Validation for glymphatic system in MRI and microscopic images
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22K07813
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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 | Akita Cerebrospinal and Cardiovascular Center |
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Principal Investigator |
中村 和浩 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, 主任研究員 (10312638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, 副病院長 (70314599)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | MRI / 高分解能撮像法 / マイクロコイル / 撮像コイル / 脳循環代謝 / glymphatic system / 蛍光顕微鏡画像 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、動物用高分解能MRIシステムの製作によりMRIの空間解像度を向上させたうえで、脳老廃物の排泄過程について、MRIと蛍光顕微鏡画像の観察結果を対応させる。顕微鏡とMRI画像の比較を行う場合、MRIの撮像範囲が全脳におよんでいる必要がないことを踏まえ、研究目的に合わせたS/Nの高いマイクロコイルと局所勾配磁場コイルを作成する点に本研究の創造性があり、解像度の高いMRI画像を蛍光顕微鏡の撮像画像と精度良く重ね合わせて比較することに特徴がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、動物用マイクロコイルの製作を行い、動物用MRI装置で信号雑音比の検証を行うと共に信号雑音比改善のための新しいコイルの設計をおこなうことにした。動物用MRIは秋田県立循環器・脳脊髄センターに配置された、4.7T動物用MRI装置（Agilent社 Inova）を利用した。マイクロコイルの製作はまず手巻きで作成し、直径1mm,2mm,,5mm,2cmの自作マイクロコイルについてそれぞれ1から10回巻きのコイルを作成した。画像を評価するため硫酸銅ファントムおよび、ホルマリン固定のマウス脳標本の検討をしたのち、生体マウスを用いた実証実験をおこなった。その結果、直径5mm1回巻のコイルでは信号雑音比が6.5程度であったのに対して、直径2mm5回巻のコイルでは90近い信号雑音比が得られるようになった。市販のRapiBiomedical社のコイルでは撮像範囲が広く、今回画像評価したような10mm四方の領域のみを撮像範囲にすることはできない。このことから、顕微鏡撮像範囲である1mm四方領域のみを撮像範囲にすることで信号雑音比を高くできることが実験結果から示唆される結果であった。一方直径1mm5回巻のコイルで信号雑音比は60程度であり、期待するほどの信号雑音比の向上は見られなかった。これは、同調回路までの設計が不十分であったためと考えられる。また、今回信号雑音比の一番高い直径2mm5回巻のコイルで生体マウスを用いた実証実験をおこなったが、高分解能の血管撮像はできなかった。今後コイルに適した同調回路を設計するとともに、受信アンプをコイル近傍に配置することで、より高分解能の画像が得る必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和４年度の第１の目的は、動物用マイクロコイルの製作を行い、動物用MRI装置で信号雑音比の検証を行うと共に信号雑音比改善のための新しいコイルの設計をおこなうことにあった。そのため、硫酸銅ファントムおよび、ホルマリン固定のマウス脳標本の検討をしたのち、生体マウスを用いた実証実験をおこなった。市販コイルに比べて信号雑音比の高いコイルは作成できたが、目的とする高分解能の血管撮像には至っていない。また、令和４年度の実験において、顕微鏡撮像範囲である1mm四方領域のみを撮像範囲にすることで信号雑音比を高くできることを示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、動物用マイクロコイルの製作を行い、動物用MRI装置で信号雑音比の検証を行うと共に信号雑音比改善のための新しいコイルとコイルに関連した電子回路の設計をおこなうことを第１の目的とする。動物用MRIは秋田県立循環器・脳脊髄センターに配置された、4.7T動物用MRI装置（Agilent社 Inova）を利用する。マイクロコイルについてはマイクロマシン技術を活用することも検討する。コイルの製作と同時に、中村はこれまでの動物実験の経験を生かして蛍光顕微鏡を用いて脳老廃物の排泄過程について計測をおこなう。木下は医師の観点から生理モデルに関する助言を行うと共に、実験方法の提案をおこなう。蛍光顕微鏡の観察では、大脳皮質の表面を観察するcranial windowを作成する。電動ドリルにおいて直径10mmの骨窓を作成し、硬膜を露出する。12mm径のカバーガラスを医療用接着剤で硬膜表面に固定したのち、カバーガラス周辺を歯科用セメントで固定する。歯科用セメント塗布前に、ボンディング剤を利用することで、密閉性を高め、長時間の測定をすることが可能になる。
動物用高分解能MRIシステムから充分なS/Nが得られれば、蛍光顕微鏡での観察後、動物用MRIを用いて中村が脳老廃物の排泄過程を観察する。
その後、健常ラットでMRIと顕微鏡画像の観察結果を対比させた検証実験をおこない、令和6年度は病態モデルラットでの検証実験をおこないたい。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
