新しい病態代謝診断法のための超高感度NMR測定臨床装置の開発

• Project/Area Number: 01890014
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 広領域
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 荻野 孝史 国立精神・神経センター, 神経研究所, 室長 (50185526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 楠本 崇男 日本フィリップス(株), 医療機器開発部, 研究員 ; 高橋 清久 国立精神, 神経センター神経研究所, 部長 (30073076) ; 杉田 秀夫 国立精神, 神経センター神経研究所, 所長 (80009951) ; 矢野 登志雄 国立精神, 神経センター神経研究所, 研究員 ; 楠本 嵩男 日本フィリップス(株)医療機器開発部, 研究員
• Project Period (FY): 1989 – 1991
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1991)
• Budget Amount: ¥13,400,000 (Direct Cost: ¥13,400,000); Fiscal Year 1991: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1990: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 1989: ¥11,100,000 (Direct Cost: ¥11,100,000)
• Keywords: ^<13>C(C-13)NMR / 無侵襲 / 非破壊 / 高感度 / 局在化 / 病態代謝 / 2テスラ / ヒト全身用MR装置 / NMR / in vivo NMR / パルス系列 / RFコイル / スペクトロスコピ- / MRI / MRS

Research Abstract

本研究の目的は、安定同位体利用による新しい代謝診断法の確立をめざして、その基礎基盤となる超高感度NMR測定技術の開発を行うこと及び現在我が国で臨床応用可能な最高静磁場強度である2テスラ高磁場ヒト全身用NMR装置の開発とその関連測定技術の開発を行うことである。
これらの研究の成果は、以下の5点に要約される。
1) ^<13>CNMRによる動物脳の代謝動態の高感度測定技術を動物実験系を含めて開発した。この結果、5分間の時間分解能でラット大脳皮質領域における ^<13>C標識グルコ-スとその脳内代謝物質の動態を ^<13>CNMRで追跡が可能になった。
2)in vivo NMRでは不可避と言える不均一なRF磁場下でも正確なパルス制御が可能な多重パルス系列を開発し、動物脳内の乳酸やアミノ酸等の特定の代謝物質を選択的に高感度・高分解能で検出できるin vivo同核種スペクトル編集法を開発した。
3)動物脳内における ^<13>C安定同位体標識化合物の代謝及び代謝回転率を高感度、高分解能で得ることを可能にするin vivo ^1H検出法の測定技術を動物用NMR装置を用いて開発した。この方法により従来法( ^<13>CNMR直接測定法)に比較して約14倍の感度の向上を達成した。
4)我が国で臨床応用可能な最高静磁場強度を有し、スペクトロスコピ-(MRS)/イメ-ジング(MRI)の統合的運用を可能とする2テスラ高磁場ヒト全身用NMR装置を開発した。本装置は、我が国で最高の検出感度を有するヒト全身用NMR装置である。
5)この装置を用いて、HahnのSpin Echo法に基づく高感度 ^1HNMRシグナル局在化測定技術を開発した。この結果、ヒト脳においても脳局所の特定部位の乳酸、アミノ酸系神経伝達物質やその他の各種代謝物質を高感度、高分解能で分析することが可能になった。

Research Products

• [Publications] Behar,K.L.and Ogino,T.: "Assignment of Resonances in the ^1H Spectrum of Rat Brain by Two-Dimensional Shift Correlated and J-resolved NMR Spectroscopy." Magnetic Resonance in Medicine. 17. 285-303 (1991)
• [Publications] 矢野 登志雄,荻野 孝史: " ^<13>C-MRS( ^<13>C標識グルコ-ス)" 日本臨床. 49. 1674-1679 (1991)
• [Publications] Novotny E.J.,Ogino T.,Rothman D.L.,Petroff O.A.C.,Prichard J.W.,& Shulman R.G.: "Direct Carbon versus Proton Heteronuclear Editing of 2- ^<13>C Ethanol in Rabbit Brain in Vivo: A Sensitivity Comparison." Magn.Reson.Med.16. 431-443 (1990)
• [Publications] Petroff O.A.C.,Novotny E.J.,Ogino T.,Avison M.,and Prichard J.W.: "In Vivo Measurements of Ethanol Concentration in Rabbit Brain by ^1H Magnetic Resonance Spectroscopy." J.Neurochem.54. 1188-1195 (1990)
• [Publications] 荻野 孝史: "MRSの技術的進歩" 医学のあゆみ. 150. 807-812 (1989)
• [Publications] Behar,K.L.and Ogino,T.: "Assignment of Resonances in the ^1H Spectrum of Rat Brain by TwoーDimensional Shift Correlated and Jーresolved NMR Spectroscopy." Magnetic Resonance in Medicine. 17. 285-303 (1991)
• [Publications] Novotny Jr.,E.J.,Ogino,T.,Rothman,D.L.,Petroff,O.A.C.,Prichard,J.W.and Shulman,R.G.: "Direct Carbon versus Proton Heteronuclear Editing of 2ー^<13>C Ethanol in Rabbit Brain in vivo:A Sensitivity Comparison." Magnetic Resonance in Medicine. 16. 431-443 (1990)
• [Publications] Petroff,O.A.C.,Novotny Jr.,E.J.,Ogino,T.,Avison,M.,and Prichard,J.W.: "in vivo Measurements of Ethanol Concentration in Rabbit Brain by Hー1 Magnetic Resonance Spectroscopy." Journal of Neurochemistry. 54. 1188-1195 (1990)
• [Publications] Petroff,O.A.C.et al.: "in vivo Measurements of Ethanol Concentration in Rabbit Brain by H-1 Magnetic Resonance Spectroscopy." J.Neurochemistry.
• [Publications] Novothy,E.J.et al.: "Direct Carbon versus Proton Heteronuclear Editing of 2-^<13>C Ethanol in Rabbit Brain in vivo:A sensitivity Comparison." Magn.Reson.Med.
• [Publications] 荻野孝史: "MRSの技術的進歩" 医学のあゆみ. 150. 807-811 (1989)