2017 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of Cellular Metabolism using O-17 Oxygen MRI
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17H04254
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
工藤 與亮 北海道大学, 大学病院, 准教授 (10374232)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小牧 裕司 公益財団法人実験動物中央研究所, ライブイメージングセンター, 室長代理 (10548499)
阿保 大介 北海道大学, 大学病院, 講師 (30399844)
加藤 扶美 北海道大学, 大学病院, 助教 (80399865)
外山 穏香 (菊池穏香) 北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (80783539)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 核磁気共鳴画像（MRI） / 酸素代謝 / グルコース代謝 / 水動態解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・O-17水の濃度別ファントムを作成し、MRI撮像を行った。MRI信号の理論式からのシミュレーションも行い、O-17濃度とMRI信号の関係性が明らかとなり、MRI信号から濃度へ変換できるような変換式を算出することができた。特に、FSE系の撮像法では濃度換算にそれぞれの組織のT1値やT2値を必要としないため、汎用性が高いことが明らかとなった。
・O-17酸素ガスの吸入やO-17標識グルコースの投与によるMRI撮像法として、動物でもFSE系の撮像が可能であることを確認し、実際のテスト撮像を行った。また、新たな投与方法としてO-17水を脳脊髄液腔に投与する方法を確立するため、Gd造影剤の脳脊髄液腔投与を行い、MRI撮像を行った。
・O-17酸素ガス吸入システムの構築として、O-17酸素ガス吸入システムの設計を行った。酸素ガスとしては100%で準備し、吸入麻酔装置に接続時に窒素ガスや麻酔ガスとの混合を行うシステムとし、O-17酸素ガスは委託先の国内企業（大陽日酸株式会社）にて製造してもらうこととした。しかし、実際に吸入システムを構築するには課題が多く、O-17酸素ガスの原料は海外からの輸入となるために当初の見積りよりも高価になることが判明した。
・グルコースの溶解液に高濃度のO-17標識水を混和することでO-17標識グルコースの作成を行ったが、分子交換によるO-17標識グルコース分子を作成が困難であり、次年度以降、O-17標識グルコース分子の作成方法を再検討することとし、すでに標識されたグルコース分子を購入することも考慮することとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
O-17水の濃度別ファントム実験および数値シミュレーションでの解析では、当初の予定どおり、O-17水の濃度とMRI信号の関係性が明らかとなり、MRI信号から濃度へ変換できるような変換式を算出することができた。特に、FSE系のシーケンスでは良好な直線性が得られることも判明し、その部分も目的は達成された。また、脳脊髄液代謝の画像化を目的としたO-17水の脳脊髄液腔内投与はO-17酸素ガスの投与よりも簡便で、脳脊髄液代謝に関する新たな知見が得られる可能性があり、当初の予定よりも進捗が進んでいる。
ただし、O-17酸素ガス吸入システムは設計を行ったものの、実際に吸入システムを構築するには課題が多く、実際に動物でのMRI撮像を行うことができなかった。また、O-17標識グルコースも作成困難であったため、これらの部分では研究の進捗としては少し遅れがある。
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| Strategy for Future Research Activity |
O-17酸素ガス吸入システムの構築が設計を行ったが、実際に吸入システムを構築するには課題が多く、O-17酸素ガスも当初の予定よりも高価になることが判明したため、MRI撮像法の開発やファントム実験に重点をおきながら開発を進めていく。一方、脳脊髄液腔内のO-17水投与では実際の撮像も簡便で実験系としても構築できる可能性が高く、マウスやラットでのMRI撮像を行い、脳脊髄液代謝についてのMRI解析を行い、水頭症モデル動物や認知症モデル動物での検討を開始することで、新たな知見の探索を目指す。
O-17標識グルコースの作成が困難であったため、O-18標識グルコースを販売している企業と相談し、O-17標識グルコースを購入して研究を行うなどの工夫を行う。O-17標識グルコースも高価であることが予想され、実験する動物数も少なくなる可能性があるため、それらに留意しながら研究を進める。
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[Journal Article] Noninvasive electrical conductivity measurement by MRI: a test of its validity and the electrical conductivity characteristics of glioma.2018
Author(s)
Tha KK, Katscher U, Yamaguchi S, Stehning C, Terasaka S, Fujima N, Kudo K, Kazumata K, Yamamoto T, Van Cauteren M, Shirato H.
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Journal Title
Eur Radiol
Volume: 28
Pages: 348-355
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Heterogeneity of longitudinal and circumferential contraction in relation to late gadolinium enhancement in hypertrophic cardiomyopathy patients with preserved left ventricular ejection fraction2018
Author(s)
Sakamoto K, Oyama-Manabe N, Manabe O, Aikawa T, Kikuchi Y, Sasai-Masuko H, Naya M, Kudo K, Kato F, Tamaki N, Shirato H
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Journal Title
Jpn J Radiol
Volume: 36
Pages: 103-112
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Accelerating Cell Therapy for Stroke in Japan: Regulatory Framework and Guidelines on Development of Cell-Based Products2018
Author(s)
Houkin K, Shichinohe H, Abe K, Arato T, Dezawa M, Honmou O, Horie N, Katayama Y, Kudo K, Kuroda S, Matsuyama T, Miyai I, Nagata I, Niizuma K, Sakushima K, Sasaki M, Sato N, Sawanobori K, Suda S, Taguchi A, Tominaga T, Yamamoto H, Yamashita T, Yoshimine T.
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Journal Title
Stroke
Volume: 49
Pages: e145-152
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Delayed contrast-enhanced computed tomography in patients with known or suspected cardiac sarcoidosis: A feasibility study.2017
Author(s)
Aikawa T, Oyama-Manabe N, Naya M, Ohira H, Sugimoto A, Tsujino I, Obara M, Manabe O, Kudo K, Tsutsui H, Tamaki N.
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Journal Title
Eur Radiol
Volume: 27
Pages: 4054-4063
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Noninvasive Assessment of Oxygen Extraction Fraction in Chronic Ischemia Using Quantitative Susceptibility Mapping at 7 Tesla.2017
Author(s)
Uwano I, Kudo K, Sato R, Ogasawara K, Kameda H, Nomura JI, Mori F, Yamashita F, Ito K, Yoshioka K, Sasaki M.
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Journal Title
Stroke
Volume: 48
Pages: 2136-2141
DOI
Peer Reviewed
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