| Project/Area Number |
20K20218
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
長谷川 昌也 富山大学, 学術研究部工学系, 助教 (00807844)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | MRI / Non-harmonic Analysis / 超精度解析 / 高分解能 / 超精細技術 / 医用断層撮影技術 / Non-Harmonic Analysis |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、超精度信号解析技術であるNHA（Non-Harmonic Analysis）を医用断層撮影装置であるMRIへ応用し、低磁場小動物用MRIで観察が困難な小動物の体内深層の微細構造を観察できる超精細技術の開発に関して検討を行う。現状よりさらに微細な領域を観察するためには、計測データをより正確に解析し、既存のハードウェア性能を極限まで発揮する革新的な解析技術が必要である。本研究では、人体用MRIへNHAを応用する前段階として、低磁場小動物用MRIによる計測データを超精度解析し、従来は観察できない微小血管や神経に代表される極小部位を可視化する次世代型MRI装置に不可欠な技術の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
超精度信号解析技術であるNHAをMRIへ応用し、1.5テスラMRIで観察が困難な100μm以下の構造を有する物体内深層の微細構造を観察できる超精細技術の開発を目的として研究を行った。本研究では、人体用MRIへNHAを応用する前段階として、低磁場小動物用MRIによる計測データを超精度解析し、従来では観察が困難な微小血管や神経に代表される極小部位の観察に関する基礎的な検討を行った。令和5年度は、前年度に撮像した細孔ファントムと類似構造を有する維管束の撮像を行い、より微細な細管構造の観察可能性について検証した。3Dプリンタによる物理ファントムは、成形精度や誤差により、貫通・近接した200μm以下の細管の作成が難しく、管内を水で満たす際にマイクロバブルが混入するといった問題も生じた。そこで、代替の物理ファントムとして、200μm以下の細管が多数含まれ、吸水させることで空気の混入を防ぐことができる植物を使用した。十分に吸水させた植物茎を、撮像直前に水中で切断し、小動物用MRI（MRminiSA、1.5テスラ）を用いて撮像を行った。撮像後に植物切片を作成し、光学顕微鏡（DSX1000、OLYMPUS）による断面撮像を行い、NHA解析によるMRI画像と比較した。その結果、従来法では、約300μm以下に近接した細管が一体化され、約100μm以下の細管はノイズと区別することが困難であった。一方NHA解析によるMRI画像では、約300μm以下に近接した細管が分離して表現されており、より詳細な細管分布を観察できることを確認した。さらに、ノイズ条件によって、直径約80μmの細管が一部可視化できている可能性があった。今後は、複数スライスから3Dモデル化等を行い、立体構造による分析等も行い、微小径の細管に関して検証を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
既に撮像されたデータの3Dモデル化を進めている。作成した3Dモデルから、スライス間の相互関係や断面積の計測等を行い、微小構造の観察可能性に関して検証している。
100μm以下の細管に関して、中心座標の評価や計測環境によるノイズ条件等を分析する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
計測ノイズや信号強度の統計分析を基に、微小空間の範囲や分解能の見積りを行う予定である。
3Dモデル等を利用して数値評価法を行い、微小構造の観察に関して総合的に判断し、最終的な高精細MRI画像化技術に関する評価を進めていく予定である。
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