2018 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetic Resonance Imaging of Dopamine Using Chemical Exchange Saturation Transfer
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18H03515
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
今井 宏彦 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40506466)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴イメージング / 核磁気共鳴 / 分子イメージング / 化学交換飽和移動 / ドパミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パーキンソン病をはじめとするドパミン関連疾患の多くは、その発症の原因が解明されておらず、根本的な治療法や早期診断の方法も確立されていない。これらの進展には脳内のドパミンを可視化することが重要であるが、現在のところその技術は存在しない。このような背景のもと、本研究ではMRIを用いたドパミンイメージングの実現を目指している。
研究代表者は、低濃度分子を高感度に計測するCEST MRI法に注目し、すでに試験管内のドパミン水溶液を対象に、CEST MRIによるドパミンの直接検出と画像化に成功している。CEST MRIは、対象分子と周囲の水分子との間で生じる交換性プロトンの化学交換を利用するが、CEST MRIで観測する信号（CEST信号）は、分子固有の特性（化学交換速度、化学シフト、濃度など）、周囲の環境（温度、pHなど）、MRI撮像パラメタ（飽和RFパルスの強度と照射時間など）などが関連する複雑な相互作用の結果として現れる。したがって、生体内環境における低濃度ドパミンの微小な信号を計測するには、これらの特徴を踏まえたCEST MRIの撮像パルス系列の設計および撮像条件の最適化が必須である。
本年度は、ドパミン水溶液を対象に、様々な条件下（濃度、温度、pH、MRI撮像パラメタ）における計測を行い、その知見を蓄積した。これらの結果をもとに、生体内でのイメージングに向けて解決すべき課題を整理した。また、ドパミンの濃度とプロトンの交換速度を短時間の計測から同時にかつ高精度に定量評価する手法の開発にも着手した。計算機シミュレーションにより最適な撮像パラメタの導出手法の探索を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ドパミン水溶液を対象とした実験から、生体内環境を想定した条件下ではプロトンの交換速度が速すぎることによりCEST信号の検出が困難であった。そこで交換速度が速い対象であってもCEST信号を検出できる可能性のある撮像パルス系列について検討し、実測による結果を得たが、まだ課題が残り解決には至っておらず、進捗はやや遅れている。生体での計測を実現するにはさらに詳細な検討を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の課題を解決するため、引き続き交換速度が速い対象の撮像に特化したCEST MRI撮像法の検討を進める。実測による検証と並行して計算機シミュレーションによる検討も行い、解決を目指す。一方で、ドパミンの濃度やプロトンの交換速度の定量化手法については、引き続き計算機シミュレーションによる検討を進める。
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