2015 Fiscal Year Annual Research Report
高感度原子磁気センサモジュールをコアとする超低磁場マルチモダリティMRIの実現
| Project/Area Number |
15H01813
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
小林 哲生 京都大学, 工学研究科, 教授 (40175336)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | MRI / 原子磁気センサ / MEG / 磁気粒子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)モジュールにより冷媒なしに脳磁図など、他のモダリティと融合可能な超低磁場マルチモダリティMRIシステムの実現することを目的としており，初年度はまず，OPAMの高感度化を図るため差動計測に関する検討を進めた．OPAMによる差動計測の試みとして，複数の磁場測定領域におけるバイアス静磁場を等しく揃えたときには，遠方からの磁場ノイズの影響を抑えて磁気計測のノイズレベルを低減できることが示されている．そこで，低周波に共鳴周波数を有するOPAMにおいて，バイアス静磁場に依存する伝達関数を計測で推定し，この伝達関数で各計測点からの出力を補償したのち差動演算を行った．この方法をCompensated Differential Measurement (CDM)と名付け，バイアス静磁場に差を与えた条件下で差動計測を行い，CDMを用いると磁場ノイズ低減の範囲を拡大できることを明らかにした．
また，K原子を使用したポンプ・プローブ方式の小型のOPAMモジュールを新たに開発し，これにより左右視野に呈示されるチェッカーボード刺激による視覚誘発脳磁界計測を試みた。その結果、新たなOPAMモジュールにより視覚誘発応答を複数チャネルで同時計測することに成功した。
さらに，初年度はOPAMによる超低磁場MRIの実現に向けて超偏極Xeを対象とした画像化を試みた. Xeは拡散が早く, 強い勾配磁場を用いると信号減衰が著しい. そこで, 小さな勾配磁場を用いて核種の励起と位置情報の取得を同時に行うsweep imaging with Fourier transformation (SWIFT) 法を用いたMR信号計測について検討し， 緩和の影響およびピクセル間帯域幅の値が再構成画像のエイリアシングに寄与することを明らかにした.
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していた原子磁気センサの高感度化については，異なる２点の計測位置におけるバイアス静磁場に依存する伝達関数を計測で推定し，この伝達関数で各計測点からの出力を補償したのち差動演算を行うことで高感度化が達成できること示す事ができた．また，超低磁場マルチモダリティの実現に向けて開発した原子磁気センサモジュールにより脳磁図計測とMR 信号計測が可能であることを示すことができた．さらに，超偏極Xeのイメージングに関するパルスシーケンスに関しても検討が進み，おおむね順調に計画した研究内容が達成できていると言う事ができる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は, まず超低磁場マルチモダリティMRIのコア技術であるOPAMモジュールに関して，引き続きその高感度化，小型化などの深化を図る．これと並行して，OPAMモジュールによって，心磁図、脳磁図、脊磁図といった、多様な疾患の機能診断につながるイメージングの実現を目指す．
OPAMは，低周波数から高周波数帯域にわたってほぼ一定の感度を有するセンサであるため、磁気共鳴信号の検出のために強い静磁場を加える必要がない。今後は，この超低磁場MRIに最適なパルスシーケンスならびに画像化のための技術についても検討を行う．そのため，新たに設計・製作した静磁場と３軸勾配磁場を印加可能なコイルシステムを用いる計画である。この磁場印加コイルシステムでは約300μTまでの静磁場を加えることができる．ここで，MR信号を直接OPAMモジュールで計測する場合、MR信号発生のための印加磁場がセンサの動作を妨げてしまうという問題がある。この問題を解決する方法の一つがフラックストランスフォーマを使用する遠隔計測である。フラックストランスフォーマはピックアップコイル、インプットコイルと、それに直列に接続した可変コンデンサからなる。本研究では今後まずこの遠隔計測でのMR信号計測と画像化を進め，その後，直接計測による画像化について研究する。
|
