2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of absolute quantitation method in metabolites in human brain in vivo using high magnetic field MRI
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20K08040
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
渡邉 英宏 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 領域長 (60370269)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ヒト脳 / 非侵襲 / 1H MRS / MRI / 代謝物 / 濃度定量化 / 高磁場MRI / 高周波磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で提案しファントム実験を利用して開発してきた方法をヒト脳代謝測定に応用した。この提案法では、濃度基準ファントムとヒト脳とで測定を行い、送信高周波磁場強度比のB1+比を算出する。MRIでは、送信高周波磁場はB1+を利用し、受信高周波磁場はB1-を利用している。一方、高磁場MRIでは、ヒト脳内の高周波磁場分布が不均一分布を示し、B1+とB1-が相異するため、測定可能なB1+から測定不可能な受信感度B1-を得ることが出来ない。しかしながら、これまでの研究から、高磁場MRIにおいても均一領域ではB1+とB1-比が同等であることが分かっている。これを利用して、測定済みの濃度基準ファントムの均一領域のB1+とヒト脳内の均一領域のB1+との比を測定し、B1+比を求める。この比が受信感度比と同等のため、受信感度比となる。ヒト脳内の均一領域と関心領域との受信感度比は、これまでに提案、開発した比率マップ法を用いて算出し、この結果、濃度基準ファントムとヒト脳内の関心領域での受信感度比を求めることが出来る。これを利用して、濃度定量を行う。
この方法を4.7T MRIに実装し、代謝物ファントムを用いた実験で定量化出来る事を確認してきた。そこで、本方法をボランティア測定に適用した。測定法はSTEAM法を用いた。濃度定量化に対して、T2での信号減衰を小さくし、T1による信号飽和の影響を小さくする必要がある。前者のため、エコー時間を4 msとし、後者のため、繰り返し時間は5 sとした。得られたスペクトルに対して、線形結合モデルを用いて各代謝物のスペクトル面積を算出し、開発した定量化法を用いて濃度定量化を実施した。この結果、Nアセチルアスパラギン酸、クレアチン、グルタミン酸、アスパラギン酸の濃度定量を行うことが出来た。得られた濃度は、既報告値と同等で、本方法の妥当性を確認出来た。
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