Estimation of human blood oxygenation using IVIM imaging.
| Project/Area Number |
18K07663
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田村 元 東北大学, 医学系研究科, 名誉教授 (20333817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神宮 啓一 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00451592)
麦倉 俊司 東北大学, 大学病院, 准教授 (20375017)
大田 英揮 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (40586905)
木下 俊文 秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所), 放射線医学研究部, 副センター長 (70314599)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 拡散強調画像 / 血液量 / 血流評価 / IVIM / MRI / Diffusion / blood oxygenation |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度はIVIM-MRIについて基礎的検討を行った。
MRI拡散強調画像は、ランダムに位置を変える(水)分子の集合から得られる信号を捉えることができる。b値と呼ばれるパラメータを大きくするほど、僅かな動きを捉えることができる。生体の分子は、熱運動以外に血流に伴う運動もしている。毛細管など微小血管の向きの分布はほぼ等方的と考えられ、血流に乗った分子の運動はランダムな移動と見なすことができる。血流は速いので、小さなb値でも信号変化が生ずる。一方で熱運動は、より大きなb値で変化が明瞭となる。さらに生体中では、細胞膜などで自由な熱運動が制限され (制限拡散) 位置の変化が小さくなるので、さらに大きなb値を用いると制限拡散による信号変化が明瞭となる。
IVIMは、大小の複数のb値を用いて、血流を含めた分子の運動を捉えようとする方法である。しかし、組織の血液量が小さいと、血流の信号が小さく、ノイズに埋もれて捉えることが難しくなる。さらに、脳では脳脊髄液、腎では尿細管内液からの信号も考慮する必要がある。液体の信号はFLAIRという撮像法を用いて抑制することができると考えられる。
これら３成分 (血液、組織水、自由水) を考慮に入れたモデルを作り、様々な条件下でIVIMの信号のシミュレーションをおこない、さらに、その信号から得られるパラメータを評価した。その結果、臨床的撮像条件においては、画素ごとに計算する場合、血液量が10%程度以上あれば、血液酸素飽和度を推定可能であるという結果が得られた。脳では血液量が5％以下であり、画素ごとの解析では困難であり、画素の集合を平均した信号を用いるなどの工夫が必要と考えられた。結果の一部は、2018年国際磁気共鳴医学会と日本磁気共鳴医学会の大会で報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
・シミュレーションを行うための計算モデルを構築するプログラミングに時間がかかり、シミュレーションの一部は、まだ行われていない。
・微小血管を模した水流ファントムも作成中であり、現在、基本的なデザインと型取りが完成したところである。微細構造の作成に手間取り、まだ完成していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
・シミュレーションの方法は、ほぼ定まっているので、これには、これまで以上の時間を割り当てて、2019年度半ばまでにはシミュレーションを完了することを目指す。これが完了した後、2019度後半に健常ボランティアの撮像を行う。
・ファントム制作の作業は、その中心部分が既に製造工程に入った段階にある。それが出来上がればファントム全体を作成ことは１ヶ月程度で可能と考えられる。完成すればMRIの撮像を開始する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
