2018 Fiscal Year Research-status Report
DANTEパルスを利用した高速CEST-MRI撮像法の開発
| Project/Area Number |
18K19914
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
松田 哲也 京都大学, 情報学研究科, 教授 (00209561)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 宏彦 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40506466)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | CEST-MRI / DANTEパルス / 高速MRI |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではMRIを用いた分子イメージング法の一つとして注目されているCEST法における撮像を高速化する新しい高速CEST-MRI撮像法の開発を目的とする。従来のCEST-MRI法では多数の画像から周波数スペクトルを求めるため計測に長時間を要するが、本研究ではCEST法における飽和パルスとして周波数領域で周期性を持つDANTE法と傾斜磁場を導入することにより一回の画像収集で周波数スペクトルを求めCEST-MRI法の高速化を実現する。
研究開発は1) DANTEパルスの最適化、2) アミノ酸水溶液を対象とした提案手法の実現可能性の検討、3) in vivo計測のための課題探索とその対処法の検討、という3つの研究項目に分けて実施しているが、研究の初年度にあたる平成30年度には提案手法の原理検証を目指して研究項目1), 2)を進め、標準的なDANTEパルスと傾斜磁場を組み合わせた撮像パルスシーケンスを研究用MRI装置に実装し、グルタミン酸水溶液を対象に実証実験を行った。
傾斜磁場の導入によりDANTEパルスの周波数領域における周期性を空間的な周期性に変換し、5mm毎の位置にある水分子が飽和されるよう傾斜磁場を設定したところ、グルタミン酸のアミノ基の化学シフトである3ppmにあたる1.5mmだけ水の飽和位置から離れた位置にCEST効果による信号の低下が繰り返して現れることが確認できた。これにより提案手法の原理は実験的に検証できたが、正確なCEST効果の計測にはDANTEパルスの線幅をより狭帯域化することが望ましいため、DANTEパルスを構成するパルス数やパルス形状について、実験結果を参照しながら改良を進めている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、具体的な研究内容として、1) DANTEパルスの最適化、2) アミノ酸水溶液を対象とした提案手法の実現可能性の検討、3) in vivo計測のための課題探索とその対処法の検討、という3つの研究項目に分けて研究を進める計画を立案している。
3年間の研究初年度にあたる平成30年度は、当初の計画の通り、実証実験にあたる研究項目2)の実験結果を撮像法のデザインにあたる研究項目1)へフィードバックし、撮像法のデザインを担当する研究代表者とMRI装置への実装を行う研究分担者が協力して、得られた画像の評価を行いながら開発を進めた。DANTEパルスと傾斜磁場を組み合わせた撮像パルスシーケンスを研究用MRI装置に実装し、グルタミン酸水溶液を対象に行った実証実験では、グルタミン酸のアミノ基の化学シフトである3ppmだけ水の共鳴周波数から離れた位置にCEST効果による信号の低下が確認できた。提案手法の原理検証を予定通り終えることができており、順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は研究の2年目にあたるが、当初の計画通り引き続きファントムを対象に撮像方法の改良を進める。
前年度の実験結果から、水の共鳴周波数に近接するアミノ基のCEST効果を明確に捉えるためにDANTEパルスの線幅をより狭帯域化する重要であることが確認できた。また、より大きなCEST効果を得るためには、計測対象となるプロトンの交換速度や濃度に応じてDANTEパルスを構成する個々のパルスの持続時間や照射間隔、照射強度を適切に選択する必要があることが示唆された。このように本研究で提案しているDANTEパルスのCEST法への適用には十分に解明されていない点が多く、プロトンの交換速度や濃度とCEST効果の関係に関する理論的解析のみならず、実験結果に関する検討を加えてCEST効果による信号変化の検出効率を改善するためのDANTEパルスの調整を行う予定である。
|
| Causes of Carryover |
学内行事のため3月に参加を予定していた学会出席が不可能となり、当該年度の予定額の全額を使用することができなかった。次年度には、学会出張、MRI装置の使用料金などを予定しており、旅費およびその他の費用として使用する予定である。
|
