2023 Fiscal Year Research-status Report
Novel quantitative perfusion imaging of the brain using diffusion imaging with phase-contrast
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22K07794
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
大野 直樹 金沢大学, 保健学系, 准教授 (30642219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮地 利明 金沢大学, 保健学系, 教授 (80324086)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴イメージング / 局所脳血流量 / 拡散イメージング / 位相コントラスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は，独自に開発した磁気共鳴イメージング（MRI）による血流・水分子拡散同時測定法と位相コントラスト法を組み合わせたDIP法に，加速度補正拡散傾斜磁場（2nd-MC）を加えた2nd-MC-DIP法を開発し，従来法や速度補正拡散傾斜磁場（1st-MC）を加えた1st-MC-DIP法と比較検討した．なお，2nd-MCは脳の等速度運動に加えて加速度運動によって生じる位相分散を再収束させることによりアーチファクトを低減する手法である．
2nd-MC-DIPの局所脳血流量（rCBF）画像は，従来法（Non-MC-DIP）や1st-MC-DIPのrCBF画像に見られた脳実質の一部のアーチファクトが低減し，arterial spin labeling（ASL）法と同様のrCBF画像を取得できた．また，2nd-MC-DIPのフィッティング誤差は灰白質と白質においてNon-MC-DIPより有意に小さく，白質において1st-MC-DIPより有意に小さくなった．これは，2nd-MCによって脳の拍動の影響が低減され，灰白質と白質におけるbiexponential関数解析のフィッティング精度が向上したことを示唆している．さらに，2nd-MC-DIPとASLのrCBFには灰白質および白質において強い正の相関がみられたが，1st-MC-DIPおよびNon-MC-DIPとASLのrCBFでは白質において正の相関がみられなかった．
以上の結果から，2nd-MC-DIPは脳の拍動によるアーチファクトを低減し，1st-MC-DIPやNon-MC-DIPよりも正確にrCBFを定量可能であることが実証された．2nd-MC-DIPは血流に加えて拡散情報も同時に定量評価できるため，急性期脳梗塞や脳腫瘍などのさまざまな病態の診断に役立つと考えられる．
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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
本研究の目的は，独自に開発した磁気共鳴イメージング（MRI）による血流・水分子拡散同時測定法と位相コントラスト法を組み合わせることによって，簡便かつ短時間で局所脳血流量（rCBF）の定量画像を取得する手法（DIP）を確立することである．
令和4年度は，DIP法に速度補正拡散傾斜磁場を加えたfirst-order motion-compensated DIP（1st-MC-DIP）法を開発し，健常ボランティアにおいて検討した．その結果，1st-MC-DIPによって脳の拍動の影響を低減できたが，完全に取り除くことは困難であった．
そこで令和5年度の研究では，脳の拍動の影響をさらに低減し，より正確にrCBFを定量評価するために，DIP法に加速度補正拡散傾斜磁場（2nd-MC）を加えた手法（2nd-MC-DIP）を開発し，これまでの開発手法と比較した．その結果，2nd-MC-DIPは脳の拍動によるアーチファクトを低減し，1st-MC-DIPやNon-MC-DIPよりも正確にrCBFを定量可能であることを実証した．
以上のように，DIP法の改良によって局所脳血流量の定量性が向上したことから，当初の計画通りに研究が進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策としては，以下の点が挙げられる．
１．被験者数を増やし，年齢依存性や性差を検証する．これにより，2nd-MC-DIPの臨床応用における適用範囲やリミテーションを明確にする．
２．2nd-MC-DIPの適用疾患について検討する．急性期脳梗塞や脳腫瘍などのさまざまな病態における血流と拡散情報の変化を評価し，2nd-MC-DIPの有用性を明らかにする．
３．撮像条件の最適化によって撮像時間を短縮し，臨床実用性を高める．
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| Causes of Carryover |
画像解析に使用する高性能ワークステーションの購入を予定していたが，別の予算で購入したもので代用したために未使用額が発生した．
令和6年度の使用計画として，国際学会における研究成果発表および外国語論文投稿のために使用する予定である．
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