2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K10422
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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) |
石川 逹哉 秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所), 脳神経外科学研究部, センター長 (10281809)
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)
佐々木 一益 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (80738948) [Withdrawn]
小山内 実 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90286419)
片山 統裕 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (20282030)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | MRI / 拡散強調画像 / 血管径計測法 / 磁化率強調画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は２光子顕微鏡で測定が可能となるよう環境整備を進め、血管径計測を16匹の雄性SDラットを対象に測定した。また、昨年度に引き続き、臨床用MRI装置を用いて、単一収束型スピンエコー法による拡散強調画像(SRSE-DWI)に加え、磁化率効果の影響が少ない2回の180度パルスを加える2回収束型スピンエコー法のDWI(TRSE-DWI)を取得する検討を進め、１３名の穿通枝領域の脳梗塞患者から画像を取得した。
雄性SDラットは、イソフルラン全身麻酔下でラットの左頭頂骨に骨窓を作成した後、5mm径のカバーグラスを光重合型歯冠用硬質レジンで固定した。rhodamindextranを静脈内投与することで血漿成分を蛍光標識することで、血管径を脳表から600μmまでの深さの血管を観察することが可能となった。また、人工呼吸器の換気量を調整することで、血中炭酸ガス分圧を通常値に維持管理した後、炭酸ガス負荷によって血管径が拡張している様子を観察したものの、血管径の炭酸ガス反応性を観察することはできなかった。今回は開窓直後に２光子顕微鏡観察をしていることから、手術侵襲により、すでに血管が最大拡張しており炭酸ガス負荷により拡張する余裕がなかったことを示している可能性がある。
臨床用MRI装置では、3T MRI装置で、EPI法に基づくSRSE-DWI, TRSE-DWIを撮像し、TRSE-ADC、SRSE-ADCを評価した。SRSE-ADCはTRSE-ADCより値が小さく、ADCの差分画像では被殻など磁化率効果の大きいところでその差が大きかった。このことから、ADCの差分画像が磁化率効果を反映しているものと考えられた。今後は組織磁化率の変化から血管径計測が可能かどうかを検討していきたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成３０年度の第１の目的は、２光子顕微鏡での測定が可能とする環境整備を進め、血管径計測をおこなうことであった。今年度は、この目標を十分に達成し、実験動物に対して血管径計測を適応することが可能となった。このことから、十分研究が進んでいるといえる。とはいえ、本研究の最終的な目的は、磁性体造影剤を用いた血管径画像法により推定された血管径が2光子顕微鏡で実測された血管径とどの程度一致するかを示すことにある。まだ、この目的に対する検証実験は終了していいないが、分担研究者を含め実験体制が整ったことから、実験が順調に進んでいる。
一方、最終年度に開始を予定していたSRSE-DWI,TRSE-DWIの臨床用MRIを用いた測定を実施し、１３名の臨床患者から結果を得ることができた。本研究課題ではこの２つの画像から血管径計測法が提案できるものと考えていたが、この異なる2つのDWI撮像法の差分画像は磁化率効果の違いを反映した画像となり、磁性体造影剤を用いない血管径計測法の開発につながる可能性が強く示唆されている。この点に関して、順調に実験が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、実験を進め、磁性体造影剤を用いた血管径画像法により推定された血管径が2光子顕微鏡で実測された血管径とどの程度一致するかを示すことにする。２ 光子顕微鏡は東北大学医学系研究科付属動物実験施設の小動物イメージングラボに配置された共通機器であるFV1000MPE(Olympus 社)を利用し、動物用MRI は秋田県立脳血管研究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。実験は、健常ラットを10匹程度用いて、2光子顕微鏡の観察の後、動物を東北大学から秋田県立脳血管研究センターに移動し、中村がMRIの計測をおこなう。石川は脳外科医の優れた見識を生かし、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。２光子顕微鏡の測定は動物実験に優れた経験を有する片山、小山内の助言を受けて実験をおこなう。開窓手術直後の実験では組織侵襲が考えられることから、開窓手術から回復の期間を置き、空間分解能を上げて観察するなどの手法を検討していく。
また、臨床用MRI装置の測定について、対応する患者がいれば測定を進めると共に、健常ボランティアを募り、正常脳における磁化率変化をSRSE-DWI, TRSE-DWIの両手法を用いて検討する。臨床研究では、放射線画像診断医である木下が中心となり、測定を行う。低いb値におけるDWI画像を利用して、脳血液量(CBV)を測定できるとの報告もあり、この手法についても中村が中心となり検討する。
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| Causes of Carryover |
東北大学動物実験施設の利用料の支払い方法や、登録方法について受入体制の整備に時間がかかり、動物実験を進める体制が遅れたため、平成３０年度の使用額が予想より大幅に減少してしまった。今回、受け入れ体制の整備が整い実験が開始しているため、動物実験施設の登録料や利用料として、令和元年度に利用する予定としている。
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