW-STE-EPI system with an internal diameter of 6mm and an average velocity of 24 μm/s and an average velocity of 71μm/s.MPG intensity is optimized by 9 channels and signal is collected by both the 3D-DW-STE-EPI system and the 3D-EPI system. The time interval between the images is divided by the time interval between the images. The correlation coefficient of laminar flow in theory is 0.99, and the velocity below 10μm/s is quantified by QSI method. The QSI method is applicable to six axes (±x, ±y, ±z) of space, and the velocity is calculated. The Committee on Animal Science and Technology recognizes the importance of animal science and technology. Number of individuals N = 5, the opposite position is close to the bed. The whole body of the animal is under anesthesia. The management of anesthesia includes respiratory, cardiac, CSF, blood flow, respiratory, and ECG. The micro-velocity of water molecules below ±10μm/s is calculated by the same method. After the animal's heart stops, it will flow slowly. As a result, the velocity distribution of the five heads is obtained in the middle of the heart, and the distribution is generated in the middle of the heart. After the heart stops, it disappears. The velocity distribution of water molecules in physiological activities.