Establish of the muscle fiber type identification method by q-space imaging

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26860982
• Research Institution: Central Institute for Experimental Animals
• Principal Investigator: 畑 純一 公益財団法人実験動物中央研究所, 実験動物研究部, 研究員 (00568868)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 磁気共鳴画像法 / パルスシーケンス / 拡散強調画像 / 制限拡散 / q-space imaging / 骨格筋 / 筋線維 / 高磁場MRI

Outline of Annual Research Achievements

本研究は磁気共鳴画像法（MRI）を用いて骨格筋線維のタイプを選別する手法を確立することである。骨格筋線維タイプの選別にはq-space imaging（QSI）法を用い手法確立を目指す。この手法は水分子の変位量解析を行うことで組織の微細構造を計測することが可能となる。この目的を達成するために本年度は、昨年度までに確立したMRI技術を用いて、データ数の追加、得られたデータを解析し妥当性の評価、発表・公表を行った。結果として、QSIを用いることで水分子の微細構造における変位量を解析することが可能となり，生体組織のマイクロサイズの構造情報を取得することができた。また、マウス下腿部骨格筋の染色像（速筋染色：SC-71と遅筋染色：BA-D5）と比較し、マウス下腿部骨格筋のAxial断面像内の筋タイプ分布との比較、その筋細胞径との比較を行い有意な相関が得られた。このように本研究で開発を行った手法の妥当性を評価することで、筋線維タイプの識別法として新規性に富んだ手法として確認された。主に新規性がある点としては、 (1)組織切片を必要としないため非侵襲的，(2)MRI装置内にて安静にしているのみのため簡便，(3)断面のみでなく３次元的に評価可能といった点が挙げられる。本法が今後臨床にて確立されることにより、骨格筋疾患の画像診断や機序解明において新しい基準をもたらす可能性が考えられる。また，アスリートのスポーツ選手の場合、スプリンターは速筋線維が多く、マラソン選手は遅筋線維が多い。さらに、これらの割合は練習によりある程度変化するが、筋線維タイプ構成比が非侵襲かつ筋全体にて計測可能となるとスポーツ医学の発展も大いに期待できる。

Research Products

• [Journal Article] q-Space Myelin Map imaging for longitudinal analysis of demyelination and remyelination in multiple sclerosis patients treated with fingolimod: A preliminary study (2017)
  • Author(s): Mariko Tanikawa, Jin Nakahara, Junichi Hata, Shigeaki Suzuki, Kanehiro Fujiyoshi, Hirokazu Fujiwara, Suketaka Momoshima, Masahiro Jinzaki, Masaya Nakamura, Hideyuki Okano, Shinichi Takahashi, Norihiro Suzuki
  • Journal Title: J Neurol Sci Volume: 15 Pages: 352-357
  • DOI: 10.1016/j.jns.2017.01.009
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Q-space Imaging Is A Novel Technique To Evaluate Intervertebral Disc Degeneration (2017)
  • Author(s): Daisuke Nakashima, Nobuyuki Fujita, Junichi Hata, Takeo Nagura, Kanehiro Fujiyoshi, Hideyuki Okano, Masahiro Jinzaki, Morio Matsumoto, Masaya Nakamura
  • Organizer: Orthopaedic Research Society 2017 Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, California
  • Year and Date: 2017-03-19 – 2017-03-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Understanding Marmoset Neural Architecture using Ultra High Field MRI (2017)
  • Author(s): Junichi Hata, Akiko Uematsu, Takaaki Kaneko, Makoto Fukushima, Fumiko Seki, Yuji Komaki, Yawara Haga, Yukiko Nagawa, Erika Sasaki, and Hideyuki Okano
  • Organizer: International Society of Magnetic Resonance in Medicine Japanese Chapter 1st Annual Scientific Meeting
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
  • Year and Date: 2017-02-23 – 2017-02-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Postmortem MRI properties of common marmoset brain during formalehyde-fixed (2016)
  • Author(s): Yawara Haga, Junichi Hata, Akiko Uematsu, Takaaki Kaneko, Yukiko Nagawa, Marin Nishio, Yuji Komaki, Fumiko Seki, Noriyuki Kishi, Erika Sasaki, Hideyuki Okano and Akira Furukawa
  • Organizer: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮、日本
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] Depiction of Neural Microstructures by Ultra High Field MRI (2016)
  • Author(s): Junichi Hata, Akiko Uematsu, Takaaki Kaneko, Makoto Fukusima, Fumiko Seki, Yuji Komaki, Yukiko Nagawa, Keigo Hikishima, Noriyuki Kishi, Erika Sasaki, Hideyuki Okano
  • Organizer: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮、日本
  • Year and Date: 2016-09-12